EP2009181A1 - Bodenverdichtungsvorrichtung und mit einem technogenen rahmen versehener baugrund - Google Patents

Bodenverdichtungsvorrichtung und mit einem technogenen rahmen versehener baugrund Download PDF

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EP2009181A1
EP2009181A1 EP06812890A EP06812890A EP2009181A1 EP 2009181 A1 EP2009181 A1 EP 2009181A1 EP 06812890 A EP06812890 A EP 06812890A EP 06812890 A EP06812890 A EP 06812890A EP 2009181 A1 EP2009181 A1 EP 2009181A1
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EP
European Patent Office
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injectors
soil
compacting device
foundation
cement mortar
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Withdrawn
Application number
EP06812890A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Viktor Ivanovich Osipov
Sergei Dmitrievich Filimonov
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Individual
Original Assignee
Individual
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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
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D35/00—Straightening, lifting, or lowering of foundation structures or of constructions erected on foundations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/46—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making in situ by forcing bonding agents into gravel fillings or the soil

Definitions

  • the invention relates to a soil compacting device with perforated pipes as injectors for receiving cement mortar and a foundation foundation with artificial structure.
  • This soil foundation and soil compaction equipment is suitable for loose (loose) bound or unbound soil, as well as for landfilled (anthropogenic) soils and flowing slopes.
  • the known devices closest to the invention are those for compacting the bonded disperse soils. These facilities are used to create building and building foundations by supplying the hardening mortar in the form of sand-cement mixture. The mortar is in this case under a pressure of 2 - 10 atm. introduced into the so-called injectors (ejection devices). The injectors are placed at a distance of 2 to 3 m between each other and are formed as perforated pipes. These tubes are laid deeply in the effective zone. This forms a compacted soil foundation ( RU No. 2059044 C1 , E 02D 3/12, 1996).
  • the soil compacting device is designed in the form of injector tubes for pressing in the cement mortar.
  • the injector pipes are arranged at a distance of 2.0 - 4.0 m in the ground mass by or under additional load (ballast body).
  • the additional load is designed as a concrete slab with perforated side surface. It is placed on the disperse soil.
  • the holes of this plate are covered by blind plugs, which in hydraulic soil breaking under a pressure of 3.0 - 20.0 atm. destroyed at the same time.
  • the dummy plugs are designed as a band covering the perforation.
  • the band is arranged spirally or annularly. It is provided with an adhesive layer which is turned to the perforated tube.
  • the blind plugs consist of several band layers, the number of which is determined by the predetermined pressure value during hydraulic soil breaking.
  • the perforated tube is provided with a lower end plug, which is not destroyed under the pressure of hydraulic fracturing.
  • a foundation with artificial skeleton is achieved as follows.
  • the framework is designed using the soil compaction device described above.
  • This framework represents a solid ground, which is carried out under an additional load in the form of a concrete slab.
  • the soil mass is penetrated by injectors in the form of pipes and forms an artificial skeleton of hardened cement mortar, which has penetrated into the cracks after the hydraulic ground breaking.
  • the hardened cement mortar lies around the injectors in the plane of the plane, with mutual penetration into the concentric areas around the adjacent injectors.
  • the soil compaction apparatus includes injectors 1 for injecting the cement mortar in the form of perforated pipes 2.
  • the holes are formed on the side surface of the pipes 2.
  • the holes of the tubes 2 are covered with destructible blind plug 3.
  • the hydraulic soil breaking is carried out at a pressure of 3.0 - 20.0 atm. ensured. This pressure value is determined according to the extended soil categories and the peculiarities of the soil attachment on its slopes. The decrease in pressure does not cause any hydraulic breakage.
  • the higher pressure on the other hand, affects the economic characteristics by requiring higher equipment characteristics and increasing mortar consumption.
  • the cement mortar feed for widening the crevices of the hydraulic soil breaking can be made continuously in the pulsating state.
  • the injectors 1 When erecting the injectors 1, the distances between their longitudinal axes in the range of 2.0 - 4.0 m are selected. This is due to working with different soil categories at an injection depth of 3.0 - 8.0 m, which in some cases requires the extension of the injector 1.
  • the injectors 1 are arranged in rows in the plane plan, for example.
  • the cement mortar feed in these rows takes place from the center to the peripheral areas, preferably in a spiral plane plane.
  • the mortar is fed sequentially into each injector 1 or with a grid of 1 to 3 injectors 1.
  • the injectors 1 can be arranged in rows in the plane Plane.
  • the injectors 1 are preferably in Radial direction of the plane Plane arranged.
  • the mortar is sequentially fed into each injector 1 or in all injectors 1 in increments of 1 to 3 radially or alternately between the adjacent injectors 1 in the adjacent radial directions.
  • the destruction of the blind plugs 3 ensures the formation of the hydraulic soil breaking in all directions of the bottom circumference.
  • the blind plugs 3 are designed as a band which covers the holes in the tubes 2 of the band perforation.
  • the band is spiraling ( Fig. 1 ) or arranged in a ring.
  • the band of the dummy plug 3 is formed with an adhesive layer which is turned to the hole tube.
  • the blind plug 3 usually consists of several band layers. The number of layers is determined by the predetermined pressure value during hydraulic soil breaking.
  • a lower end plug 4 In the lower part of the tube 2 is a lower end plug 4, which remains indestructible under the pressure effect of the hydraulic soil breaking.
  • the cement mortar around the injectors 1 is arranged in plan view as a skeleton 5 with mutual penetration into the concentric areas around the adjacent injectors 1 ( Fig. 2 ).
  • the field of application now includes such types of soils as sand and artificial soils. This is possible thanks to the formation of gaps during hydraulic soil breaking. If there are no gaps in the hydraulic soil breaking, the cement mortar penetrates into the sand pores without compacting this soil. The injection takes place in the presence of a base plate and some (2 to 3) building floors above the fixed ground massif. The base plate serves as a shield which prevents mortar leakage from the ground mass. The existing floors create the additional load, which ensures the pressure build-up. If there were no base plate and no additional load, injection of the compaction mortar could cause the build up (swelling) of the soil layer above the point of injection and sometimes even the penetration of the cement mortar onto the surface.
  • the injectors 1 are sometimes wrapped with several layers of adhesive tape.
  • the number of tape windings depends on the required pressure which triggers the formation of cracks in the hydraulic soil breaking.
  • the pressure in the hoses and injectors 1 is increased until it equals the pressure of the hydraulic soil breaking in this type of soil.
  • the mortar comes abruptly into the ground mass and forms the cracks of the hydraulic soil breaking up.
  • the distance and depth of the injector assembly depends on the properties of the soil layer, the building loads and the performance of the compressed layer. The injection quantities depend on the porosity of these soils and the load of the particular structure.
  • the formed system of piles and skeletons in the compacted soil mass acts as a unitary whole and substantially increases the carrying capacity and reliability of the entire foundation.
  • Mortar was made through the 160 injectors 1 under the pressure typical for such types of soil (12 atm.) Of hydraulic soil breaking. As a result, the columns of hydraulic soil breaking were formed. Upon further injection, the crevices were widened even more, and the soft-plastic loamy soil was compacted. The hardened cement mortar thus formed the reinforcing artificial skeleton in the compacted and improved soil massif.
  • the injectors 1 were sunk on a slip-off slope.
  • the slope consisted of soils and the viscous plastic toughened of natural origin.
  • the sinking of the injectors 1 was carried out at a distance of 4 x 4 m and the depth of 3 to 8 meters.
  • the injection of the low-viscosity cement mortar was carried out under a hydraulic soil breaking pressure of 7 atm. Further injection of cement mortar over cracks of hydraulic soil breaking causes soil consolidation and formation of the uniform reinforcing framework. The presence of the skeleton makes it possible to completely avoid possible slipping.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit gelochten Rohren als Injektoren zur Aufnahme von Zementmörtel. Eine erweiterte Funktionsmöglichkeit wird dadurch erreicht, dass die Injektoren in einem Abstand von 2,0 bis 4,0 m im Bodenmassiv unter Zwecklast (Ballastkörper) angeordnet sind, dass die Zusatzlast als Betonplatte mit gelochter Seitenfläche ausgebildet und auf dem dispersen Boden aufgelegt ist und dass die Löcher der Injektoren und diese Betonplatte durch Blindstopfen abgedeckt sind, welche beim hydraulischen Bodenaufbrechen unter einem Druck von 3,0 bis 20 atm gleichzeitig zerstörbar sind. Eine Bodengründung wird unter Einsatz einer derartigen Bodenverdichtungsvorrichtung geschaffen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit gelochten Rohren als Injektoren zur Aufnahme von Zementmörtel und eine Bodengründung mit künstlichem Tragwerk.
  • Sie betrifft den Bereich des Bauwesens und dort die Konstruktion einer verdichteten Bodengründung sowie Vorrichtungen zur Bodenverdichtung, welche beim Herstellen der Bodengründung während der Errichtung von Gebäuden und Bauwerken oder bei der Renovierung und dem Umbau von bereits bestehenden Gebäuden und Bauten eingesetzt werden. Diese Bodengründung sowie die Vorrichtungen zur Bodenverdichtung sind für disperse (lockere) gebundene oder ungebundene Böden sowie für angeschüttete (anthropogene) Böden und Fließhänge geeignet.
  • Die der Erfindung am nächsten kommenden bekannten Einrichtungen sind solche zur Verdichtung der gebundenen dispersen Böden. Diese Einrichtungen werden zur Schaffung von Gebäude- und Bauwerksgründungen mittels Zufuhr des hart werdenden Mörtels in Form von Sand-Zement-Gemisch eingesetzt. Der Mörtel wird in diesem Fall unter einem Druck von 2 - 10 atm. in die so genannten Injektoren (Auspressgeräte) eingeführt. Die Injektoren werden in einem Abstand von 2 bis 3 m zwischen einander angeordnet und sind als gelochte Rohre ausgebildet. Diese Rohre werden in der wirksamen Zone tief verlegt. Dadurch wird eine verdichtete Bodengründung gebildet ( RU Nr. 2059044 C1 , E 02D 3/12, 1996).
  • Die bekannten technischen Lösungen stellen die Bodenverdichtung nur bei dispersen gebundenen Böden sicher. Das begrenzt ihr Anwendungsgebiet. Der Einsatz von Zementformsand mindert die Durchdringungsfähigkeit des Mörtels, was die Tragfähigkeit der verdichteten Bodengründung wesentlich vermindert.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bodenverdichtungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine erweiterte Funktionsmöglichkeit besitzt.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dies erfolgt dank der Verdichtung von nicht nur dispersen gebundenen Böden, z. B. Lehmen, Leichtlehmen, lehmigen Feinsanden, sondern auch von ungebundenen dispersen Böden, z. B. Sanden sowie Aufschüttböden (künstlichen Böden). Diese Böden werden durch Mörteleinpressung in den Boden verdichtet. Dabei muss ein solches Qualitätsmerkmal des Mörtels ausgewählt werden, welches seine hohe Durchdringungsfähigkeit sicherstellt. Die Verdichtung dieser Böden wird auch durch den Einsatz von bestimmten Mitteln erreicht, welche die Ausbildung eines Bodenmassivs sicherstellen. Dieses Bodenmassiv wird durch ein einheitliches Gerippe aus dem erhärteten Mörtel armiert. Die Erhöhung der Tragfähigkeit des Bodens, eine wirksame Befestigung der Fließhänge im einheitlichen Bodenmassiv (wobei darin ein Gerippe gebildet wird), die Senkung der Materialintensität im Zusammenhang mit dem verfahrenstechnischen Ablauf und die Erhöhung des Arbeitsausführungstempos wird durch die neue Bodenverdichtungsvorrichtung sichergestellt. Die Bodenverdichtungsvorrichtung ist in Form von Injektor-Rohren zum Einpressen des Zementmörtels ausgeführt. Die Injektor-Rohre werden in einem Abstand von 2,0 - 4,0 m im Bodenmassiv durch oder unter Zusatzlast (Ballastkörper) angeordnet. Die Zusatzlast ist als eine Betonplatte mit gelochter Seitenfläche ausgeführt. Sie wird auf den dispersen Boden aufgelegt. Die Löcher dieser Platte werden durch Blindstopfen abgedeckt, welche beim hydraulischen Bodenaufbrechen unter einem Druck von 3,0 - 20,0 atm. gleichzeitig zerstört werden. Die Blindstopfen sind als ein Band ausgeführt, welches die Lochung abdeckt. Das Band wird spiralförmig oder ringförmig angeordnet. Es ist mit einer Klebeschicht versehen, die zu dem gelochten Rohr gewendet ist. Die Blindstopfen bestehen aus mehreren Bandschichten, deren Anzahl durch den vorgegebenen Druckwert beim hydraulischen Bodenaufbrechen festgelegt ist. Das gelochte Rohr ist mit einem unteren Endstopfen versehen, welcher unter dem Druck des hydraulischen Aufbrechens nicht zerstört wird.
  • Eine Bodengründung mit künstlichem Gerippe wird wie folgt erreicht. Das Gerippe ist unter Einsatz der oben beschriebenen Einrichtung zur Bodenverdichtung ausgeführt. Dieses Gerippe stellt ein Bodenmassiv dar, welches unter einer Zusatzlast in Form einer Betonplatte ausgeführt ist. Das Bodenmassiv ist mit Injektoren in Form von Rohren durchdrungen und bildet ein künstliches Gerippe von erhärtetem Zementmörtel, welcher in die Spalten nach dem hydraulischen Bodenaufbrechen eingedrungen ist. Der erhärtete Zementmörtel liegt rings um die Injektoren in der Planebene und zwar mit gegenseitigem Eindringen in die konzentrischen Bereiche rings um die benachbarten Injektoren.
  • Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Injektor mit gelochter Seitenoberfläche, wobei die Löcher mit zerstörbaren Blindstopfen abgedeckt sind (Ausführung mit spiral-förmiger Bandanordnung im oberen Teil und Ausführung mit ring-förmiger Bandanordnung im unteren Teil) und
    Fig. 2
    eine Planansicht des Anordnungsplans der Injektoren mit Überdeckung der konzentrischen Bereiche rings um die Injektoren.
  • Wie Fig. 1 zeigt, umfasst die Bodenverdichtungsvorrichtung Injektoren 1 zum Einpressen des Zementmörtels in Form von gelochten Rohren 2. Die Löcher sind an der Seitenfläche der Rohre 2 ausgeführt. Die Löcher der Rohre 2 sind mit zerstörbaren Blindstopfen 3 abgedeckt. Das hydraulische Bodenaufbrechen wird bei einem Druck von 3,0 - 20,0 atm. sichergestellt. Dieser Druckwert wird gemäß den erweiterten Bodenkategorien und den Besonderheiten der Bodenbefestigung an seinen Abhängen festgelegt. Die Druckabnahme verursacht kein hydraulisches Aufbrechen. Der höhere Druck dagegen beeinträchtigt die wirtschaftlichen Kennwerte, indem er höhere Ausrüstungskenndaten voraussetzt und den Mörtelverbrauch steigert. Die Zementmörtelzufuhr zur Erweiterung der Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens kann ununterbrochen im pulsierenden Zustand vorgenommen werden. Beim Aufrichten der Injektoren 1 werden die Abstände zwischen ihren Längsachsen aus dem Bereich von 2,0 - 4,0 m gewählt. Das ist durch die Arbeit mit verschiedenen Bodenkategorien bei einer Injektionstiefe von 3,0 - 8,0 m bedingt, was in manchen Fällen die Verlängerung des Injektors 1 erfordert. Bei der Verdichtung der bewässerten Tonböden oder wassergesättigten Lehmböden und Leimsande werden das Abdrücken und die Ableitung des darin enthaltenen Wassers vorgenommen. Bei einer solchen Bodenverdichtung werden die Injektoren 1 in der Planebene zum Beispiel reihenweise angeordnet. Die Zementmörtelzufuhr in diesen Reihen erfolgt vom Zentrum aus an die Peripheriebereiche, vorzugsweise spiralartig in der Planebene. Der Mörtel wird aufeinander folgend in jeden Injektor 1 oder mit einem Raster von1 bis 3 Injektoren 1 zugeführt.
  • Alternativ können die Injektoren 1 in der Planebene reihenweise angeordnet werden. Wenn die Zuführung des Zementmörtels in diesen Reihen aufeinander folgend vom Zentrum zum Peripheriebereich hin erfolgt, werden die Injektoren 1 vorzugsweise in Radialrichtung der Planebene angeordnet. Dann wird der Mörtel aufeinander folgend in jeden Injektor 1 oder in alle Injektoren 1 in Rastern zu je 1 bis 3 radial oder abwechselnd zwischen den benachbarten Injektoren 1 in den benachbarten Radialrichtungen zugeführt. Gleichzeitig stellt die Zerstörung der Blindstopfen 3 die Bildung des hydraulischen Bodenaufbrechens in allen Richtungen des Bodenumfangs sicher. Die Blindstopfen 3 sind als ein Band ausgeführt, welches die Löcher in den Rohren 2 der Bandlochung abdeckt. Das Band wird spiralartig (Fig. 1) oder ringförmig angeordnet. Das Band des Blindstopfens 3 ist mit einer Klebeschicht ausgebildet, welche zum Lochrohr gewendet ist. Der Blindstopfen 3 besteht in der Regel aus mehreren Bandschichten. Die Anzahl der Schichten wird durch den vorgegebenen Druckwert beim hydraulischen Bodenaufbrechen festgelegt. Im unteren Teil des Rohrs 2 befindet sich ein unterer Endstopfen 4, welcher unter der Druckwirkung des hydraulischen Bodenaufbrechens unzerstörbar bleibt. Der Zementmörtel rings um die Injektoren 1 wird in der Draufsicht als Gerippe 5 mit gegenseitigem Eindringen in die konzentrischen Bereiche rings um die benachbarten Injektoren 1 angeordnet (Fig. 2).
  • Das Anwendungsgebiet umfasst nun solche Arten von Böden wie Sand und künstliche Böden. Das wird dank der Spaltenbildung beim hydraulischen Bodenaufbrechen möglich. Wenn keine Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens vorhanden sind, dringt der Zementmörtel in die Sandporen ein, ohne diesen Boden zu verdichten. Die Injektion erfolgt beim Vorhandensein einer Grundplatte und einigen (2 bis 3) Gebäudestockwerken über dem befestigten Bodenmassiv. Die Grundplatte dient als eine Abschirmung, welche den Mörtelaustritt aus dem Bodenmassiv verhindert. Die vorhandenen Stockwerke schaffen die Zusatzlast, welche den Druckaufbau sicherstellt. Wären keine Grundplatte und keine Zusatzlast vorhanden, so könnte die Injektion des Verdichtungsmörtels die Aufrichtung (die Schwellung) der Bodenschicht über dem Injektionspunkt und manchmal sogar den Durchbruch des Zementmörtels auf die Oberfläche verursachen.
  • Um die Spaltenbildung beim hydraulischen Bodenaufbrechen sicherzustellen, werden die Injektoren 1 manchmal mit mehreren Schichten Klebeband umwickelt. Die Anzahl der Klebebandwicklungen hängt von dem erforderlichen Druck ab, welcher die Bildung von Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens auslöst. Infolge der Injektion wird der Druck in den Schläuchen und Injektoren 1 so lange erhöht, bis er gleich dem Druck des hydraulischen Bodenaufbrechens bei dieser Art des Bodens ist. Nach dem Klebebandreißen kommt der Mörtel schlagartig ins Bodenmassiv und bildet die Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens aus. Abstand und Tiefe der Injektorenanordnung sind von den Eigenschaften der Bodenschicht, den Gebäudebelastungen und von der Leistungsfähigkeit der zusammengepressten Schicht abhängig. Die Injektionsmengen hängen von der Porosität dieser Böden und der Belastung des jeweiligen Bauwerks ab. Ist der feindisperse Zementmörtel zu flüssig, so werden in den Sandböden keine Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens gebildet. Dagegen füllt die Zementmilch die Poren des Bodens nach dem klassischen Zementationsprinzip aus. Ist der Mörtel zu viskös, so werden überhaupt keine Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens gebildet. Es kommt zu einer Erweiterung der Lochwände und einer Verdichtung des Bodens rings um das Loch. Dabei wird wie folgt vorgegangen:
  • Die Baugrube wird auf dem Gründungsniveau der Grundplatte geöffnet. Es wird ein normgerechtes Betonunterbrett eingerichtet. Nach der Erhärtung des Betonunterbretts wird von diesem aus die Bohrung der Führungslöcher vorgenommen. Die Injektoren 1 (das Lochrohr) mit einem Durchmesser von 30 - 50 mm und mit einem Abstand von 2,5 x 2,5 - 3,0 x 3,0 m werden in die Führungslöcher in die Tiefe der Ausbreitung der losen (druckhaften) Böden innerhalb der komprimierbaren Zone abgesenkt. Die Verbindung des Injektors 1 und des Betonunterbrettes wird mit einem speziellen Zementmörtel gepackt. Der Injektoraustritt über der Grundplatte beträgt 5 - 10 cm. Danach wird das Bewehrungsgerippe gemäß dem Einrichtungsprojekt der Grundplatte abgebunden. Nach der Einrichtung der Grundplatte über dem Bewehrungsgerippe werden die Injektoren 1 als Blindrohre so aufgepfropft, dass die Injektoren 1 10 - 20 cm über die zukünftige Grundplatte hinaus stehen. Die Grundplatte wird mit Beton ausgegossen. Vor dem Versenken werden die Injektoren 1 mit Klebeband umwickelt, um den Druck des hydraulischen Bodenaufbrechens aufzubauen. Durch das hydraulische Bodenaufbrechen wird eine Spaltenbildung sichergestellt. Nach der Einrichtung der Grundplatte wird der Tonmörtel in die Injektoren 1 eingegossen, um das Eindringen der losen Lehmböden in die Injektoren zu vermeiden. Nachdem die Einrichtung der Grundplatte abgeschlossen ist, werden 2 bis 3 Stockwerke des Gebäudes errichtet, um die erforderliche Zusatzlast zu schaffen, da sonst die Injektion des Verdichtungsmörtels keine Bodenverdichtung sondern eine Gebäudehebung verursacht. Die Injektion des Verdichtungszementmörtels erfolgt unter einem solchen Druck des hydraulischen Bodenaufbrechens, welcher dieser Bodenart eigen ist. Dadurch werden 2 bis 3 Meter lange Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens gebildet, welche in den am meisten gelockerten Zonen des Bodenmassivs verlaufen. Durch das weitere Eindringen des Verdichtungsmörtels in die Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens, werden diese erweitert. Die Erweiterungsspalte beginnt, als Innenmassiv-Winde zu wirken. Dadurch verdichtet sie das Bodenmassiv rings um sich. Bei der Verdichtung der tonartigen bewässerten und wassergesättigten Lehmböden und Lehmsande erfolgt ein Abdrücken des Wassers und dementsprechend die Änderung der Bodenkonsistenz. Die Konsistenz der tonartigen Böden wechselt in 2 Kategorien. Das heißt, wenn die Böden fließend und plastisch sind, dann werden sie zäh plastisch. Wenn sie dagegen weich und plastisch sind, werden sie halbhart. Die Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens werden untereinander verbunden. Der erhärtete Verdichtungsmörtel in diesen Spalten bildet ein einheitliches armiertes Gerippe. Nachdem der Injektionsvorgang abgeschlossen ist, wird der im Injektor 1 eingebaute Hahn abgesperrt, da sonst die elastischen Deformationen des Bodenmassivs den Verdichtungsmörtel über die Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens sowie den Injektor 1 selbst zurückdrücken und die Verdichtung nur teilweise erledigt würde. Der Hahn bleibt abgesperrt bis zur Abbindung des Verdichtungsmörtels. Nach der Erhärtung des Verdichtungsmörtels wird der Injektor 1 flächenbündig mit der Grundplatte abgeschnitten. Diese ausgeführten Handlungen bewirken folgende Vorgänge:
    • 1
    Die dispersen Böden werden verdichtet. Die dispersen Tonböden ändern dabei ihre Konsistenz und wechseln zu härteren Kategorien. Dadurch werden alle Festigkeitseigenschaften um das 1,5 bis 2-fache verbessert.
    2
    Das Bodenmassiv enthält den erhärteten Verdichtungsmörtel, der ein einheitlich armiertes Gerippe ausbildet. Das Gerippe erhöht die Kennwerte der mechanischen und physikalischen Eigenschaften (Festigkeitseigenschaften) noch um das 1,3 bis 1,5-fache (dank der vorhandenen Harteinschlüsse).
    3
    Die Injektoren 1 werden in der Grundplatte ausbetoniert. Die Harteinschlüsse des in den Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens erhärteten Verdichtungsmörtels treten aus. Dabei verwandeln sich die Injektoren 1 in "Wurzelpfähle", die einen Teil der Belastung übernehmen. Es wurden Versuche zwecks Einschätzung der Tragfähigkeit der wurzelförmigen Pfähle durchgeführt, die ergaben, dass die Tragfähigkeit dieser Pfähle mindestens 7 bis 8 Tonnen beträgt.
  • Somit wirkt das ausgebildete System aus Pfählen und Gerippe im verdichteten Bodenmassiv als ein einheitliches Ganzes und erhöht die Tragfähigkeit und die Zuverlässigkeit der gesamten Gründung wesentlich.
  • Die Anwendung ausgerechnet dieses Systems aus Pfählen und Gerippe im verdichteten Bodenmassiv ermöglicht es, bei geringerem Materialaufwand eine zuverlässigere und wirksame Gründung zu bekommen. Die Einsparung wird dank der Vergrößerung des Abstands bei der Injektoranordnung sowie durch die Verringerung der Injektionsmenge erreicht. Die Zuverlässigkeit und die Effizienz werden durch die Leistung der wurzelförmigen Pfähle erhöht.
    • Beispiel 1
  • Der Boden unter den Gründungen des errichteten Wohngebäudes wurde im Massiv der losen weichplastischen Lehmböden mit einem Rasterabstand von 3,5 m x 3,5 m in der Tiefe von 5 Metern verfestigt. Die Injektion des wenig zähflüssigen (flüssigen)
  • Mörtels wurde durch die 160 Injektoren 1 unter dem für solche Bodenarten typischen Druck (12 atm.) des hydraulischen Bodenaufbrechens vorgenommen. Als Ergebnis davon wurden die Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens gebildet. Bei weiterer Injektion wurden die Spalten noch mehr erweitert, und die weichplastischen Lehmböden wurden verdichtet. Der erhärtete Zementmörtel bildete somit das armierende künstliche Gerippe im verdichteten und verbesserten Bodenmassiv aus.
    • Beispiel 2
  • Die Injektoren 1 wurden auf einem abrutschgefährdeten Abhang versenkt. Der Abhang bestand aus Aufschüttböden und den zäh plastischen Zähböden natürlicher Herkunft. Die Versenkung der Injektoren 1 erfolgte im Abstand von 4 x 4 m und der Tiefe von 3 bis 8 Metern. Durch diese Injektoren 1 erfolgte die Injektion des wenig zähflüssigen Zementmörtels unter einem Druck des hydraulischen Bodenaufbrechens von 7 atm. Die weitere Injektion des Zementmörtels über die Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens verursacht die Bodenverdichtung und die Bildung des einheitlichen armierenden Gerippes. Das Vorhandensein des Gerippes ermöglicht es, das eventuelle Abrutschen völlig zu vermeiden.

Claims (7)

  1. Bodenverdichtungsvorrichtung mit gelochten Rohren (2) als Injektoren (1) zur Aufnahme von Zementmörtel,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Injektoren (1) in einem Abstand von 2,0 bis 4,0 m im Bodenmassiv unter Zwecklast (Ballastkörper) angeordnet sind,
    dass die Zusatzlast als Betonplatte mit gelochter Seitenfläche ausgebildet und auf dem dispersen Boden aufgelegt ist und
    dass die Löcher der Injektoren (1) und diese Betonplatte durch Blindstopfen (3) abgedeckt sind, welche beim hydraulischen Bodenaufbrechen unter einem Druck von 3,0 bis 20 atm gleichzeitig zerstörbar sind.
  2. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Blindstopfen (3, 4) als Band ausgeführt sind, das die Lochung abdeckt und
    dass das Band spiralförmig und/oder ringförmig angeordnet ist.
  3. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Band mit einer Klebeschicht versehen ist, wobei die Klebeschicht zum gelochten Rohr (2) gerichtet auf die Injektoren (1) aufgewickelt ist.
  4. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Blindstopfen (3) aus mehreren Bandschichten bestehen, deren Anzahl durch den vorgegebenen Druckwert beim hydraulischen Bodenaufbrechen festgelegt ist.
  5. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das gelochte Rohr (2) mit einem unteren Endstopfen (4) versehen ist, der unter dem Druck des hydraulischen Bodenaufbrechens nicht zerstörbar ist.
  6. Bodengründung mit künstlichem Tragwerk, die unter Einsatz der Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bodengründung durch das unter der Zusatzlast in Form einer Betonplatte angeordnete Bodenmassiv dargestellt ist, welches mit den Injektoren (1) in Form von Rohren (2) durchdrungen ist und ein künstliches Gerippe bildet und
    dass das Gerippe in den Spalten des hydraulischen Bodenaufbrechens durch den erhärteten Zementmörtel gebildet ist.
  7. Bodengründung mit künstlichen Tragwerk nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erhärtete Zementmörtel rings um die Injektoren (1) in der Planebene liegt und zwar mit gegenseitigem Eindringen in die konzentrierten Bereiche um die benachbarten Injektoren (1).
EP06812890A 2006-04-05 2006-04-12 Bodenverdichtungsvorrichtung und mit einem technogenen rahmen versehener baugrund Withdrawn EP2009181A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006110993 2006-04-05
PCT/RU2006/000182 WO2007114728A1 (fr) 2006-04-05 2006-04-12 Procédé de compactage du sol et sol de fondation à structure artificielle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2009181A1 true EP2009181A1 (de) 2008-12-31

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ID=38563916

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