EP0257382A2 - Verfahren zur Stabilisierung von Bodenmaterial - Google Patents

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EP0257382A2
EP0257382A2 EP87111297A EP87111297A EP0257382A2 EP 0257382 A2 EP0257382 A2 EP 0257382A2 EP 87111297 A EP87111297 A EP 87111297A EP 87111297 A EP87111297 A EP 87111297A EP 0257382 A2 EP0257382 A2 EP 0257382A2
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EP
European Patent Office
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soil
reinforcement
suspension
binder
geotextile
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EP87111297A
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EP0257382B1 (de
EP0257382A3 (en
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Hermann Claus
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Individual
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/20—Securing of slopes or inclines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/02—Retaining or protecting walls
    • E02D29/0258—Retaining or protecting walls characterised by constructional features
    • E02D29/0266—Retaining or protecting walls characterised by constructional features made up of preformed elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil

Definitions

  • the present invention relates to a method for stabilizing soil material with the addition of an aqueous suspension of a binder.
  • DE PS 3 127 350 describes a method for ground stabilization, according to which the soil to be stabilized is first excavated, then sprayed with a stabilizing agent, then mixed and finally poured back into the trench.
  • this method can be used for soil stabilization in flat terrain, it was not able to assert itself due to the disadvantages inherent in it.
  • the entire process is quite expensive, since an addition of 100 to 130 kg of cement must be expected per cubic meter of soil and, furthermore, the material treated in the manner described has a very low tensile strength, which is particularly important on slopes.
  • a geotextile which has proven itself very well as a reinforcing material for soil stabilization, is preferably used for the production of the reinforcing elements. Descriptions of geotextiles can be found in the SN standard 640 550 "Geotextiles, terms and product descriptions" as well as in “Geotextile manual of the Swiss Association of Geotextile Experts", publisher Vogt and Schild, Solothurn.
  • Fig. 1 shows a simplified section of a reinforcement element 1 laid in the ground E.
  • the latter has a flexible reinforcement hose 2 made of an unsustainable, alkali-resistant and tear-resistant material, preferably of a geotextile, the mesh size of which is selected so that it is the largest grain of water Binder suspension contained still lets through.
  • the supply hose 3 provided with outlet openings 3a serves to supply the aqueous binder suspension and can at its free end, which preferably protrudes from the reinforcement hose 2, with the aqueous binder suspension can be loaded.
  • the end section of the feed hose opposite this free end is generally tightly closed, so that the aqueous binder suspension can only exit through the outlet openings 3 a, that is to say inside the reinforcement hose 2.
  • a number of reinforcement elements 1 are first laid at mutual intervals on the soil remaining after the slide or excavation (FIG. 2) and then covered with the existing soil Ea, so that the reinforcement elements 1 are surrounded on all sides by the soil are.
  • the reinforcement hoses 2 are fed via the feed hoses 3 with the aqueous binder suspension, which e.g. Lime, cement, silicate, mortar, concrete, synthetic resins, etc. may be present and, depending on the prevailing conditions (inclination of the ground, strength of the soil, etc.), is supplied without pressure or under low pressure.
  • the suspension flows from the supply hose 3 on both sides into the reinforcement hose 2 and through it into the surrounding soil E.
  • the binder has solidified or set or hardened, the entire environment of the reinforcement hose 2 is solidified, since the suspension fills up all gaps in the soil, with the reinforcement hose 2 naturally also being firmly embedded in the stabilized soil.
  • the reinforcement hose 2 fulfills a double function: on the one hand, it serves as an infiltration element which ensures the all-round distribution of the binder suspension; on the other hand, it gives the ground an increased resistance to tensile stress, which is particularly important when it comes to slope stabilization, wall anchoring, etc.
  • the floor material is glued by the described binder injection and thus solidified or stabilized so that it can also absorb larger pressure loads.
  • FIG. 2 shows the reinforcement elements 1 after they have been laid and before filling up the slipped or removed soil Ea. Since the existing soil Ea is reused, it is no longer necessary to remove it and, on the other hand, there is no need to purchase the material previously required (sand, gravel, etc.). After the reinforcement elements are covered by the soil Ea, the binder suspension is introduced from a cistern wagon L via a hose S into the free openings 3B of the supply hoses 3 until the latter has sufficiently penetrated the soil.
  • the method described also offers the possibility of solidifying only certain zones of a slope by providing the supply hose with outlet openings only over the partial lengths corresponding to these zones.
  • a reinforcing element is thus used for the first time in soil stabilization not only to improve tensile stress, but also to transport and infiltrate the binder suspension.
  • These two functions can also be taken over by the variant according to FIG. 3, in which only one reinforcement hose 3 is provided, in the central region of which a spacer 4 is arranged.
  • This spacer 4 can be, for example, a rigid plastic profile, that is to say that it cannot be compressed by earth pressure, the lateral openings for passage has the binder suspension.
  • the central region 2a of the reinforcing hose 2 is reinforced and rigid, while smaller spacers 5 are formed on the inner wall of the hose, which in turn have openings for the binder suspension.
  • the infiltration reinforcement need not necessarily be in the form of a hose. 5, two webs 6, 7 of a relatively thick (for example 5 to 15 mm) geotextile are placed on top of one another, between which in turn there is a supply hose 3 provided with lateral outlet openings.
  • This sandwich form also fulfills the intended purpose: the binder suspension flowing into the supply hose 3 is distributed in the direction of the arrow and, taking into account the surrounding soil material, forms a stabilized soil zone that can absorb compressive and tensile forces.
  • a plurality of reinforcement elements 1 are preferably arranged offset in different planes.
  • Fig. 7 illustrates the rehabilitation of the washed and extended ruts of forest and field because of.
  • the ruts F1 and F2 are first milled out to depth T, whereupon the reinforcement elements 1 are inserted and covered with the milled bottom material. Now the binder suspension is injected, which spreads in the direction of the arrow and forms the stabilized ruts, while the vegetation remains undisturbed on the other parts of the path.
  • the reinforcing elements 1 are rolled out at different levels when the soil is poured out and, after the dam has been completed, are filled with the binder suspension, which is supplied via a line S (see FIG. 2). It goes without saying that the reinforcing elements in all the described embodiments can also be laid, for example, in a U-shape, in a spiral shape or in any other shape.
  • reinforcement elements according to FIG. 1 can be used, the feed hoses 3 of which can be passed through the wall M so that they can be loaded from outside the wall.
  • a further floor layer is poured on after the reinforcement elements have been rolled out and anchored to the wall M.
  • steel reinforcements such as steel cables or tapes can also be laid with the reinforcement elements.
  • a wall M was securely anchored in that first several trenches opening against the wall were milled out to depth T, in which the reinforcement elements 1 were then rolled out, covered with soil and then as in the variant Fig. 10 from outside the wall or from the other end of the feed hoses 3 were loaded with the binder suspension. In comparison to the usual anchoring methods, there is also no need to drill and create the ground anchors.
  • the infiltration reinforcements could also be designed in the form of cushions 9 (FIG. 13), which can consist, for example, of two geotextile mats lying one above the other and attached to one another.
  • the end of the supply hoses 9 lie between the two geotextile mats and are preferably provided with outlet openings only in the area of the geotextile cushions 8.
  • the shape of the supply hoses 9 can be adapted to the requirements in the pillow area, for example as shown at point 9a, so that there is more or less strong infiltration.
  • FIGS. 14 to 16 A further embodiment of the method according to the invention is shown in FIGS. 14 to 16.
  • the slope area H 1 that remains after a landslide is processed by means of an excavator in such a way that a wave-like or step-shaped surface H2 arises. Should the slope H 1 be wave-shaped from the beginning or have a large number of depressions, this first machining step according to FIG. 14 can be omitted.
  • a first geotextile web G1 is now placed with a mesh size of, for example, 0.5 to 2.0 mm, which can have, for example, a width of 2 m and a mesh size of 1.5 mm. For reasons to be explained below, this laying takes place at an angle ⁇ to the fall line FL.
  • a first provided with outlet openings hose 10 is meandered on the first geotextile web G 1, fixed by means of steel nails 11 and covered with a second geotextile web G 2, whereupon the whole is covered with the existing, slipped soil E.
  • the aqueous suspension is introduced from above and penetrates through the openings of the hose 10 and the meshes of the geotextile tracks G 1 and G 2 into the surrounding earth.
  • the desired effect is achieved that the aqueous suspension, as soon as there is no replenishment from above, remains in the sections a (Fig. 15) that extend downwards and thus has time to gradually emerge laterally and infiltrate the surrounding soil. This effect is reinforced by the step-like preprocessing of the slope area according to FIG. 14.
  • FIG. 15 there is an untreated strip of earth E u between two rehabilitation lanes, which must be left free in order not to disturb the natural water balance. Thanks to the sloping, these untreated earth stiffeners E u can be kept wide without a risk of slipping to the fall line FL at an angle ⁇ running the rehabilitation tracks or reinforcement hoses 10. Arrows in Fig. 15 indicate how the untreated soil is supported on the rehabilitated sections and is held by them.
  • the mesh size of the geotextile webs G 1 and G 2, the outlet openings 3a (FIG. 5) of the hose and the delivery capacity of the pump can be coordinated with one another in such a way that the desired dynamic pressure results.
  • the existing, inferior soil can be reinforced on site at the same time with little effort in terms of working time and material in order to absorb the tensile forces and solidify with a view to absorbing compressive forces by means of binder infiltration. Because the reinforcement elements the binder supply and take over its distribution, there is no need for the usual mixing and compacting of the material, which is otherwise only possible with a special soil composition and could only be carried out under certain moisture conditions.
  • the geotextiles have proven to be particularly useful for use as reinforcing elements, but could also be replaced by other alkali-resistant and tear-resistant materials.
  • the aqueous suspension can e.g. also in several successive phases, if necessary with the inclusion of waiting times. For example, it would also be possible to first add silicate gel pH 12 to 13 and then infiltrate the soil with cement milk W / Z 0.8 to 1.0.

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Abstract

Die Stabilisierung von aufgeschüttetem Erdreich (E) erfolgt über schlauchförmige Armierungselemente (1), welche in das Erdreich verlegt werden. Eine biegsame und für eine Bindemittelsuspension durchlässige, schlauchförmige Infiltrationsarmierung (2), welche vorzugsweise aus einem Geotextil erstellt wird, umschliesst einen starren, nicht von Erddruck kollabierbaren Zufuhrschlauch (3). Durch Austrittsöffnungen (3a) dieses Zufuhrschlauches wird der Infiltrationsarmierung (2) die wässrige Bindemittelsuspension zugeführt. Letztere durchströmt die durchlässige Infiltrationsarmierung (2) und sickert in Pfeilrichtung in das umliegende Erdreich ein, wo sich das Bindemittel verfestigt. Die armierrungselemente dienen somit gleichzeitig der Bindemittelverteilung und der Sicherung gegen Zugbeanspruchung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung von Bodenmaterial unter Zugabe einer wäss­rigen Suspension eines Bindemittels.
  • Durch den modernen Strassenbau sind in den letz­ten Jahrzehnten eine Vielzahl relativ steil abfallender Böschungen entstanden, deren Stabilisierung seit mehreren Jahren schwerwiegende Probleme aufwirft. Durch das Zusam­menwirken unterschiedlicher, vielfach noch unbekannter Faktoren, zu denen nach Ansicht der Fachwelt auch die Aus­waschung der bindenden, kalkhaltigen Anteile des Bodens zählt, kommt, es zu Rutschungen und Sackungen, die sich mit den zur Zeit bekannten Verfahren und Mitteln nur unter erheblichem Aufwand an Zeit und Material wieder auffüllen, stabilisieren und konsolidieren lassen. Die Untersuchung einer möglichen Ursache des Stabilitätsver­lustes solcher Hänge un Böschungen findet sich beispiels­weise in einem Aufsatz von Dr.-Ing. Lutz Wichter unter dem Titel "Verwitterungsstabilität von Böschungen in Sedimentgesteinen", welcher in der Nr. 4/82 der Zeit­schrift TIS erschien.
  • Probleme der Bodenstabilisierung stellen sich aber nicht nur an Hanglagen, sondern überall dort, wo das Erdreich durch Umwelteinflüsse, insbesondere durch Aus­waschung der bindenden Bodenanteile, an Festigkeit verliert und grösseren Belastungen ausgesetzt werden muss, wie dies beispielsweise auf Fahrwegen, Parkplätzen usw. der Fall ist.
  • Dabei hat sich in den vergangenen Jahren gezeigt, dass die bisher grosszügig gehandhabte Verwendung der hoch­wertigen Baumaterialien - insbesondere Sand und Kies - zwei­fellos nicht mehr im gleichen Umfange fortgesetzt werden darf. Einerseits sind diese hochwertigen Materialien für viele Anwendungsfälle der Bodenstabilisierung zu kostspie­lig; andererseits zeigt sich aber immer mehr, dass der gross angelegte Abbau der Sand- und Kiesvorkommen zu einer bedenklichen Absenkung des Grundwasserspiegels führt.
  • Die DE PS 3 127 350 beschreibt ein Verfahren zur Bodenverfestigung, gemäss welchem das zu stabilisierende Erdreich zunächst ausgehoben, dann mit einem Stabilisie­rungsmittel besprüht, anschliessend durchmischt und schliesslich wieder in den entstandenen Graben eingefüllt wird. Dieses Verfahren lässt sich zwar zur Bodenstabili­sierung im ebenen Gelände einsetzen, konnte sich aber aufgrund der ihm anhaftenden Nachteile nicht durchsetzen. Einerseits ist der gesamte Vorgang recht kostspielig, da pro Kubikmeter Erdreich mit einer Zugabe von 100 bis 130 kg Zement gerechnet werden muss und ferner das auf die beschriebene Weise behandelte Material eine sehr ge­ringe Zugfestigkeit aufweist, was aber gerade an Hang­lagen von besonderer Bedeutung ist.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfin­dung, ein Verfahren zur Stabilisierung von Bodenmaterial vorzuschlagen, das die Verwendung des an Ort un Stelle vor­handenen Erdreichs gestattet, ferner dem behandelten Erd­reich eine ausreichende Zugfestigkeit verleiht und ausser­dem mit einer relativ geringen Menge an Bindemittel, ins­besondere Zement, auskommt und sich somit durch bescheide­ne Gestehungskosten auszeichnet.
  • Dieses Verfahren ist im unabhängigen Patentan­spruch 1 definiert. Das zur Durchführung des Verfahrens dienende Armierungselement ist im Anspruch 4 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängi­gen Ansprüchen.
  • Für die Herstellung der Armierungselemente wird vorzugsweise ein Geotextil verwendet, das sich als Armie­rungsmaterial für die Bodenstabilisierung sehr bewährt hat. Beschreibungen von Geotextilien finden sich in der SN-Norm 640 550 "Geotextilien, Begriffe und Produktbeschreibungen" sowie in "Geotextilhandbuch des schweizerischen Verbandes der Geotextilfachleute", Verlag Vogt und Schild, Solothurn.
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfin­dung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung be­schrieben.
    • Fig. 1 ist eine vereinfachte Schnittdarstellung eines im Boden verlegten Armierungselementes,
    • Fig. 2 zeigt einen mit Armierungselementen beleg­ten Hang vor dem Auffüllen des abgerutschten Erdreichs,
    • Fig. 3 bis 5 zeigen weitere Ausführungsformen von Armiertungselementen im Schnitt,
    • Fig. 6 Veranschaulicht, ebenfalls im Schnitt, die Anordnung von Armierungselementen zwecks Stabilisie­rung tieferer Bodenschichten,
    • Fig. 7 veranschaulicht an Hand einer Schnittdar­stellung die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bei der Stabilisierung von Wald- und Feldwegen,
    • Fig. 8 ist ein Vertikalschnitt durch einen ge­mäss dem erfindungsgemässen Verfahren erstellten Damm,
    • Fig. 9 ist eine Schnittdarstellung gemäss der Linie IX-IX in Fig. 8,
    • Fig. 10 und 11 veranschaulichen die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bie der Verankerung von Stützmauern,
    • Fig. 12 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 11 im Schnitt gezeigte Anordnung,
    • Fig. 13 zeigt eine weitere Variante der Armie­rungselemente,
    • Fig. 14 zeigt die vorbereitete Hangfläche vor der Verlegung der Armierungsschläuche,
    • Fig. 15 ist eine Draufsicht auf eine nach einem Erdrutsch verbliebene Hangfläche nach dem Verlegen von Armierungsschläuchen, und
    • Fig. 16 ist eine Schnittdarstellung des erfin­dungsgemäss sanierten Hangabschnitts.
  • Fig. 1 zeigt im vereinfachten Schnitt ein im Erd­reich E verlegtes Armierungselement 1. Letzteres weist einen biegsamen Armierungsschlauch 2 aus einem unverrottba­ren, alkaliresistenten und reissfesten Material, vorzugsweise aus einem Geotextil auf, dessen Maschenweite so gewählt ist, dass es das Grösstkorn des in der wässrigen Bindemittelsus­pension enthaltenen Bindemittels noch durchlässt. Innerhalb des Armierungsschlauches 2 ist ein Zufuhrschlauch 3 angeord­net, welcher aus einem relative steifen Material besteht, demgemäss nicht kollabierbar ist und somit durch das auf ihm lastende Erdreich nicht zusammengedrückt werden kann. Der mit Austrittsöffnungen 3a versehene Zufuhrschlauch 3 dient der Zufuhr der wässrigen Bindemittelsuspension und kann an seinem freien End, das vorzugsweise aus dem Armie­rungsschlauch 2 herausragt, mit der wässrigen Bindemittel­ suspension beschickt werden. Der diesem feien Ende gegen­überliegende Endabschnitt des Zufuhrschlauches ist im all­gemeinen dicht verschlossen, so dass die wässrige Binde­mittelsuspension lediglich durch die Austrittsöffnungen 3a, das heisst innerhalb des Armierungsschlauches 2 austreten kann.
  • Bei der Stabilisierung von geschüttetem Erdreich werden zunächst eine Reihe von Armierungselementen 1 in gegenseitigen Abständen auf den nach der Rutschung oder dem Aushub verbliebenen Boden ausgelegt (Fig. 2) und anschlies­send mit dem vorhandenen Erdreich Ea abgedeckt, so dass die Armierungselemente 1 allseitig vom Erdreich umgeben sind. Nun werden die Armierungsschläuche 2 über die Zufuhrschläu­che 3 mit der wässrigen Bindemittelsuspension beschickt, welche z.B. Kalk, Zement, Silikat, Mörtel, Beton Kunst­harze usw. enthalten kann und je nach den vorliegenden Ver­hältnissen (Bodenneigung, Festigkeit des Erdreichs usw.) drucklos oder unter geringem Druck zugeführt wird. Wie in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet ist, strömt die Suspension vom Zufuhrschlauch 3 beidseitig in den Armierungsschlauch 2 und durch diesen hindurch in das umgebende Erdreich E. Nach dem Verfestigen bzw. Abbinden oder Aushärten des Bindemit­tels ist die gesamte Umgebung des Armierungsschlauches 2 verfestigt, da die Suspension alle Zwischenräume des Erd­reiches auffüllt, wobei selbstverständlich auch der Armie­rungsschlauch 2 in das stabilisierte Erdreich fest eingebet­tet ist.
  • Der Armierungsschlauch 2 erfüllt hierbei eine Doppelfunktion: Einerseits dient er als Infiltrationsele­ment, das die allseitige Verteilung der Bindemittelsuspen­sion gewährleistet; andererseits verleiht er dem Erdreich eine erhöhte Beanspruchbarkeit auf Zug, was gerade bei Hangstabilisierungen, Mauerverankerungen usw. von grosser Bedeutung ist.
  • Während somit der Armierungsschlauch 2 die auf­tretenden Zugkräfte aufnimmt, wird durch die beschriebene Bindemittelinjektion das Bodenmaterial verklebt und damit verfestigt bzw. so stabilisiert, dass es auch grössere Druckbelastungen aufnehmen kann.
  • Fig. 2 zeigt die Armierungselemente 1 nach deren Verlegung und vor dem Auffüllen des abgerutschten bzw. ab­getragenen Erdreichs Ea. Da das vorhandene Erdreich Ea wie­derverwendet wird, entfällt einerseits dessen Abtransport und andererseits die Heranschaffung des bisher erforderli­chen Materials (Sand Kies usw.). Nachdem die Armierungsele­mente durch das Erdreich Ea abgedeckt sind, wird die Binde­mittelsuspension von einem Zisternenwagen L aus über einen Schlauch S in die freien Oeffnungen 3B der Zufuhrschläuche 3 eingeleitet, bis dieselbe das Erdreich ausreichend durch­drungen hat.
  • Das beschriebene Verfahren bietet auch die Mög­lichkeit, nur bestimmte Zonen einer Hanglage zu verfesti­gen, indem der Zufuhrschlauch nur auf den diesen Zonen ent­sprechenden Teillängen mit Austrittsöffnungen versehen wird.
  • Gemäss dem beschriebenen Verfahren wird somit zum ersten Male ein Armiertunselement in der Bodenstabi­lisierung nicht nur zur Verbesserung der Zugbeanspruchung eingesetzt, sondern gleichzeitig zum Transport und zur Infiltration der Bindemittelsuspension benutzt. Diese bei­den Funktionen kann auch die Variante gemäss Fig. 3 über­nehmen, bei welcher nur ein Armierungsschlauch 3 vorgesehen ist, in dessen Mittelbereich ein Distanzhalter 4 angeordnet ist. Dieser Distanzhalter 4 kann beispielsweise ein starres, das heisst nicht vom Erddruck zusammendrückbares Kunststoff­profil sein, das seitliche Durchbrechungen zum Durchlass der Bindemittelsuspension besitzt.
  • Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung kann vom Fachmann in mannigfaltiger Weise variiert werden. So ist gemäss Fig. 4 der Mittelbereich 2a des Armierungsschlau­ches 2 verstärkt und starr ausgebildet, während innerhalb des Schlauches kleinere Distanzhalter 5 an der Schlauchin­nenwand angeformt sind, die wiederum Durchbrechungen für die Bindemittelsuspension aufweisen.
  • Auch muss die Infiltrationsarmierung nicht unbe­dingt in Schlauchform ausgebildet sein. Gemäss Fig. 5 sind zwei Bahnen 6, 7 eines relative dicken (beispielsweise 5 bis 15 mm) Geotextils aufeinandergelegt, zwischen welchen sich wiederum ein mit seitlichen Austrittsöffnungen versehener Zufuhrschlauch 3 befindet. Auch diese Sandwich-Form erfüllt den angestrebten Zweck: Die im Zufuhrschlauch 3 zuströmende Bindemittelsuspension verteilt sich in Pfeilrichtung und bildet unter Einbezug des umgebenden Bodenmaterials eine stabilisierte Bodenzone, die Druck- und Zugkräfte aufneh­men kann.
  • Bei allen bisher beschriebenen Ausführungsformen ist es im übrigen möglich, die Zugbeanspruchbarkeit der Infiltrationsarmierung dadurch zu erhöhen, dass mit der­selben ein Drahtseil oder sonstiges, auf Zug beanspruch­bares Element verlegt wird.
  • Bei der Stabilisierung tieferer Bodenschichten werden vorzugsweise, wie Fig. 6 zeigt, mehrere Armierungs­elemente 1 in verschiedenen Ebenen versetzt angeordnet.
  • Fig. 7 veranschaulicht die Sanierung der ausge­waschenen und ausgefahrenen Spurrinnen von Wald- und Feld­ wegen. Gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Spurrinnen F1 und F2 zunächst bis zur Tiefe T ausgefräst, worauf die Armierungselemente 1 einge­legt und mit dem abgefrästen Bodenmaterial abgedeckt werden. Nun wird die Bindemittelsuspension injiziert, die sich in Pfeilrichtung ausbreitet und die stabilisierten Spurrinnen bildet, während der Pflanzenwuchs auf den übrigen Wegetei­len ungestört bleibt.
  • Beim Neubau von Dämmen un Deichen, wie sie z.B. im Küsten- und Uferschutz durch Schüttung erstellt werden, kann gemäss Fig. 8 und 9 vorgegangen werden. Die Armierungs­elemente 1 werden in verschiedenen Ebenen versetzt beim Auf­schütten des Erdreichs ausgerollt und nach Fertigstellung des Dammes mit der Bindemittelsuspension beschickt, die über eine Leitung S (vgl. Fig. 2) geliefert wird. Es ver­steht sich, dass die Armierungselemente bei allen beschrie­benen Ausführungsformen auch beispielsweise in U-Form, in Spiralform oder in jeder beliebigen anderen Form verlegt werden können.
  • Bei auf diese Weise stabilisierten Deichen oder Uferwänden ist das gefürchtete Auswaschen der Feinteile des Schüttmaterials ausgeschlossen, da diese durch die Bindemittelverklebung gebunden sind.
  • Zwecks Verankerung einer Stützmauer M können ge­mäss Fig. 10 beispielsweise Armierungselemente nach Fig. 1 verwendet werden, deren Zufuhrschläuche 3 durch die Mauer M hindurchgeführt sein können, damit dieselben von ausserhalb der Mauer beschickbar sind. Bei Erstellung dieser Stabili­sierung wird jeweils nach dem Ausrollen der Armierungsele­mente und deren Verankerung an der Mauer M eine weitere Bodenlage aufgeschüttet. Zur Verbesserung der Zugbeanspru­ chung können mit dem Armierungselementen auch Stahleinlagen, z.B. Stahlseile oder Bänder, mitverlegt werden. Grundsätzlich wäre es je nach den Verhältnissen auch zweckmässig, die Ar­mierungselemente nur an der Innenwand der Mauer M anzuhängen und die Zufuhrschläuche 3 vom anderen Ende her mit Suspen­sion zu beschicken.
  • Vei de Ausführungsform nach Fig. 11 und 12 wurde eine Mauer M dadurch sicher verankert, dass zunächst mehre­re gegen die Mauer mündende Gräben bis zur Tiefe T ausge­fräst wurden, in welchen die Armierungselemente 1 dann aus­gerollt, mit Erdreich überdeckt und dan wie bei der Varian­te nach Fig. 10 von ausserhalb der Mauer oder auch vom ande­ren Ende Der Zufuhrschläuche 3 her mit der Bindemittelsus­pension beschickt wurden. Im Vergleich zu den üblichen Ver­ankerungsverfahren entfällt hier ausserdem das Bohren und Erstellen der Erdanker.
  • Die Infiltrationsarmierungen liessen sich auch in Form von Kissen 9 (Fig. 13) ausbilden, die beispielsweise aus zwei übereinanderliegenden und aneinandergehefteten Geotextilmatten bestehen können. Die Zufuhrschläuche 9 lie­gen mit ihren Endabschnitten zwischen den beiden Geotextil­matten und sind vorzugsweise nur im Bereich der Geotextil­kissen 8 mit Austrittsöffnungen versehen. Die Form der Zu­fuhrschläuche 9 kann im Kissenbereich, beispielsweise wie an der Stelle 9a gezeigt, den Erfordernissen angepasst werden, so dass sich eine mehr oder weniger starke Infil­tration ergibt.
  • Eine weitere Ausführungsform des erfindungsge­mässen Verfahrens zeigen die Fig. 14 bis 16. Gemäss Fig. 14 wird die nach einem Erdrutsch verbliebene Hangfläche H₁ mittels eines Baggers so abgearbeitet, dass eine wellen- oder stufenförmige Fläche H₂ ensteht. Sollte die Hang­fläche H₁ von Anfang an wellenförmig sein oder eine Viel­zahl von Vertiefungen aufweisen, so kann dieser erste Be­arbeitungsschritt nach Fig. 14 entfallen.
  • Auf die wellenförmige bzw. unebene Hangfläche H₂ wird nun zunächst eine erste Geotextilbahn G₁ mit einer Maschenweite von beispielsweise 0,5 bis 2,0 mm gelegt, welche beispielsweise eine Breite von 2 m und eine Maschenweite von 1,5 mm aufweisen kann. Aus nachste­hend noch zu erläuternden Gründen erfolgt diese Verlegung unter einem Winkel α zur Fallinie FL. Nun wird auf die erste Geotextilbahn G₁ ein mit Austrittsöffnungen verse­hener Schlauch 10 mäanderförmig verlegt, mittels Stahl­nägeln 11 fixiert und mit einer zweiten Geotextilbahn G₂ überdeckt, worauf das Ganze mit dem vorhandenen, abge­rutschten Erdreich E abgedeckt wird. Nun wird die wäss­rige Suspension von oben eingeleitet und dringt durch die Oeffnungen des Schlauches 10 und die Maschen der Geotextilbahnen G₁ und G₂ ins umgebende Erdreich.
  • Durch die mäanderförmige Verlegung der Schläu­che 10 wird de erwüschte Effekt erzielt, dass die wäss­rige Suspension, sobald deren Nachschub von oben aus­bleibt, in den jeweils nach unten ausholenden Abschnitten a (Fig. 15) stehenbleibt und dadurch Zeit hat, nach und nach seitlich auszutreten und das umgebende Erdreich zu infiltrieren. Dieser Effekt wird verstärkt durch die stufenartige Vorbearbeitung der Hangfläche nach Fig. 14.
  • Wie ferner Fig. 15 zeigt, leigt jeweils zwi­schen zwei Sanierungsbahnen ein unbehandelter Erdstrei­fen Eu, welcher freigelassen werden muss, um den natür­lichen Wasserhaushalt nicht zu stören. Dank der schrägen, zur Fallinie FL unter einem Winkel α verlaufenden Ver­legung der Sanierungsbahnen bzw. Armierungsschläuche 10 können diese unbehandelten Erdsteifen Eu breit gehal­ten werden, ohne dass ein Risiko des Abrutschens bestünde. Durch Pfeile ist in Fig. 15 angedeutet, wie sich das un­behandelte Erdreich auf die sanierten Abschnitte abstützt und von diesen gehalten wird.
  • Ein weiterer, wertvoller Effekt ergibt sich, wenn durch die Armierungsschläuche 10 (Fig. 16) so viel wässrige Suspension pro Zeiteinheit gepumpt wird, dass diese nicht genügend Zeit hat, durch die Geotextilbah­nen G₁ und G₂ ins angrenzende Erdreich E auszutreten. Durch den zwischen Armierungsschlauch 10 und oberer Geo­textilbahn G₂ sich aufbauenden Staudruck wird die Geo­textilbahn G₂ mit dem auf derselben lastenden Erdreich angehoben, wie dies in Fig. 16 punktiert angedeutet ist (G
    Figure imgb0001
    ). Sobald die Förderpumpe abgestellt wurde, baut sich die­ser Staudruck langsam wieder ab, wobei das Erdreich nach und nach absinkt und sich dabei mit der wässrigen Sus­pension durchtränkt.
  • Bei Durchführung dieses Verfahrens können die Maschenweite der Geotextilbahnen G₁ und G₂, die Aus­trittsöffnungen 3a (Fig. 5) des Schlauches und die För­derleistung der Pumpe so aufeinander abgestimmt sein, dass sich der erwünschte Staudruck ergibt.
  • Dank dem beschriebenen Verfahren lässt sich mit geringem Aufwand an Arbeitszweit und Material das vorhandene, minderwertige Erdreich an Ort und Stelle gleichzeitig zwecks Aufnahme der Zugkräfte armieren und im Hinblick auf die Auf­nahme von Druckkräften durch Bindemittelinfiltration ver­festigen. Da die Armierungselemente die Bindelmittelzufuhr und dessen Verteilung übernehmen, erübrigt sich das übliche Durchmischen und Verdichten des Materials, das im übrigen nur bei spezieller Erdreichzusammensetzung möglich ist und auch nur unter bestimmten Feuchtigkeitsbedingungen durchge­führt werden könnte.
  • Die Geotextilien haben sich für den Einsatz als Armierungselemente als besonders zweckmässig erwiesen, könnten aber auch durch andere alkaliresistente und reiss­feste Materialien ersetzt werden.
  • Das beschriebene Verfahren kann selbstverständlich mit bekannten Methoden kombiniert werden. So kann es zweck­mässig sein, die gemäss Fig. 2 am Hang ausgerollten Armie­rungselemente an ihren oberen Enden an einer Injektions­vernagelung anzuheften, wodurch tieferliegende Gleitkreise mit abgesichert werden können.
  • Die wässrige Suspension kann z.B. auch in mehre­ren aufeinanderfolgender Phasen, gegebenenfalls unter Einschaltung von Wartezeiten, eingefüllt werden. Beispiels­weise wäre es auch möglich, zunächst Silikatgel pH 12 bis 13 zuzugeben und anschliessend den Boden mit Zementmilch W/Z 0,8 bis 1,0 zu infiltrieren.
  • Die entscheidenden, durch die vorliegende Er­findung realisierten Vorteile liegen in
    • a) der Wiederverwendbarkeit des abgerutschten Erdmate­rials,
    • b) der Ueberführung von Bodenzonen in den alkalischen Bereich,
    • c) der Bodenstabilisierung durch den Einbau einer Armie­rung, welche Zugkräfte aufnehmen kann und
    • d) der Verbesserung der gestörten Bodenstruktur durch Bindemittel.

Claims (15)

1. Verfahren zur Stabilisierung von Schüttmaterial unter Beigabe einer wässrigen Suspension eines Bindemittels, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem nach Rutschung oder Aushub verbliebenen Boden eine Reihe von Armierungselemen­te ausgelegt wird, welche aus einem biegsamen, alkaliresi­stenten und reissfesten Material bestehen, einen zur Ein­leitung einer wässrigen Suspension dienenden Kanal um­schliessen und mindestens teilweise mit Oeffnungen ver­sehen sind, die grösser als das Grösstkorn des suspen­dierten Bindemittels sind, dass ferner die ausgelegten Armierungselemente mit dem abgerutschten bzw. ausge­hobenen Bodenmaterial abgedeckt werden, so dass sie allseitig bis auf einen offenen Endabschnitt vom Boden­material umschlossen sind und dass durch die offenen Endab­schnitte der Armierungselemente die wässrige Suspension ein­geleitet wird, so das dieselbe durch die Oeffnungen der Armierungselemente in das dieselben umgebende Erdreich aus­tritt und sich dort verfestigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, dass die Armierungselemente langgestreckte schlauch­förmige Bahnen sind, welche in unterschiedlichen Tiefen des zu stabilisierenden Bodenmaterials gegeneinander versetzt verlegt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dass auf die nach Rutschung oder Aushub verbliebene Bodenfläche, gegebenenfalls nach stu­ fenförmiger Abarbeitung, eine erste Geotextilbahn mit einer Maschenweite zwischen 0,5 und 2,0 mm aufgelegt, auf diese erste Geotixtilbahn ein als Armierungselement dienender, mit Austrittslöchern versehener Schlauch mä­anderförmig aufgelegt und dieser mit einer zweiten Geo­textilbahn abgedeckt wird, worauf das Ganze mit dem abge­rutschten oder ausgehobenen Erdreich überdeckt und anschliessend die wässrige Suspension von oben in den Schlauch eingeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass in einer ersten Phase als wässrige Sus­pension ein Silikatgel und in einer zweiten Phase Zement­milch in den Schlauch eingeleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Maschenweite der beiden Geotextilbah­nen, die Austrittsöffnungen des Schlauches und die Förder­leistung einer den Schlauch mit der wässrigen Suspension beschickenden Pumpe so aufeinander abgestimmt sind, dass aus den Austrittsöffnungen des Schlauches mehr Suspension austritt, als gleichzeitig durch die Maschen der Geo­textilbahnen ins umgebende Erdreich gelangen kann, der­art, des sich anfänglich, d.h. kurz nach Beginn der Einleitung der wässrigen Suspension unterhalb der oberen Geotextilbahn ein Druch aufbaut, der die obere Geotextil­bahn mit dem an dieselbe angrenzenden Erdreich etwas an­hebt, worauf nach Beendigung der Einleitung der wässrigen Suspension das Erdreich die obere Geotextilbahn wieder nach unten drückt und dabei nach und nach mit der wäss­rigen Suspension durchtränkt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die schlauchförmigen Armie­ rungselemente mittels Stahlnägeln im darunterliegenden Erdreich verankert werden, um damit gleichzeitig die Bildung einer tieferliegenden Gleitfuge zu verhindern.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungselemente im Winkel zur Fallinie des Hanges verlegt werden, um damit die unbehandelten, zwischen den Armierungselementen lie­genden Erdstreifen am am Abrutschen zu hindern.
8. Verfahren nach Anspruch 1, zur Stabilisierung des Bodenmaterials im Bereich einer Stützmauer, dadurch ge­kennzeichnet, dass in dem an die Stützmauer angrenzenden Bodenmaterial ein oder mehrere Gräben ausgehoben werden und in diese Gräben Armierungselemente so verlegt werden, dass deren mauerseitige Endabschnitte in der Stützmauer verankert sind, worauf die Armierungselemente mit Erdreich abgedeckt werden und über die offenen Endabschnitte die wässrige Suspension des Bindemittels eingeleitet wird.
9. Armierungselement zur Durchführung des Verfah­rens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine langgestreckte Infiltrationsarmierung (2) aus alkali­resistentem Material mit einer Vielzahl von Austrittslöchern, deren lichte Weite grösser als das Grösstkorn des suspendier­ten Bindemittels ist, wobei die genannte Infiltrationsarmie­rung (2) selbst zu einem Schlauch geformt und/oder mit einem separaten, nicht kollabierbaren Schlauch (3) für die Zufuhr der genannten Suspension versehen ist.
10. Armierungselement nach Anspruch 9, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Infiltrationsarmierung (2) aus einem Geotextil gefertigt ist.
11. Armierungselement nach Anspruch 10, dadurch ge­kennzeichnet, dass innerhalb der schlauchförmigen Infiltra­tionsarmierung (2) ein mit Auslauföffnungen versehener Zu­fuhrschlauch (3) für die wässrige Bindemittelsuspension an­geordnet ist (Fig. 1).
12. Armierungselement nach Anspruch 10, dadurch ge­kennzeichnet, dass innerhalb der schlauchförmigen Infiltra­tionsarmierung (2) ein Spreizelement (4) angeordnet ist, das einen Teilquerschnitt der schlauchförmigen Infiltrations­armierung zwecks direkter Zufuhr der wässrigen Bindemittel­suspension freihält (Fig. 3).
13. Armierungselement nach Anspruch 10, dadurch ge­kennzeichnet, dass ein Teilbereich (2a) der schlauchförmigen Infiltrationsarmierung (2) verstärkt ausgebildet ist, der­art, dass er sich unter dem Druck des auf ihm lastenden Erdreichs nicht zusammenpressen lässt (Fig. 4).
14. Armierungselement nach Anspruch 10, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Infiltrationsarmierung zwei überein­anderliegende, langgestreckte Bahnen (6, 7) eines Geotextils aufweist, zwischen welchen ein nicht kollabierbarer Zufuhr­schlauch (3) für die wässrige Bindemittelsuspension liegt (Fig. 5).
15. Armierungselement nach Anspruch 10, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Infiltrationsarmierung kissenförmig (8) ausgebildet und mit einem nicht kollabierbaren Zufuhr­schlauch (9) versehen ist, der mindestens im Bereich der kissenförmigen Infiltrationsarmierung (8) mit Austritts­öffnungen für die wässrige Bindemittelsuspension versehen ist (Fig. 13).
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