FI125230B

FI125230B - Method and apparatus for conducting external grouting of drilled trunks drilled in rock

Info

Publication number: FI125230B
Application number: FI20130119A
Authority: FI
Inventors: Arto Määttä
Original assignee: Sotkamon Porakaivo Oy
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2015-07-31
Also published as: EP2986814B1; EP2986814A1; WO2014170535A1; EP2986814A4; NO2986814T3; FI20130119A

Description

MENETELMÄ JA LAITTEISTO KALLIOON PORATTUJEN PORAPAALUJEN ULKOPUOLISEN INJEKTOINNIN SUORITTAMISEKSIMETHOD AND EQUIPMENT FOR EXTERNAL INJECTION OF DRILL DRILLED DRILLS

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto kallioon porattujen porapaalujen ulkopuolisen injektoinnin suorittamiseksi, jolloin porapaaluputki porataan pilottiterää sekä siihen irrotettavasti liitettyä rengasterää käyttäen maahan niin pitkälle, että porattua reikää on riittävä määrä myös kalliossa ja että menetelmässä porapaaluputki vedetään porauksen aikana reikään ja se toimii myös suojaputkena estäen poratun reiän luhistumisen porattaessa luhistuvassa maaperässä ja injektointimassa syötetään porapaaluputken ja kallioreiän välitilaan.The invention relates to a method and apparatus for external injection of boreholes drilled in a rock, the drill pipe being drilled using a pilot blade and a removably attached ring blade to a sufficient number of boreholes in the rock, and the drill pipe being also drilled into the borehole. when drilling a hole in the soil to be collapsed and the grouting mass is fed into the space between the drill pipe and the rock hole.

Ennestään tunnetaan yleisesti yllä olevan johdannon mukainen menetelmä porapaaluputken poraamiseksi maaperään ja vielä muutamia metrejä kallioonkin, jotta paaluputkelle saadaan riittävä kantavuus. Porattaessa kallioon viimeiset reikämetrit, tekee porakruunu kallioon halkaisijaltaan selvästi isompaa reikää, mikä on paaluputken halkaisija. Tämä ero voi olla jopa 80 mm eli noin 40 mm puolellaan. Kun paalureikä on valmis, vedetään paaluputken sisältä pilottipora poratankoineen pois. Tämän jälkeen paaluputkeen valetaan sisään betoni ja yleensä raudoitusten kanssa. Jos kallio-osuudella ei paaluputken ja kallioreiän välitilaan valeta tai injektoida betonia, ei paaluputki saa kalliosta luotettavaa tartuntaa eikä heilumisen estoa. Tämän ratkaisemiseksi paaluputken ja kallioreiän väliin on yritetty injektoida betonia alakautta viemällä putkistoa pitkin betoniliete paaluputken kärkeen ja siellä kiertäen alakautta paaluputken kärkeen jäänyt rengasterä, jotta saataisiin injektointiputken pää mainittuun välitilaan.It is well known in the prior art a method for drilling a pile tube into the soil and a few meters in the rock to provide sufficient load capacity for the pile tube. When drilling the last borehole into the rock, the drill bit makes a significantly larger hole in the rock, which is the diameter of the pile tube. This difference can be up to 80 mm, or about 40 mm on its side. When the pile hole is complete, the pilot drill with the drill rods is withdrawn from the pile tube. Subsequently, concrete is poured into the pile tube, usually with reinforcements. Unless concrete is injected or injected into the space between the pile tube and the rock hole, the pile tube will not be reliably clamped or prevented from rocking. To solve this, attempts have been made to inject concrete between the pile tube and the rock hole by passing a slurry of concrete through the pipeline to the pile tube tip and rotating there from below the pile tube tip to provide the injection tube end in said space.

Edellä esitetyn kaltainen ratkaisu on todettu epäonnistuneeksi, koska ei ole pystytty luotettavasti toteamaan, menikö betonilietettä tarpeeksi välitilaan ja nousiko sitä siellä riittävän korkealle. Myös on yritetty paaluputken ulkopuolella johtaa betoniliete ylhäältä kal-lioreikäosuudelle, mutta tämäkin menetelmä on kohdannut vaikeuksia. Näiden epäkohtien poistamiseksi on kehitetty uusi menetelmä ja laitteisto, joilla on aikaan saatavissa olennainen parannus aiempaan tekniikkaan nähden. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että injektointimassa johdetaan porapaaluputken sisäpintaan kiinnitettyjen putkien avulla mainitussa sisäpinnassa injektointisyvyyteen lähelle porapaaluputken alapäätä, jossa putki päättyy kulmakappaleeseen ja sen suunta käännetään porapaaluputken läpi kohti injektoitavaa tilaaja että menetelmässä pilottite-rän uloimman kehän rakenne ja mainitun sisäpinnan injektointiputket sovitetaan sallimaan pilottiterän poisto reiästä muodostamalla injektointiputket porapaaluputken sisäpintaan samalla jaolla, millä pilottiterän ulkoreunaan muodostetaan huuhtelu-urat ja huuhtelu-urien leveydet tehdään suuremmiksi kuin injektointiputkien leveys on varusteineen .A solution like the above has been found to be unsuccessful because it has not been possible to reliably ascertain whether the concrete slurry was sufficiently in-between and raised high enough there. There has also been an attempt to lead a concrete slurry outside the pile tube from the top to the calcium hole portion, but this method has encountered difficulties as well. To overcome these drawbacks, a new method and apparatus have been developed which provide substantial improvement over the prior art. The method of the invention is characterized in that the injection mass is led by means of tubes attached to the inner surface of the drill pipe to said injection depth near the lower end of the drill pipe, where the tube terminates through the bore by forming injection tubes on the inner surface of the drill pipe, in the same split which flush grooves are formed on the outer edge of the pilot blade and the width of the flush grooves is larger than the width of the injection tubes and its accessories.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista, että injektointimassa johdetaan porapaaluputken sisäpintaan kiinnitettyjen putkien avulla mainitussa sisäpinnassa injektointi-syvyyteen lähelle porapaaluputken alapäätä, jossa putki päättyy kulmakappaleeseen ja sen suunta käännetään porapaaluputken kohti injektoitavaa tilaa ja että menetelmässä pilotti-terän uloimman kehän rakenne ja mainitun sisäpinnan injektointiputket sovitetaan sallimaan pilottiterän poisto reiästä muodostamalla injektointiputket porapaaluputken sisäpintaan samalla jaolla, millä pilottiterän ulkoreunaan muodostetaan huuhtelu-urat ja huuhtelu-urien leveydet tehdään suuremmiksi kuin injektointiputkien leveys on varusteineen.The apparatus according to the invention is characterized in that the injection mass is conducted by means of tubes attached to the inner surface of the drill pipe to said injection depth near the lower end of the drill pipe, where the tube removing the pilot blade from the bore by forming the injection tubes on the inner surface of the drill pipe, in the same split, which creates the flushing grooves on the outer edge of the pilot blade and makes the flushing grooves wider than the width of the injection tubes.

Keksinnön etuna on, että injektiomassaputket saadaan luotettavasti kuljetetuksi porapaaluputken sisäpinnassa ja niiden johtaminen oikeaan syvyyteen on helppoa. Injektiomassa menee varmuudella siihen välitilaan, minne se kuuluukin. Injektioputket eivät vaurioidu porauksen aikana ja niihin liitetyn yksisuuntaventtiilin ansiosta putket pysyvät tyhjinä injektointiin asti. Pilottiterä on vedettävissä porauksen jälkeen ylös kun pilottiterän ulkoreunan urat ja injektioputket sovitetaan samalle jaolle, jolloin pilottiterä saadaan ylös ainakin sellaisessa kehäasemassa, jossa putket ovat urissa.An advantage of the invention is that the injection pulp pipes can be reliably transported on the inner surface of the drill pipe and it is easy to guide them to the correct depth. The injection mass will surely go to where it belongs. The injection tubes are not damaged during drilling and the one-way valve attached to them keeps the tubes empty until injection. The pilot blade can be retracted after drilling by aligning the grooves and injection tubes on the outer edge of the pilot blade so that the pilot blade is raised at least in a circumferential position with the tubes in the grooves.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa Kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista porapaalua ja sitä poraavaa laitteistoa sivulta osittain leikattuna.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a side sectional view of a drill pile and drilling apparatus according to the invention.

Kuvio 2 esittää erästä yksisuuntaventtiiliä leikattuna.Figure 2 is a sectional view of a one-way valve.

Kuviossa 1 on porapaaluputki 4, joka vedetään porauksen aikana reikään ja jätetään sinne. Poralaitteena on iskevä pilottiterä 1 ja sen ympärille irrotettavasti sijoitettu rengasterä 2. Porapaaluputkea 4 vedetään rengasterän 2 avulla käyttäen maakenkää 3 välikappaleena. Porauspään huuhtelu suoritetaan kanavia 5 ja 6 pitkin ja porausjäte poistetaan poraus-päästä mainitun virtauksen avulla uraa 7 pitkin taaksepäin. Rengasterä 2 on bajonetti-liitoksen avulla kiinnitetty pilottiterän 1 ympärille.Fig. 1 shows a drill pipe 4 which is drawn into a hole during drilling and left there. The drill device is a striking pilot blade 1 and a removably mounted annular blade 2. The drill bore tube 4 is pulled by the annular blade 2 using the ground shoe 3 as a spacer. Flushing of the drilling head is performed along channels 5 and 6 and the drilling waste is removed from the drilling head by said flow along the groove 7 backwards. The ring blade 2 is secured around the pilot blade 1 by means of a bayonet connection.

Porapaaluputken 4 sisäpinnalle on kiinnitetty injektointiputki 9 esim. hitsaamalla kohdista 11. Kun porapaaluputken 4 halkaisija on 800 mm tai enemmän on hitsaaminen mahdollista putken sisällä. Putki 9 on valittava olosuhteet kestäväksi. Esim. paksuseinäinen putki 0 32/18 on hyvä vaihtoehto. Halutussa injektointikohdassa putki 9 käännetään porapaaluputken 4 seinän läpi injektointitilaa 8 kohti. Tässä voidaan käyttää kulmakappaletta 10. Kulmakappaleeseen 10 on sovitettavissa myös yksisuuntaventtiili. Pilottiterä 1 on vedettävissä paaluputken 4 sisältä pois injektointiputkista 9 ja kulmakappaleista 10 huolimatta. Tämä on varmistettavissa järjestämällä pilottiterän 1 ulkopinnan huuhteluaineurat 7 samalle jaolle injektointiputkien 9 kanssa ja kiertämällä pilottiterää 1 sitä pois vedettäessä niin, että injektointiputket 9 ovat mainituissa urissa 7. Huuhtelu-urien 7 leveys myös valitaan sellaiseksi, että putket 9 ja kulmakappale 10 mahtuvat niihin väljästi. Rengasterä 2 tehdään yleensä niin ohueksi, että pilottiterän 1 uloin halkaisija on hyvin lähellä paalu-putken 4 sisäpintaa.An injection tube 9 is attached to the inner surface of the drill pipe 4, for example by welding at points 11. When the diameter of the drill pipe 4 is 800 mm or more, welding is possible inside the pipe. The pipe 9 must be selected to withstand the conditions. For example, a thick-walled pipe 0 32/18 is a good choice. At the desired injection site, the tube 9 is pivoted through the wall of the drill tube 4 towards the injection space 8. An angle piece 10 can be used here. A one way valve can also be fitted to the angle piece 10. The pilot blade 1 can be pulled out of the pile tube 4 despite the injection tubes 9 and the corner pieces 10. This can be ensured by arranging the rinsing grooves 7 of the outer surface of the pilot blade 1 in the same division with the injection tubes 9 and rotating the pilot blade 1 as it is withdrawn so that the injection tubes 9 are in the grooves 7. The width of the flushing grooves 7 is also selected. The annular blade 2 is generally made so thin that the outer diameter of the pilot blade 1 is very close to the inner surface of the pile tube 4.

Pilottiterän ja 1 ja rengasterän 2 porauspinnassa oleva teränastoitus ja niiden taajuus, asettelu, porauspinnassa olevat huuhtelukanavat 6 suunnitellaan ja toteutetaan niin, että kalliosta irrotetut kivenpalaset tulevat porauspinnassa murskatuiksi riittävään pieneen kokoon, alle 50 mm, jotta ne poistuessaan huuhtelu-uraa 7 pitkin paaluputken 4 sisään ja siellä edelleen ulos, eivät vaurioittaisi kulmakappaleita 10 eikä injektointiputkia 9.The blade studs on the drilling surface of the pilot blade and 1 and the annular blade 2 and their frequency, positioning, flushing channels 6 in the drilling surface are designed and executed so that the rock fragments removed from the rock are crushed to a sufficiently small size, less than 50 mm. and out there, would not damage the corner pieces 10 nor the injection tubes 9.

Kuviossa 2 on esitetty kulmakappaleen 10 yhteyteen sovitettu yksisuuntaventtiili, johon kuuluu sulkuelin 12 ja jousen 13 avulla sulkuelimen 12 pito sulkuasennossa. Venttiili estää esim. veden pääsyn putkeen 9, jos poratessa vettä esiintyy reiässä ja myös porapölyn pääsyn putkeen välitilasta 8. Betonilietteen syöttöpaine avaa sulkuelimen 12 ja liete pääsee silloin täyttämään välitilaa 8. Syötetyn betonilietteen määrästä on pääteltävissä, onko välitila 8 täyttynyt vai ei.Fig. 2 shows a one-way valve fitted in connection with the corner piece 10, which includes, by means of a spring 13, a holding of the closing member 12 in the closed position. For example, the valve prevents water from entering the pipe 9 if water is present in the bore when drilling and also the drilling dust from the intermediate space 8. Concrete slurry supply pressure opens the closure member 12 and the slurry then fills the intermediate space 8.

Paaluputkelle 4 on tärkeätä, että se saa hyvän ja heilumattoman tartunnan kallioreikään. Tämä on tärkeää etenkin siltaperustuksissa käytetyille paaluputkille.It is important for the pile tube 4 to have a good and swinging grip on the rock hole. This is important especially for pile pipes used in bridge foundation.

Claims

A method for injecting externally injected boreholes, wherein the borehole tube (4) is drilled using a pilot blade (1) and a removably attached annular blade (2) so that the borehole tube (4) is sufficiently drilled and drilling the borehole tube (4). during the drilling of the drilled hole and the injection mass is supplied to the intermediate space (8) of the drill pipe (4) and the rock hole, characterized in that the injection mass is guided to (4) a lower end where the tube (9) ends in a corner piece (10) and is oriented through the drill tube (4) towards the injection space (8) and in the method the structure of the outer periphery of the pilot blade (1) the injection tubes (9) are adapted to allow removal of the pilot blade (1) from the hole by forming the injection tubes (9) on the inner surface of the drill tube (4) with the same split which flush grooves (7) are formed on the outer edge of the pilot blade (1) the injection tubes (9) have a width including fittings (10).

Method according to Claim 1, characterized in that Directional valves (12, 13) are fitted in connection with the injection mass transfer tubes (9).

3. Apparatus for external injection of boreholes drilled in a rock hole, wherein the borehole tube (4) comprises a pilot blade (1) and a removably mounted annular blade (2) which drills a sufficient number of holes in the rock and the drilled borehole (4) is also adapted to act as a protective tube to prevent the borehole from collapsing in the burrowing soil, characterized in that the injection mass is led by means of tubes (9) the tube (9) terminates in a corner piece (10) and is rotated in the direction of the borehole tube (4) towards the injection space (8) and in the method the structure of the outer periphery of the pilot blade (1) and the injection tubes (9) removing the blade (1) from the hole by forming injection tubes (9) on the inner surface of the drill pipe (4) in the same split,