EP3034701B1 - Injektionsventil und Verfahren zum Erzeugen eines Injektionskörpers im Boden - Google Patents

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EP3034701B1
EP3034701B1 EP14199162.0A EP14199162A EP3034701B1 EP 3034701 B1 EP3034701 B1 EP 3034701B1 EP 14199162 A EP14199162 A EP 14199162A EP 3034701 B1 EP3034701 B1 EP 3034701B1
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EP
European Patent Office
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injection
valve
ground
injection valve
medium
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EP14199162.0A
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EP3034701A1 (de
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Dirk Beier
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Bauer Spezialtiefbau GmbH
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Bauer Spezialtiefbau GmbH
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • 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 invention relates to an injection valve for an injection lance for generating an injection body in the bottom, with a valve body, in which at least one outlet opening is provided, which is closable and can be opened for leakage of an injection medium into the surrounding soil, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for producing an injection body in the soil, in which an injection well is introduced into the soil, the injection well is filled with a curable shell mixture, an injection lance is arranged with an injection valve in the injection well and after curing of the shell mixture on the Injection valve, an injection medium is pressed into the ground, wherein the injection body is formed, according to the preamble of claim 8.
  • a generic injection valve and a generic method are known from US 4,309,129 A known.
  • An injection medium exits from radially directed outlet openings, which are formed on the tubular injection lance.
  • injection valve and a method for generating an injection body in the soil go out of the DE 10 2008 056 261 B4 out.
  • Injections in the soil or ground can fulfill different purposes.
  • the compressive strength of the ground can be increased, which is advantageous, for example, for underpinning buildings.
  • Another application is to increase the density of the soil by filling the pores in the soil with a gelling or hardening injection medium.
  • a so-called sealing sole can be formed against penetrating groundwater.
  • sealants are used in particular for sealing construction pits whose vertical walls are formed, for example, from bored piles, sheet piles or diaphragm walls.
  • a reliable defined training of the injection body in the ground is of crucial importance. The greater possible deviations in the dimensions of the injection body, the closer the grid of the injection holes must be formed in order to obtain a desired security against defects. With a narrow grid, however, the number of necessary injection wells and thus the economic effort to create the sealing sole increases.
  • the DE 10 2008 056 261 B4 teaches to form the most uniform injection body, the provision of a centering on the valve body of the injection lance, so that it is arranged centrally in the injection well.
  • the outflow of the injection medium into the surrounding soil takes place via outlet bores in a sleeve-shaped sleeve.
  • the centering element is arranged from horizontally directed arms above the outlet holes, these arms also form a predetermined breaking point in the hardened jacket body for a uniform passage of the injection medium through the jacket body in the surrounding soil.
  • the GB 1 408 129 A discloses a rammer with a tube in which a striking element is arranged. In the cavity formed sand and concrete can be introduced via an external pipe.
  • the invention has for its object to provide an injection valve and a method for producing an injection body in the ground, with which injection body can be made in the ground with a very high accuracy.
  • the injection valve according to the invention is characterized in that the outlet opening is formed as an outlet slot, which is arranged horizontally and extends in the circumferential direction of the valve body.
  • a first aspect of the invention It is therefore not to form the outlet opening by one or more cylindrical bores, but to provide an elongated outlet slot. This extends in a horizontal direction in the circumferential direction of the valve body.
  • a reliable, large-scale, horizontal outflow of the injection medium from the injection valve is achieved in the surrounding area.
  • a horizontal breaking of the cured shell body from the shell mixture in the injection body is effected with high reliability.
  • the injection medium can flow with a high degree of uniformity horizontally into the surrounding bottom region, so that a correspondingly defined spherical or circular disk-shaped injection body can be formed. Due to the uniform shape of the injection body, in particular a sealing sole with a high degree of tightness can be created with the smallest possible number of necessary injection bores.
  • the outlet slot is annular.
  • the annular outlet slot thus extends without interruption around the circumference of the valve body.
  • the valve body is tubular.
  • the valve body may have a polygonal tubular shape, such as a quadrangular shape, or preferably a cylindrical outer contour.
  • the tubular valve body has a central cavity through which the liquid injection medium from the injection lance can flow into the valve body and thus to the outlet slot.
  • an outlet channel is provided at a lower end of the valve body, which is closable via a closure element which is adjustable between a closed position and an open position in which the outlet slot is formed.
  • the outlet slot does not have to be laboriously incorporated into a wall of a valve body. Rather, the outlet slot at the lower end of the valve body with an adjustable closure element educated.
  • the closure element is initially in a closed closure position, so that when a shunt of the injection lance with the injection valve no jacket mixture can get into the interior of the valve body. By introducing the injection medium into the valve body, the closure element is adjusted by a defined amount to the valve body, so that the annular discharge slot is formed in a simple manner.
  • a particularly accurate outflow of the injection medium from the injection valve is achieved according to the invention in that the closure element has a horizontally directed plate region, which protrudes in the horizontal direction over an outer periphery of the valve body.
  • the plate area thus serves as a kind of lower guide element in order to deflect the injection medium emerging from the outlet channel in a horizontal direction.
  • a particularly preferred embodiment of the injection valve according to the invention is that the plate area is formed circular disk-shaped. As a result, a symmetrical formation of the injection body is supported.
  • the closure element may be made of any material, in particular of a metal.
  • An economical production consists according to a development of the invention is that the closure element is formed of a plastic material.
  • the valve body can be made of a plastic material, in particular by injection molding.
  • the closure element is preferably designed so that its plate area bends elastically when introducing the injection medium into the valve body and so the elongated discharge slot is released.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in that the closure element has a guide neck, which is displaceably guided in the outlet channel.
  • the closure element can be formed with a stop so that the closure element shifts only by a defined amount to release a defined exit slot.
  • the outlet channel is cylindrical in the valve body, wherein the guide neck is square, in particular triangular or square. In this case, the angular guide neck would only with its corner areas on the inside abut the outlet channel, so that between the inner wall of the outlet channel and the guide piece bypass channels are formed. Through this, the injection medium can flow past the guide neck to the outlet slot.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in that a centering device for centering in an injection bore is provided on the valve main body.
  • the centering device may in particular have a plurality of radially extending centering arms, which extend symmetrically away from the valve body.
  • these arms or elongated centering elements arcuately formed with a certain elasticity, in particular of a plastic material. In this way, the centering elements of the centering device can be adapted to different diameters of the injection bore and thus hold the injection valve centrally in the injection bore.
  • the invention further comprises an injection device for generating an injection body in the ground, with a tubular injection lance, at the lower end of which an injection valve is arranged, wherein the injection valve is designed according to the invention described above.
  • the injection lance may be a metal or plastic tube, attached to the lower end of the injection valve, preferably screwed, is.
  • the upper end of the injection lance is connected via a hose to a pump through which the injection medium is pumped through the injection lance to the injection valve.
  • a centering device for centering the injection lance in an injection well.
  • the centering device may in particular be formed with elongated, arcuate and / or elastically deformable centering elements, as they have been previously described.
  • the centering device can be formed on the injection valve and / or on the elongated injection lance.
  • a centering device may preferably be arranged on the injection valve and the other centering device in an upper region of the injection lance.
  • the method according to the invention is characterized in that an injection valve with a horizontal, circumferentially extending outlet slot is used and that the injection medium emerges annularly from the injection valve through the horizontal outlet slot.
  • the injection valve according to the invention described above is used.
  • the advantages described above can be achieved. Above all, the method can produce injection bodies in the soil with a high degree of uniformity and symmetry. This allows an efficient production, for example, a sealing sole with a relatively low cost while maintaining good security against defects.
  • an approximately spherical injection body is formed around the injection valve.
  • the hardened jacket mixture in the injection bore is broken around the injection valve, whereby the injection medium spreads through the annular gap and spreads in all surrounding directions in the surrounding bottom region.
  • the approximately spherical injection body is formed.
  • soft gels, hard gels, cement suspensions or superfine cement suspensions with and without additives are used as the injection medium.
  • bentonite-containing suspensions or suspensions based on water glass can be used.
  • the injection valve 20 has an approximately cylindrical and tubular valve body 22.
  • An approximately cylindrical outlet channel 23 extends from an upper connection opening 26 to a lower outlet opening 24 through the valve main body 22.
  • a connecting device 28 is formed for connecting an injection lance 12.
  • the connecting device 28 is formed in the illustrated embodiment as an internal thread into which an external thread on the injection lance 12 can be screwed.
  • the closure element 40 has a circular disk or annular plate region 42 whose outer diameter is larger than the outer diameter of the cylindrical valve body 22 is formed.
  • a square guide stub 44 is provided at the top of the plate portion 42 centrally a square guide stub 44.
  • the closure element 40 with the plate region 42 and the guide neck 44 is preferably formed integrally from a plastic material.
  • the angular guide piece 44 has corner regions 46, which lie displaceably against an inner wall of the outlet channel 23. Due to the angular formation of the guide stub 44 so remain between the side wall surfaces of the guide stub 44 and the cylindrical inner wall of the outlet channel 23 four channels through which an injection medium to the outlet port 24 can flow.
  • Fig. 2 the injection valve 20 is shown in an open position, wherein the closure element 40 is pushed out by a defined amount from the valve body 22 and the outlet channel 23.
  • annular, horizontally directed outlet slot 30 is formed annularly around the guide neck 44 at the outlet opening 24.
  • the radially outwardly projecting disk-shaped plate region 42 in this case represents a reliable deflection of the injection medium flowing out of the outlet channel 23 at a certain pressure.
  • a stop bar 32 which extends transversely through the outlet channel 23, in particular the Fig. 4 can be seen.
  • a central retaining bore 34 is formed, with which the guide sleeve 44 of the closure element 40 can be secured approximately by means of a screw.
  • an approximately conically shaped centering device 36 is formed with a total of five arcuate upwardly extending centering 38. Due to the arcuate, slightly S-like shape of the centering 38, these can relatively easily adapt from a maximum diameter to smaller diameter of injection wells and thus ensure efficient centering of the injection valve 20 in an injection well.
  • closure element 40 is shown in more detail with the circular disk-shaped plate region 42, on whose upper side a block-like guide neck 44 with four corner regions 46 is formed.
  • an injection bore 3 is first introduced with a conventional drilling process.
  • the injection bore 3 is created to a desired depth, in which an injection body 8 is to be formed.
  • the injection hole 3 is filled with a curable shell mixture 4, which may be in particular a cement mixture and cures to a solid shell body 5.
  • the sheath body 5 has only a limited strength, so that this, as will be described below, 7 can be broken open by introducing an injection medium.
  • a tubular injection lance 12 is centrally arranged in the injection hole 3.
  • an injection valve 20 is attached.
  • a closure element 40 of the injection valve 20 at the lower end of the injection lance 12 is pushed axially downwards.
  • an annular horizontal outlet slot 30 is formed at the lower end of the injection valve 20. From this annular exit slot 30, the liquid injection medium 7 can escape into the surrounding area in all horizontal directions.
  • a sealing sole in the bottom 2 can be created by a multiplicity of injection bodies 8 formed.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Injektionsventil für eine Injektionslanze zum Erzeugen eines Injektionskörpers im Boden, mit einem Ventilgrundkörper, in welchem mindestens eine Austrittsöffnung vorgesehen ist, welche verschließbar ist und zum Austreten eines Injektionsmediums in den umgebenden Boden geöffnet werden kann, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erzeugen eines Injektionskörpers im Boden, bei dem eine Injektionsbohrung in den Boden eingebracht wird, die Injektionsbohrung mit einer aushärtbaren Mantelmischung verfüllt wird, eine Injektionslanze mit einem Injektionsventil in der Injektionsbohrung angeordnet wird und nach dem Aushärten der Mantelmischung über das Injektionsventil ein Injektionsmedium in den Boden eingepresst wird, wobei der Injektionskörper gebildet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Ein gattungsgemäßes Injektionsventil und ein gattungsgemäßes Verfahren sind aus der US 4,309,129 A bekannt. Ein Injektionsmedium tritt aus radial gerichteten Austrittsöffnungen aus, welche an der rohrförmigen Injektionslanze ausgebildet sind.
  • Ein weiteres Injektionsventil und ein Verfahren zum Erzeugen eines Injektionskörpers im Boden gehen aus der DE 10 2008 056 261 B4 hervor. Injektionen im Boden oder Baugrund können unterschiedliche Zwecke erfüllen. Zum einen kann die Druckfestigkeit des Baugrundes erhöht werden, was beispielsweise für eine Unterfangung von Gebäuden vorteilhaft ist. Eine weitere Anwendung besteht darin, dass die Dichtigkeit des Bodens erhöht wird, indem man die Poren im Boden mit einem gelierenden oder erhärtenden Injektionsmedium auffüllt.
  • Insbesondere ist es bekannt, eine Vielzahl von Injektionskörpern rasterartig in den Boden einzubringen und anzuordnen, so dass sich die einzelnen Injektionskörper überlappen oder zumindest berühren. So kann beispielsweise eine sogenannte Dichtsohle gegen eindringendes Grundwasser gebildet werden. Derartige Dichtsohlen werden insbesondere zum Abdichten von Baugruben verwendet, deren vertikale Wände beispielsweise aus Bohrpfählen, Spundwänden oder Schlitzwänden gebildet sind. Um eine hinreichend dichte Sohle aus den Injektionskörpern zu bilden, muss sichergestellt werden, dass sich die Injektionskörper zuverlässig berühren oder überlappen, um Lücken oder Fehlstellen in der Dichtsohle zu vermeiden. Hierfür ist eine zuverlässige definierte Ausbildung der Injektionskörper im Boden von maßgeblicher Bedeutung. Je größer mögliche Abweichungen in der Dimensionierung der Injektionskörper sind, umso enger muss das Raster der Injektionsbohrungen ausgebildet werden, um eine gewünschte Sicherheit gegen Fehlstellen zu erhalten. Bei einem engen Raster steigt jedoch die Anzahl der notwendigen Injektionsbohrungen und damit der wirtschaftliche Aufwand zum Erstellen der Dichtsohle.
  • Die DE 10 2008 056 261 B4 lehrt zum Ausbilden möglichst gleichmäßiger Injektionskörper das Vorsehen eines Zentrierelementes am Ventilkörper der Injektionslanze, so dass diese mittig in der Injektionsbohrung angeordnet ist. Dabei erfolgt das Ausströmen des Injektionsmediums in den umgebenden Boden über Austrittsbohrungen in einer hülsenförmigen Manschette. Dabei ist das Zentrierelement aus horizontal gerichteten Armen oberhalb der Austrittsbohrungen angeordnet, wobei diese Arme auch eine Sollbruchstelle im erhärteten Mantelkörper für einen gleichmäßigen Durchtritt des Injektionsmediums durch den Mantelkörper in den umgebenden Boden bilden.
  • Die GB 1 408 129 A offenbart eine Rammeinrichtung mit einem Rohr, in welchem ein Schlagelement angeordnet ist. In den gebildeten Hohlraum kann über eine außenliegende Leitung Sand und Beton eingeleitet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Injektionsventil und ein Verfahren zum Erzeugen eines Injektionskörpers im Boden anzugeben, mit welchen Injektionskörper im Boden mit einer besonders hohen Genauigkeit hergestellt werden können.
  • Die Aufgabe wird zum einen durch ein Injektionsventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Injektionsventil ist dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung als ein Austrittsschlitz ausgebildet ist, welcher horizontal angeordnet ist und sich in Umfangsrichtung des Ventilkörpers erstreckt. Ein erster Aspekt der Erfindung besteht also darin, die Austrittsöffnung nicht durch eine oder mehrere zylindrische Bohrungen auszubilden, sondern einen länglichen Austrittsschlitz vorzusehen. Dieser erstreckt sich in einer horizontalen Richtung in Umfangsrichtung des Ventilgrundkörpers. Hierdurch wird ein zuverlässiges, großflächiges, horizontales Ausströmen des Injektionsmediums aus dem Injektionsventil in den umgebenden Bereich erreicht. So wird mit hoher Zuverlässigkeit ein horizontales Aufbrechen des ausgehärteten Mantelkörpers aus der Mantelmischung in dem Injektionskörper bewirkt. Durch diese so gebildete horizontale Sollbruchstelle kann das Injektionsmedium mit einem hohen Grad an Gleichmäßigkeit horizontal in den umgebenden Bodenbereich strömen, so dass sich ein entsprechend definierter kugel- oder kreisscheibenförmiger Injektionskörper ausbilden kann. Durch die gleichmäßige Ausformung der Injektionskörper kann insbesondere eine Dichtsohle mit einem hohen Grad an Dichtheit bei einer möglichst geringen Anzahl von notwendigen Injektionsbohrungen erstellt werden.
  • Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass der Austrittsschlitz ringförmig ausgebildet ist. Der ringförmige Austrittsschlitz erstreckt sich somit ohne Unterbrechung um den Umfang des Ventilgrundkörpers.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es dabei bevorzugt, dass der Ventilgrundkörper rohrförmig ausgebildet ist. Der Ventilgrundkörper kann dabei eine eckige Rohrform, etwa eine Viereckform, oder vorzugsweise eine zylindrische Außenkontur aufweisen. Der rohrförmige Ventilgrundkörper weist einen mittigen Hohlraum auf, durch welchen das flüssige Injektionsmedium von der Injektionslanze in den Ventilgrundkörper und somit zu dem Austrittsschlitz strömen kann.
  • Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass an einem unteren Ende des Ventilgrundkörpers ein Auslasskanal vorgesehen ist, welcher über ein Verschlusselement verschließbar ist, welches zwischen einer Verschlussposition und einer Öffnungsposition verstellbar ist, in welcher der Austrittsschlitz gebildet ist. Der Austrittsschlitz muss somit nicht aufwändig in eine Wand eines Ventilgrundkörpers eingearbeitet werden. Vielmehr wird der Austrittsschlitz am unteren Ende des Ventilgrundkörpers mit einem verstellbaren Verschlusselement
    gebildet. Das Verschlusselement befindet sich zunächst in einer geschlossenen Verschlussposition, so dass bei einem Abteufen der Injektionslanze mit dem Injektionsventil keine Mantelmischung in das Innere des Ventilgrundkörpers gelangen kann. Durch Einleiten des Injektionsmediums in den Ventilgrundkörper wird das Verschlusselement um ein definiertes Maß zu dem Ventilgrundkörper verstellt, so dass der ringförmige Austragsschlitz in einfacher Weise gebildet ist.
  • Ein besonders exaktes Ausströmen des Injektionsmediums aus dem Injektionsventil wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass das Verschlusselement einen horizontal gerichteten Plattenbereich aufweist, welcher in horizontaler Richtung über einen Außenumfang des Ventilgrundkörpers hinausragt. Der Plattenbereich dient somit als eine Art unteres Leitelement, um das aus dem Austrittskanal austretende Injektionsmedium in eine horizontale Richtung umzulenken.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektionsventiles besteht darin, dass der Plattenbereich kreisscheibenförmig ausgebildet ist. Hierdurch wird ein symmetrisches Ausbilden des Injektionskörpers unterstützt.
  • Grundsätzlich kann das Verschlusselement aus einem beliebigen Material, insbesondere aus einem Metall gefertigt sein. Eine wirtschaftliche Herstellung besteht nach einer Weiterbildung der Erfindung darin, dass das Verschlusselement aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Zudem kann auch der Ventilgrundkörper aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere durch Spritzgießen hergestellt sein. Dabei ist vorzugsweise das Verschlusselement so ausgebildet, dass sich dessen Plattenbereich bei Einleitung des Injektionsmediums in den Ventilgrundkörper elastisch aufbiegt und so der längliche Austragsschlitz freigegeben wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das Verschlusselement einen Führungsstutzen aufweist, welcher verschiebbar in dem Auslasskanal geführt ist. Das Verschlusselement kann dabei mit einem Anschlag so ausgebildet sein, dass sich das Verschlusselement nur um einen definierten Betrag verschiebt, um einen definierten Austrittsschlitz freizugeben. Vorzugsweise ist der Auslasskanal in dem Ventilgrundkörper zylindrisch ausgebildet, wobei der Führungsstutzen eckig, insbesondere dreieckig oder viereckig ausgebildet ist. Dabei würde der eckige Führungsstutzen lediglich mit seinen Eckbereichen an der Innenseite des Auslasskanals anliegen, so dass zwischen der Innenwand des Auslasskanals und dem Führungsstutzen Bypass-Kanäle gebildet sind. Durch diese kann das Injektionsmedium an dem Führungsstutzen vorbei zu dem Austrittsschlitz strömen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass an dem Ventilgrundkörper eine Zentriereinrichtung zum Zentrieren in einer Injektionsbohrung vorgesehen ist. Die Zentriereinrichtung kann insbesondere mehrere sich radial erstreckende Zentrierarme aufweisen, welche sich symmetrisch vom Ventilgrundkörper weg erstrecken. Vorzugsweise sind dabei diese Arme oder länglichen Zentrierelemente bogenförmig mit einer gewissen Elastizität, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, ausgebildet. Auf diese Weise können sich die Zentrierelemente der Zentriereinrichtung an unterschiedliche Durchmesser der Injektionsbohrung anpassen und so das Injektionsventil mittig in der Injektionsbohrung halten.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin eine Injektionsvorrichtung zum Erzeugen eines Injektionskörpers im Boden, mit einer rohrförmigen Injektionslanze, an dessen unterem Ende ein Injektionsventil angeordnet ist, wobei das Injektionsventil gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung ausgebildet ist. Die Injektionslanze kann ein Metall- oder Kunststoffrohr sein, an dessen unterem Ende das Injektionsventil angebracht, vorzugsweise angeschraubt, ist. Das obere Ende der Injektionslanze ist über eine Schlauchleitung mit einer Pumpe verbunden, über welche das Injektionsmedium durch die Injektionslanze zum Injektionsventil gepumpt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass eine Zentriereinrichtung zum Zentrieren der Injektionslanze in einer Injektionsbohrung vorgesehen ist. Die Zentriereinrichtung kann insbesondere mit länglichen, bogenförmigen und/oder elastisch verformbaren Zentrierelementen ausgebildet sein, so wie diese zuvor beschrieben worden sind. Die Zentriereinrichtung kann dabei an dem Injektionsventil und/oder an der länglichen Injektionslanze ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere Zentriereinrichtungen, insbesondere zwei Zentriereinrichtungen mit einem axialen Abstand anzuordnen. Dabei kann vorzugsweise eine Zentriereinrichtung an dem Injektionsventil und die andere Zentriereinrichtung in einem oberen Bereich der Injektionslanze angeordnet sein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Injektionsventil mit einem horizontalen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Austrittsschlitz verwendet wird und dass durch den horizontalen Austrittsschlitz das Injektionsmedium ringförmig aus dem Injektionsventil austritt.
  • Insbesondere wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Injektionsventil verwendet. Es können die zuvor beschriebenen Vorteile erreicht werden. Vor allem können mit dem Verfahren Injektionskörper im Boden mit einem hohen Grad an Gleichmäßigkeit und Symmetrie hergestellt werden. Dies erlaubt eine effiziente Herstellung beispielsweise einer Dichtsohle mit einem relativ geringen Aufwand bei gleichzeitig guter Sicherheit gegen Fehlstellen.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein etwa kugelförmiger Injektionskörper um das Injektionsventil ausgebildet wird. Beim Austritt des Injektionsmediums aus dem Injektionsventil werden die ausgehärtete Mantelmischung in der Injektionsbohrung um das Injektionsventil aufgebrochen, wobei sich durch den ringförmigen Spalt das Injektionsmedium hindurch ausbreitet und in dem umgebenden Bodenbereich sich in alle Raumrichtungen ausbreitet. Hierbei wird der etwa kugelförmige Injektionskörper gebildet.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Injektionsmedium Weichgele, Hartgele, Zementsuspensionen oder Feinstzementsuspensionen mit und ohne Zusatzmittel verwendet. Insbesondere können bentonithaltige Suspensionen oder Suspensionen auf Basis von Wasserglas eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Injektionsventiles in der Verschlussposition;
    Fig. 2
    eine Seitenansicht des Injektionsventiles von Fig. 1 in Öffnungsposition;
    Fig. 3
    eine perspektivische Ansicht eines Ventilgrundkörpers des Injektionsventiles von Figuren 1 und 2;
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf den Ventilgrundkörper von Fig. 3;
    Fig. 5
    eine Draufsicht auf ein Verschlusselement für ein erfindungsgemäßes Injektionsventil;
    Fig. 6
    eine Seitenansicht des Verschlusselementes von Fig. 5; und
    Fig. 7
    eine schematische Querschnittsansicht zu einer erfindungsgemäßen Injektionsvorrichtung im Boden.
  • Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Injektionsventiles 20 wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 erläutert. Das Injektionsventil 20 weist einen etwa zylindrischen und rohrförmigen Ventilgrundkörper 22 auf. Durch den Ventilgrundkörper 22 erstreckt sich ein etwa zylindrischer Auslasskanal 23 von einer oberen Anschlussöffnung 26 zu einer unteren Austrittsöffnung 24. Im Bereich der oberen Anschlussöffnung 26 ist eine Verbindungseinrichtung 28 für den Anschluss einer Injektionslanze 12 ausgebildet. Die Verbindungseinrichtung 28 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Innengewinde ausgebildet, in welches ein Außengewinde an der Injektionslanze 12 einschraubbar ist.
  • Gemäß dem Zustand von Fig. 1 ist die untere Austrittsöffnung 24 des Auslasskanales 23 durch ein Verschlusselement 40 verschlossen. Das Verschlusselement 40 weist einen kreisscheiben- oder kreisringförmigen Plattenbereich 42 auf, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des zylindrischen Ventilgrundkörpers 22 ausgebildet ist.
  • Wie insbesondere aus der Fig. 2 entnehmbar ist, ist an der Oberseite des Plattenbereiches 42 mittig ein eckiger Führungsstutzen 44 vorgesehen. Das Verschlusselement 40 mit dem Plattenbereich 42 und dem Führungsstutzen 44 ist vorzugsweise einstückig aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Der eckige Führungsstutzen 44 weist Eckbereiche 46 auf, welche verschiebbar an einer Innenwandung des Auslasskanales 23 anliegen. Aufgrund der eckigen Ausbildung des Führungsstutzens 44 verbleiben so zwischen den Seitenwandflächen des Führungsstutzens 44 und der zylindrischen Innenwand des Auslasskanales 23 vier Kanäle, durch welche ein Injektionsmedium zur Auslassöffnung 24 strömen kann.
  • In Fig. 2 ist das Injektionsventil 20 in einer Öffnungsposition dargestellt, wobei das Verschlusselement 40 um einen definierten Betrag aus dem Ventilgrundkörper 22 und dem Auslasskanal 23 ausgeschoben ist. Hierdurch wird ringförmig um den Führungsstutzen 44 an der Austrittsöffnung 24 ein ringförmiger, horizontal gerichteter Austrittsschlitz 30 ausgebildet. Durch diesen ringförmigen horizontalen Austrittschlitz 30 kann das Injektionsmedium gleichmäßig in allen radialen Richtungen aus der Austrittsöffnung 24 und dem Austrittsschlitz 30 ausströmen. Der radial nach außen vorstehende scheibenförmige Plattenbereich 42 stellt dabei eine zuverlässige Ablenkung des mit einem gewissen Druck aus dem Auslasskanal 23 ausströmenden Injektionsmediums dar.
  • In der axial eingeschobenen Verschlussposition des Verschlusselementes 40 gemäß Fig. 1 kontaktieren der Plattenbereich 42 das untere Ende des Ventilgrundkörpers 22 und der Führungsstutzen 44 eine Anschlagleiste 32, welche sich quer durch den Austrittskanal 23 erstreckt, wie insbesondere der Fig. 4 zu entnehmen ist. In der quer gerichteten horizontalen Anschlagleiste 32 ist eine mittige Haltebohrung 34 ausgebildet, mit welcher der Führungsstutzen 44 des Verschlusselementes 40 etwa mittels einer Schraube befestigt werden kann. Bei einer derartigen Ausführungsvariante würde ein Einleiten von Injektionsmedium in den Auslasskanal 23 des Ventilgrundkörpers 22 nicht zu einer axialen Verschiebung des gesamten Verschlusselementes 40 führen, sondern bei einer Ausbildung aus einem entsprechenden elastischen Kunststoff zu einer Ausbiegung des Plattenbereiches 42 nach unten. Durch diese Ausbiegung des Plattenbereiches 42 würde dann ebenfalls ein ringförmiger Austrittsschlitz 30 am unteren Ende des Ventilkörpers 22 gebildet werden.
  • Am oberen Ende des Ventilgrundkörpers 22 ist eine etwa konisch geformte Zentriereinrichtung 36 mit insgesamt fünf sich bogenartig nach oben erstreckenden Zentrierarmen 38 ausgebildet. Aufgrund der bogenförmigen, leicht S-artigen Formgebung der Zentrierarme 38 können sich diese relativ leicht ausgehend von einem Maximaldurchmesser an kleinere Durchmesser von Injektionsbohrungen anpassen und so für eine effiziente Zentrierung des Injektionsventiles 20 in einer Injektionsbohrung sorgen.
  • In den Figuren 5 und 6 ist das Verschlusselement 40 mit dem kreisscheibenförmigen Plattenbereich 42 näher dargestellt, an dessen Oberseite ein blockartiger Führungsstutzen 44 mit vier Eckbereichen 46 ausgebildet ist.
  • Im Zusammenhang mit der schematischen Darstellung von Fig. 7 werden der Aufbau einer erfindungsgemäßen Injektionsvorrichtung 10 sowie die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen eines Injektionskörpers 8 im Boden 2 näher erläutert. In den Boden 2 wird zunächst mit einem üblichen Bohrverfahren eine Injektionsbohrung 3 eingebracht. Die Injektionsbohrung 3 wird bis zu einer gewünschten Tiefe erstellt, in welcher ein Injektionskörper 8 gebildet werden soll. Anschließend wird die Injektionsbohrung 3 mit einer aushärtbaren Mantelmischung 4 verfüllt, welche insbesondere eine Zementmischung sein kann und zu einem festen Mantelkörper 5 aushärtet. Der Mantelkörper 5 hat jedoch nur eine begrenzte Festigkeit, so dass dieser, wie im Nachfolgenden beschrieben wird, durch Einleitung eines Injektionsmediums 7 gezielt aufgebrochen werden kann.
  • Vor oder nach dem Einfüllen der Mantelmischung 4 in die Injektionsbohrung 3, in jedem Fall vor einem Aushärten der Mantelmischung 4 zu dem festen Mantelkörper 5, wird mittig eine rohrförmige Injektionslanze 12 in der Injektionsbohrung 3 angeordnet. Am unteren Ende der Injektionslanze 12 der Injektionsvorrichtung 10 ist ein Injektionsventil 20 angebracht. Durch Einleiten eines flüssigen Injektionsmediums 7 am oberen Ende der Injektionslanze 12 über eine nicht dargestellte Pumpeinrichtung wird ein Verschlusselement 40 des Injektionsventiles 20 am unteren Ende der Injektionslanze 12 axial nach unten geschoben. Hierdurch wird ein ringförmiger horizontaler Austrittsschlitz 30 am unteren Ende des Injektionsventiles 20 gebildet. Aus diesem ringförmigen Austrittschlitz 30 kann in allen horizontalen Richtungen das flüssige injektionsmedium 7 in den umgebenden Bereich austreten.
  • Aufgrund der axialen Verschiebung des Verschlusselementes 40 mit dem kreisscheibenförmigen Plattenbereich 42 und dem gleichzeitigen Austreten des Injektionsmediums 7 aus dem Austrittsschlitz 30 wird in dem nur leicht verfestigten Mantelkörper 5 ein im Wesentlichen in horizontaler Richtung umlaufender Riss gebildet. Durch diesen ringförmigen Riss oder Schlitz kann das Injektionsmedium 7 weiter radial nach außen in den umgebenden Bereich des Bodens 3 austreten und dort mit einer sehr guten Formgenauigkeit einen etwa kugelförmigen Injektionskörper 8 im Boden 2 bilden. Die Injektionslanze 12 verbleibt üblicherweise in dem Boden 2.
  • Durch entsprechende Anordnung weiterer Injektionsbohrungen 3, welche rasterförmig mit einem Abstand von etwa dem Durchmesser eines Injektionskörpers 8 oder kleiner angeordnet sind, kann so durch eine Vielzahl von gebildeten Injektionskörpern 8 eine Dichtsohle im Boden 2 erstellt werden.

Claims (10)

  1. Injektionsventil für eine Injektionslanze (12) zum Erzeugen eines Injektionskörpers (8) im Boden (2), mit einem Ventilgrundkörper (22), in welchem mindestens eine Austrittsöffnung (24) vorgesehen ist, welche verschließbar ist und zum Austreten eines Injektionsmediums (7) in den umgebenden Boden (2) geöffnet werden kann,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Austrittsöffnung (24) als ein ringförmiger Austrittsschlitz (30) ausgebildet ist, welcher horizontal angeordnet ist und sich in Umfangsrichtung des Ventilgrundkörpers (22) erstreckt,
    dass an einem unteren Ende des Ventilgrundkörpers (22) ein Auslasskanal (23) vorgesehen ist, welcher über ein Verschlusselement (40) verschließbar ist, welches zwischen einer Verschlussposition und einer Öffnungsposition verstellbar ist, in welcher der ringförmige Austrittsschlitz (30) gebildet ist, und
    dass das Verschlusselement (40) einen horizontal gerichteten Plattenbereich (42) aufweist, welcher in horizontaler Richtung über einen Außenumfang des Ventilgrundkörpers (22) hinausragt.
  2. Injektionsventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Ventilgrundkörper (22) rohrförmig ausgebildet ist.
  3. Injektionsventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Plattenbereich (42) kreisscheibenförmig ausgebildet ist.
  4. Injektionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verschlusselement (40) aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.
  5. Injektionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verschlusselement (40) einen Führungsstutzen (44) aufweist, welcher verschiebbar in dem Auslasskanal (23) geführt ist.
  6. Injektionsvorrichtung zum Erzeugen eines Injektionskörpers (8) im Boden (2), mit einer rohrförmigen Injektionslanze (12), an dessen unterem Ende ein Injektionsventil (20) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Injektionsventil (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
  7. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Zentriereinrichtung (36) zum Zentrieren der Injektionslanze (12) in einer Injektionsbohrung (3) vorgesehen ist.
  8. Verfahren zum Erzeugen eines Injektionskörpers (8) im Boden (2), bei dem
    - eine Injektionsbohrung (3) in den Boden (2) eingebracht wird,
    - die Injektionsbohrung (3) mit einer aushärtbaren Mantelmischung (4) verfüllt wird,
    - eine Injektionslanze (12) mit einem Injektionsventil (20) in der Injektionsbohrung (3) angeordnet wird und
    - nach dem Aushärten der Mantelmischung (4) über das Injektionsventil (20) ein Injektionsmedium (7) in den Boden (2) eingepresst wird, wobei der Injektionskörper (8) gebildet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass ein Injektionsventil (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem horizontalen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden ringförmigen Austrittsschlitz (30) verwendet wird und
    - dass durch den horizontalen Austrittsschlitz (30) das Injektionsmedium (7) ringförmig aus dem Injektionsventil (20) austritt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein etwa kugelförmiger Injektionskörper (8) gebildet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Injektionsmedium (7) Weichgele, Hartgele, Zementsuspensionen oder Feinstzementsuspensionen mit und ohne Zusatzmittel verwendet werden.
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