EP0329500B1 - Verfahren und Einrichtung zur Bodenkonsolidierung - Google Patents

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EP0329500B1
EP0329500B1 EP89400217A EP89400217A EP0329500B1 EP 0329500 B1 EP0329500 B1 EP 0329500B1 EP 89400217 A EP89400217 A EP 89400217A EP 89400217 A EP89400217 A EP 89400217A EP 0329500 B1 EP0329500 B1 EP 0329500B1
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water
drains
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tubes
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EP89400217A
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Jean-Marie Cognon
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Menard-Soltraitement SA
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Menard-Soltraitement SA
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    • 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
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/10—Improving by compacting by watering, draining, de-aerating or blasting, e.g. by installing sand or wick drains
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D19/00—Keeping dry foundation sites or other areas in the ground
    • E02D19/06—Restraining of underground water
    • E02D19/10—Restraining of underground water by lowering level of ground water

Definitions

  • the invention relates to the consolidation of soft soils with low permeability, impregnated with water.
  • the layer of soil to be treated for example a layer 1 of soft clay about twenty meters thick resting on a layer 2 of subsoil overlying, a layer 3 of embankment, for example pebbles or earth, thus loading the site to be built.
  • the backfill brings to the ground a pressure constraint generally higher than that of the planned construction.
  • the presence of the embankment causes a compaction of layer 1, forcing the water contained in this layer to escape along a general path indicated by arrows 4.
  • drains 5 shown vertical in FIG. 2.
  • These drains can be formed for example by drilling small diameters filled with sand, in a fairly tight mesh, for example from 2 to 8 meters.
  • the layer 1 is loaded by the embankment 3, as before.
  • drains formed from porous plastic tubes with an internal diameter of the order of 50 mm.
  • sand As a permeable material, sand is usually provided, which is deposited on the ground in a layer of about 20 to 60 cm thick, and in this mass of sand, a vacuum of around 60 is established. at 80 kPa. As can be understood, the load applied on the ground depends on the surface thus covered.
  • a channel 11 which is hollowed out at the periphery of the zone to be treated and then filled with a fluid material, such as a bentonite mud, in which one comes to drown the outer edges 9a of the membrane.
  • drains which have been again identified 5, these will be of the same type as those previously described. They always open at the top at the level of layer 8 of permeable material.
  • Patent FR-A-995 251 discloses a method of consolidating by soil compaction an area of soft ground with low permeability, impregnated with water, of the type in which a partial air vacuum is established in a layer. surface of permeable material disposed substantially over the entire surface of the area of land to be consolidated and surmounted by an impermeable waterproofing membrane, there is produced in said terrain a mesh network of hollow drains with permeable walls sinking into the ground and s 'stopping before entering a sub-layer of permeable ground and said drains are unblocked at said surface layer of permeable material.
  • Also known from patent FR-A-1 475 244 is a system for vertically draining a soil.
  • a filter tube is inserted into a peat soil where it is surrounded by a filtering mass.
  • the peat is surmounted by a layer of clay intended to prevent the penetration of atmospheric air into the filter tube.
  • the clay layer is joined to the outer wall of the tube for example by clay soaked in water.
  • the problem which the present invention proposes to solve is to improve the evacuation efficiency of the water having penetrated into the drains without disturbing the operating principle of the depressurization of the surface layer of permeable material, this in efficiency conditions suitable for industrial use.
  • each drain is fitted with a tube connected to a means, such as a pump, of evacuation of water to the outside, said tubes descending into the drains over the greater part of the height of the latter with which they communicate in the lower part, and said evacuation means are controlled so as to cause the evacuation of water out of these drains, in the presence of water, and to prevent a drop in pressure, via the tubes, from inside the drains, when there is a lack of water.
  • a means such as a pump
  • the period during which the maintenance of the partial vacuum maintenance of the layer of permeable material and where the evacuation of the water will be controlled will be approximately half an hour, with a periodicity of once or twice a day.
  • a characteristic of the invention provides that in addition to the pressure constraint exerted on the area of ground to be consolidated by the partial vacuum of the layer of permeable material. , one comes to exert on the zone in question an additional pressure by placing on it, on the surface, a distributed load, such as a load of water or fill material.
  • the invention also relates to a device for implementing this process, the characteristics of this device appearing clearly in the appended claim 7.
  • sensors of all known types will also be arranged towards the bottom of at least some of the drains, at the lower end of the tubes, and connected to the pump control means, in order to stop the latter. once the drains are emptied of their water.
  • drains 13 constituted for example by porous plastic sheaths, strainer tubes, that is to say perforated, or others.
  • These drains 13 form wells having a diameter of the order of 50 mm and stop at a certain distance above the draining layer 12 which they must not reach.
  • the network mesh can respect a distance between drains for example from 4 to 6 meters. In practical, the denser the mesh, the faster the consolidation can be.
  • the drains 13 open into a surface layer 14 of relatively thin permeable material, such as a mass of sand about 30 to 50 cm thick, which has been extended substantially over the entire surface of the zone of land to consolidate.
  • the layer 14 is covered with a tarpaulin or membrane 15 made of a substantially airtight synthetic material, at least in air, the peripheral outer edges 15a of which are immersed in a channel 16 filled with a material sufficiently viscous to hold the edges in position of the membrane and ensure its tightness.
  • a tarpaulin or membrane 15 made of a substantially airtight synthetic material, at least in air, the peripheral outer edges 15a of which are immersed in a channel 16 filled with a material sufficiently viscous to hold the edges in position of the membrane and ensure its tightness.
  • a conduit 17 connected to a means of evacuating water such as a "vacuum” suction pump 18 of the liquid ring type, so that it is possible to establish under the membrane.
  • a partial air vacuum of the order of 60 to 80 kPa.
  • the conduit 17 will come out of the membrane without adversely affecting the seal.
  • each drain 13 inside each drain 13, a tube 19 of smaller diameter will be lowered, such as a plastic tube of the polyamide type of approximately 4 to 8 mm in diameter.
  • these tubes are in communication with the drains and, in practice, will descend in the latter to approximately 1 to 2 meters from the bottom, so as to terminate at a level higher than the deposit layer 20 of various materials. which generally forms at the bottom of drains.
  • Each tube 19 is essentially connected to the surface to a common flexible conduit 21, itself connected to an external means for discharging water, which, in the example illustrated, is the vacuum pump 18 which serves to maintain the partial vacuum in layer 14 of permeable material.
  • switching means shown diagrammatically 28, are provided, controlled by a control unit, marked 38, allowing the pump to suck through either the conduit 17 or the conduit 21.
  • This lower part is bent upwards in the shape of a hook and ends in a cage 22 open on the drain, in which cage the tube opens out through an orifice 23.
  • a float 24 mounted movable in the cage and equipped with a valve or a ball 25 capable of closing the orifice 23.
  • the switching means 28 is controlled so that the pump 18 ensures the depression of the layer 14.
  • a pressure of about 60 to 80 kPa therefore prevails in this layer and in the non-submerged part of the drains 13.
  • the conduit 21 is substantially at atmospheric pressure.
  • a level sensor 30 such as a contactor connected to an electrical supply means (not shown) and which may have been fixed to the tube 19.
  • This sensor 30 which is also connected (not shown) to the pump control unit 38 triggers the switching of this pump, the connection of which "switches" from line 17 to line 21.
  • Maintaining the partial vacuum of layer 14 is therefore temporarily interrupted. A pressure lower than that prevailing in the layer 14 and at the top of the drains 13 is then established in the tubes 19 in order to stabilize in general around 60 to 80 kPa.
  • the water contained in the drains is then sucked through the openings of the cage 22, passes through the orifice 23 and rises in the tubes to be evacuated on the surface, outside the membrane 15.
  • another level sensor 31 such as an electrical sensor connected to its supply means (not shown) as well as to the unit 38 pump 18, so that as soon as this sensor 31 is no longer immersed in water, the pump again "switches” from line 21 to line 17 and thus restores the partial vacuum in the layer 14.
  • FIG. 6 first of all, provision has been made to deposit directly on the layer 1 of ground, a layer of backfill 32 which has been covered with the layer 14 of permeable material surmounted by its membrane 15 whose outer edges 15a plunge into the peripheral sealing channel 16.
  • the drains 13 pass through the layer 1 to be treated, but also through the backfill layer 32 to open out under the layer 14 in which, as before, partial vacuum has been established.
  • FIG. 8 illustrates a third possibility of additional loading.
  • the bottom of the bowl and the merlon 33 were covered with the layer 14 of permeable material which was itself covered with its sealing membrane 15.
  • the bowl 34 thus formed was filled with a liquid 35, such as water, so as to ensure an additional loading of the ground, in the manner of the embankment of FIGS. 6 and 7.
  • a waterproof membrane will be chosen.
  • FIGS. 6 to 8 are also provided with means for discharging water from the drains.
  • each drain could be equipped, towards its base, with a discharge pump which can be controlled from the surface continuously or intermittently, cyclically, by means of a compressed air duct connected to a compressor for evacuating on the surface, by an annex discharge pipe, the water collected at the bottom of the drains (not shown).
  • Such a device is well known, in particular from patent FR-A-2 564 500 to which reference may be made, and in which is described a pump essentially comprising a cylindrical body of diameter generally equivalent to that of the drains, an inlet valve. of water mounted on the body in question and allowing the entry of overpressure water into the body, a flexible compressed air supply duct connected to said body and to a ground compression station, and a chamber accumulation of water formed in said body, which chamber is connected through a non-return valve to another flexible conduit for discharging the water back up, through the drain, to the surface.

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Claims (11)

1. Verfahren zur Bodenkonsolidierung durch Verdichtung einer Zone eines lockeren Gebietes mit geringer Durchlässigkeit, die mit Wasser getränkt ist, wobei ein Teilvakuum in einer Oberflächenschicht (14) des durchlässigen Materials errichtet wird, welche im wesentlichen auf der ganzen Oberfläche der zu konsolidierenden Gebietszone (1) angeordnet ist, mit einer darüberliegenden, undurchlässigen Dichtmembran (15), wobei in diesem Gebiet ein Maschennetz von hohlen Entwässerungsrohren (13) mit durchlässigen Wänden angeordnet wird, die in den Boden eintauchen, ohne in eine Unterschicht (12) des durchlässigen Gebietes einzutauchen, wobei die Entwässerungsrohre (13) an die Oberflächenschicht (14) des durchlässigen Materials münden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Entwässerungsrohr (13) mit einem Rohr (19) ausgestattet wird, das mit einem Mittel (18) zum Abziehen von Wasser nach außen, z. B. einer Pumpe, verbunden ist, wobei die Rohre (19) den größten Teil der Höhe der Entwässerungsrohre (13) hinunterreichen, mit denen sie unteren Teil in Verbindung stehen, und man das Abzugsmittel (18) derart steuert, daß Wasser aus diesen Entwässerungsrohren (13) bei Anwesenheit von Wasser abgezogen wird und ein Absinken des Druckes über die Rohre (19) von innerhalb der Entwässerungsrohre bei Fehlen von Wasser verhindert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Mittel (18) zum Abziehen von Wasser eine Ansaugpumpe verwender, die man derart steuert, daß in den Rohren ein Druck erzeugt wird, der unter dem liegt, welcher in den Entwässerungsrohren herrscht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man daß Abziehen von Wasser aus den Entwässerungsrohren (13) durch Unterbrechen veranlaßt, wenn eine vorbestimmte Menge Wasser sich dort ansammeln konnte.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Abziehen von Wasser aus den Entwässerungsrohren (13) das Mittel (18) zum Abziehen von Wasser mit Unterbrechung wirken läßt und im Verlauf der Zeitintervalle, während dieses Wasser abgezogen wird, man die Aufrechterhaltung des Teilsvakuums der durchlässigen Materialschicht (14) unterbricht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer, während der man die Aufrechterhaltung des Teilvakuums der durchlässigen Materialschicht (14) unterbricht und wo man das Mittel (18) zum Abziehen von Wasser arbeiten läßt, ungefähr eine halbe Stunde beträgt, mit einer Periodizität der Größenordnung von ein bis zweimal pro 24 h.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ergänzung der Beanspruchung des Druckes, der auf die zu konsolidierende Gebiestzone (1) dadurch ausgeübt wird, daß man die Schicht (14) des durchlässigen Materials unter Teilvakuum bringt, auf die in Frage stehende Zone eine Druckzunahme dadurch ausübt, daß man auf ihre Oberfläche eine verteilte Menge (32, 35) aufbringt, wie z. B. eine Menge Wasser oder Auffüllmaterial.
7. Vorrichtung für die Konsolidierung einer Zone von lockerem Gebiet mit geringer Durchlässigkeit (1), die mit Wasser durchtränkt ist und sich über einer Unterschicht des durchlässigen Gebietes (2, 10) erstreckt, wobei diese Vorrichtung aufweist:
- eine Oberflächenschicht (8, 14) aus durchlässigem Material, die auf der Oberfläche der Zone des zu konsolidierenden Gebietes ausgebreitet ist,
- eine undurchlässige Dichtmembran (9, 15), welche diese durchlässige Schicht abdeckt und an ihrem Umfang eine fortlaufende Dichtigkeitszone (15a, 16) aufweist,
- Saugmittel für die Luft (17, 18), um unter der Membran einen Unterdruck in der durchlässigen Schicht (8, 14) zu erzeugen,
- ein Netz von hohlen Entwässerungsrohren (5, 13) mit durchlässiger Wand, die in den Boden (1) derart eingetaucht sind, daß das Wasser oder die Flüssigkeiten in diese Entwässerungsrohre eintreten können, wobei die Entwässerungsrohre diese durchlässige Unterschicht (10, 12) nicht erreichen, und die am oberen Teil mit der durchlässigen Oberflächenschicht (8, 14) in Verbindung stehen, welche die zu konsolidierende Zone abdeckt.
   dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner aufweist:
- ein Netz von Rohren (19) für die Wiedergewinnung von Wasser, die an ihrem unteren Teil offen sind und in die Entwässerungsrohre (13) eintauchen,
- Mittel (21, 28) zum Abziehen, die mit diesen Rohren verbunden sind, um bei Anwesenheit von Wasser dessen Abziehen an der Oberfläche aus den Entwässerungsrohren hervorzurufen, wobei man dieses Wasser quer durch das Rohrnetzsteigen läßt und
- Mittel (24, 31) zum Regulieren der Zirkulation des Fluids in diesen Rohren, um bei Wassermangel ein Absinken des Druckes in den Entwässerungsrohren (13) dadurch zu verhindern, daß eine Luftzirkulation in den Rohren vermieden wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Regulieren Klappenventile (25) mit Schwimmkörper (27) aufweisen, die in Gehäusen (22) eingeschlossen sind, welche am unteren offenen Ende der entsprechenden Rohre (19) angeordnet sind, um bei Wassermangel die Öffnung (23) dieser Rohre zu schließen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (30, 31, 38) zum sequentiellen Steuern der Wasserabzugsmittel (21, 28) aufweist, mit Meßfühlern (30, 31) der zwei vorbestimmten oberen bzw. unteren Wasserniveaus in den Entwässerungsrohren (13), wobei die Meßfühler gleichzeitig mit den Wasserabzugsmitteln (28) verbunden sind sowie mit den Luftansaugmitteln (18), um diese Schicht (14) aus durchlässigem Material auf Unterdruck zu bringen, um die Wasserabziehmittel (28) arbeiten zu lassen und das Aufrechterhalten von Unterdruck der Membran (15) zu unterbrechen, wenn das Wasserniveau in den Entwässerungsrohren (13) das obere Niveau erreicht, und um der Unterdruck dadurch wiederherzustellen, daß das Entziehen des Wassers unterbrochen wird, wenn das Niveau dieses Wassers wieder unter das des unteren Niveaus abgesunken ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abziehen von Wasser Rückführpumpen aufweisen, die zum Grund der Entwässerungsrohre (13) hin eingetaucht sind und das Wasser, welche sich in diesen Entwässerungsrohren angesammelt hat, durch die Wiedergewinnungsrohre (19) zur Oberfläche hin fördern.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abziehen des Wassers mindestens eine Ansaugpumpe (18) aufweisen, die an der Oberfläche angeordnet ist und mit den Wasserwiedergewinnungsrohren (19) verbunden sind, um das am Grund der Entwässerungsrohre (13) angesammelte Wasser zur Oberfläche hin zu saugen.
EP89400217A 1988-02-15 1989-01-26 Verfahren und Einrichtung zur Bodenkonsolidierung Expired - Lifetime EP0329500B1 (de)

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