FI126080B - Menetelmä ja sovitelma polymeerin vaikutuksen sovittamiseksi maaperään - Google Patents

Description

Menetelmä ja sovitelma polymeerin vaikutuksen sovittamiseksi maaperään

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on sovitelma polymeerin vaikutuksen sovittamiseksi maaperään.

Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä polymeerin vaikutuksen sovittamiseksi maaperään.

Maaperää parannetaan esimerkiksi maaperän kantokyvyn lisäämiseksi tai maaperässä olevien tyhjien tilojen täyttämiseksi. Edelleen maaperän parantamista tarvitaan, mikäli halutaan vaimentaa maaperän kautta välittyviä värähtelyjä tai ennalta ehkäistä maanjäristysten yhteydessä tapahtuvaa maa-perän nesteytymistä. Rakenteiden nostaminen taas tarkoittaa sitä, että vaurioituneita, vajonneita tai asemastaan poikenneita rakennuksia tai rakenteiden perustusta tai lattioita nostetaan ja tasapainotetaan. Edelleen rakenteiden nostaminen käsittää sen, että esimerkiksi painuneita päällystettyjä teitä tai kenttiä, kuten betoni- ja asfalttiteitä tai kiitoratoja, tai rautateitä nostetaan ja tasapainotetaan.

Maaperän heikentymisen tai rakenteiden painumisen voi aiheuttaa esimerkiksi huonosti tiivistetty maaperä, veden aiheuttama eroosio, väärä maaperätyyppi rakennusvaiheessa, maaperässä olevien kitkavoimien heikentyminen tai lämpötilan tai kosteusolosuhteiden vaihtelut. Edelleen maaperän heikentymisen voi aiheuttaa olosuhteiden muuttuminen mekaanisen vaurion takia, kuten vesi- tai viemäriputken rikkoutumisen vuoksi. Edelleen maaperä-olosuhteet voivat muuttua dynaamisten voimien vaikutuksesta.

Maaperän parantamiseksi suoritetaan kantokyvyltään heikon maaperän korvaamista kantokyvyltään paremmalla materiaalilla. Tällainen niin sanottu massanvaihto on erittäin työlästä ja kallista. Edelleen on tunnettua käyttää perinteisiä tekniikoita, kuten kitkapaaluja, jotka kitkan avulla tukeutuvat maaperään tai pohjapaaluja, jotka tukeutuvat kovaan pohjakerrokseen. Perinteisessä paalutuksessa tarvittavat laitteet ovat raskaita ja monimutkaisia ja niistä aiheutuu ympäristöön melua ja muuta häiriötä.

Julkaisussa EP 0851064 on esitetty ratkaisu maaperän kantokyvyn parantamiseksi. Kyseisessä ratkaisussa porataan maaperään reikiä ja ruiskutetaan reikään kemiallisen reaktion seurauksena laajenevaa ainetta. Julkaisussa EP 1314824 on esitetty vastaava ratkaisu, missä materiaalilla pyritään aikaansaamaan yli 500 kPa:n paine.

Julkaisussa US 7789591 on esitetty ratkaisu maaperän parantamiseksi ja/tai rakenteiden nostamiseksi. Julkaisun mukaan muodostetaan maaperään tai rakenteeseen reikä ja asetetaan reikään injektointitanko, jonka yhteydessä on täytettävä paisuntaelementti. Paisuntaelementtiin injektoidaan kemiallisen reaktion seurauksena laajenevaa materiaalia.

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudentyyppinen ratkaisu.

Keksinnön mukaiselle ratkaisulle on tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Esitetyssä ratkaisussa saadaan aikaan injektointirakenne polymeerin vaikutuksen sovittamiseksi maaperään. Injektointirakenne käsittää ainakin kaksi injektointielementtiä. Injektointielementti taas käsittää runkoputken, jonka kautta polymeeriä injektoidaan ja välineet johtamaan polymeerin vaikutus maaperään. Runkoputkessa on liitosvälineet injektointielementin kiinnittämiseksi osaksi injektointirakennetta. Injektointirakenne käsittää siis ainakin kaksi työmaalla toisiinsa liitettyä injektointielementtiä siten, että injektointira-kenteeseen kuuluvat injektointielementit ovat erillisinä kuljetettavissa työmaalle. Tällaisen rakenteen logistiikka on yksinkertaista ja siten tehtävissä kohtuullisilla kustannuksilla, koska pitkienkään injektointirakenteiden varastoinnissa ja kuljetuksessa ei tarvitse käsitellä pitkiä elementtejä, koska injektointirakenteen muodostaminen lopulliseen mittaansa tarvitsee toteuttaa vasta työmaalla. Toisaalta ei ole myöskään tarvetta muodostaa suurta määrää pituudeltaan erisuuruisia rakenteita, koska injektointirakenteen lopullinen mitta voidaan määrittää sen perusteella liitetäänkö siihen kaksi vai tarvittaessa useampia injektoin-tielementtejä. Tämä helpottaa myös sitä, että paikan päällä lopullisen tarpeen selvitessä pystytään muodostamaan halutun pituinen injektointirakenne eikä sitä tarvitse muodostaa etukäteen. Näin oikean mittaisen injektointirakenteen saaminen työmaalle käy helposti ilman etukäteistilausta tai ilman eri vaihtoehtojen pitkäaikaista varastointia. Edelleen polymeerin injektoinnin kontrolloitavuus on erittäin hyvä. Pystytään esimerkiksi hyvin yksinkertaisella tavalla määrittämään mihin kohtaan injektointirakennetta polymeeriä tietyssä järjestyksessä injektoidaan eli polymeeriä voidaan injektoida eri injektointielementteihin peräkkäin. Yksiosaisen injektointirakenteen injektoinnin kontrolloitavuus on huomattavasti haastavampaa kuin nyt esitetyssä ratkaisussa, missä polymeeriä voidaan injektoida ensin yhteen injektointirakenteen injektointielementtiin ja sen jälkeen injektointirakenteen toiseen injektointielementtiin jne.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on, että ainakin yksi injektoin-tielementti käsittää runkoputken ja sen ulkopuolelle sovitetun paisuntaelemen-tin. Tällainen injektointielementti on rakenteeltaan tukeva ja toisaalta sen avulla saadaan polymeeri kohdistettua erittäin luotettavasti myös löyhässä, halkeilleessa tai muuten ominaisuuksiltaan haastavassa maaperässä. Edelleen tällaisella ratkaisulla pystytään muodostamaan haluttaessa esimerkiksi polymee-ripilari maaperään.

Erään toisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että runkoputken sisäpuolelle on sovitettu injektointitanko, jota pitkin polymeeri johdetaan injektointielementtiin. Tällöin saadaan erityisen hyvin kontrolloitua polymeerin injek-tointi. Esimerkiksi injektointitankoa liikuttamalla pystytään tarkasti määrittämään mihin injektointielementtiin polymeeriä injektoidaan ja jopa täsmällisesti kohta mihin kohtaan kyseisessä injektointielementistä polymeeriä injektoidaan.

Vielä erään sovellutusmuodon ajatuksena on, että paisuntaelement-ti on muodostettu mitoiltaan ja sovitukseltaan sellaiseksi, että peräkkäin sovitetuissa injektointielementeissä paisuntaelementit asettuvat ulkopinnoiltaan tukemaan toisiaan silloin kun niissä on reagoinutta polymeeriä. Tällöin muodostetusta rakenteesta saadaan erittäin tukeva ja rakennetta voidaan tarvittaessa käyttää esimerkiksi pilarina.

Kuvioiden lyhyt selostus

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti maaperään sovitettua injektointira- kennetta,

Kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä injektointielementtiä sivultapäin katsottuna ja poikkileikattuna,

Kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä toista injektointielementtiä sivultapäin katsottuna ja poikkileikattuna,

Kuvio 4 esittää kaavamaisesti erästä toista maaperään sovitettua in-jektointirakennetta ja

Kuvio 5 esittää kaavamaisesti erästä kolmatta maaperään sovitettua injektointirakennetta.

Kuvioissa keksinnön eräitä suoritusmuotoja on esitetty selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna. Samankaltaiset osat on merkitty kuvioissa samoilla viitenumeroilla.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 on esitetty laitteisto 1, jolla injektoidaan polymeeriä siten, että polymeeri aiheuttaa vaikutuksen maaperään 2. Laitteistoon 1 kuuluu injektointilaite 3, jolla injektoitava materiaali syötetään injektointirakenteeseen 4. Injektointilaite 3 muodostaa riittävän hydraulipaineen, jotta injektoitava materiaali saadaan syötettyä injektointirakenteen 4 kautta vaikuttamaan haluttuun kohtaan maaperää 2. Selvyyden vuoksi injektointilaite 3, joka syöttää injektoitavan materiaalin injektointirakenteeseen 4, on esitetty ainoastaan kaavamaisesti, koska sen rakenne ja toiminta sinänsä on alan ammattimiehelle tunnettua.

Injektoitava polymeeri voi olla esimerkiksi pääosin kahden komponentin seos. Tällöin ensimmäinen komponentti voi sisältää esimerkiksi poly-eetteripolyolia ja/tai polyesteripolyolia. Toinen komponentti voi sisältää esimerkiksi isosyanaattia. Ensimmäisen ja toisen komponentin tilavuussuhteet voivat vaihdella esimerkiksi välillä 0,8 - 1,2: 0,8 - 1,8. Polymeeri voi vielä sisältää katalyytteja ja vettä ja haluttaessa myös muita komponentteja, kuten silikaa, kivi-pölyä, hiekkaa, soraa, kevytsoraa, kuituvahvikkeita ja muita mahdollisia lisä-ja/tai apuaineita. Myös yksikomponenttisen polymeerin käyttö tässä selityksessä esitettyjen ratkaisuiden yhteydessä on mahdollista.

Polymeeri 3 voi olla paisumatonta, jolloin sen kemiallinen reaktio käsittää tyypillisesti jähmettymisen ja/tai kovettumisen. Polymeeri voi olla myös kemiallisen reaktion seurauksena laajenevaa materiaalia, jolloin polymeeri reagoidessaan laajenee ja laajenemisen lisäksi tietysti myös jähmettyy ja/tai kovettuu. Polymeeri paisuu esimerkiksi 1-120 -kertaiseksi alkuperäisestä tilavuudestaan. Paisuvaa polymeeriä käytettäessä materiaalin paisuntakerroin eli materiaalin tilavuus reaktion lopussa verrattuna materiaalin tilavuuteen reaktion alussa voi olla esimerkiksi luokkaa 1,1 - 120. Edullisesti polymeeri 3 voidaan sovittaa laajenemaan esimerkiksi 1,5 - 20-kertaiseksi alkuperäisestä tilavuudesta. Kemiallisen reaktion seurauksena laajenevaa materiaalia ei tarvitse syöttää niin suurella hydraulipaineella maaperään 2 kuin laajenematonta polymeeriä. Tällöin polymeerin syöttölaitteet voidaan muodostaa yksinkertaisemmiksi. Kohtuullisen alhainen syöttöpaine on edullinen myös työturvallisuuden kannalta.

Injektointirakenne 4 käsittää useita injektointielementtejä 5. Kuvion 1 suoritusmuodossa injektointirakenteessa 4 on kolme toisiinsa liitettyä injektoin-tielementtiä 5. Injektointielementti 5 käsittää runkoputken 6, jonka kautta poly meeriä injektoidaan, kuten on esitetty esimerkiksi kuviossa 2. Kuvion 2 sovellu-tusmuodossa runkoputken 6 ulkopuolelle on sovitettu paisuntaelementti 7. Runkoputkessa 6 olevat reiät 8a - 8c sekä paisuntaelementti 7 toimivat välineinä johtamaan polymeerin vaikutus maaperään 2.

Kunkin injektointielementin 5 runkoputkessa 6 on liitosvälineet 9 in-jektointivälineen 5 kiinnittämiseksi toiseen injektointielementtiin 5 tai muulla tavalla osaksi injektointirakennetta 4.

Liitosväline 9 voi muodostua esimerkiksi kuvion 2 osoittamalla tavalla injektointielementin 5 alapäässä olevasta ulkokierteestä 10a ja injektointielementin 5 yläpäässä olevasta vastaavasta sisäkierteestä 10b. Mainitun kier-reliitoksen lisäksi tai sijaan voi liitosvälineet 9 muodostua esimerkiksi puristus-hoikista tai jostain muusta vastaavasta liitosvälineestä, jolla injektointielementti 5 saadaan runkoputkesta 6 liitettyä osaksi injektointirakennetta 4.

Injektointielementit 5 saadaan liitosvälineellä 9 liitettyä toisiinsa työmaalla. Niinpä injektointirakenteeseen 4 kuuluvat injektointielementit 5 ovat erillisinä kuljetettavissa työmaalle.

Paisuntaelementti 7 on esimerkiksi laskostettu pussi, jonka sisäpuolelle polymeeri injektoidaan. Tällöin polymeeri reagoi maaperässä 2 paisunta-elementin 7 sisäpuolella. Tällöin paisuntaelementti 7 rajoittaa polymeerin kulkeutumista maaperässä 2.

Paisuntaelementti 7 on ilmaa läpäisevää tai ilmaa läpäisemätöntä materiaalia sekä oleellisesti venymätöntä materiaalia. Eräs esimerkki sopivasta materiaalista paisuntaelementin 7 muodostamiseen on geotekstiili. Edelleen voidaan käyttää jotain muuta taipuisaa ja kestävää materiaalia.

Paisuntaelementin 7 materiaalina voidaan käyttää jotain muovia, kuten polyesteriä tai polypropeenia tai keinokuitua tai luonnonkuitua. Materiaali voi olla myös kumia tai jotain muuta elastomeeria. Paisuntaelementin 7 seinämä voi siis läpäistä ilmaa tai olla ilmaa läpäisemätön. Paisuntaelementin seinämä voi olla myös joustava tai joustamaton. Paisuntaelementin 7 seinämässä voi olla myös metallivahvikemateriaalia tai lasikuitua tai jotain muuta sopivaa vahviketta. Paisuntaelementti voidaan muodostaa joko saumattomaksi tai saumalliseksi. Sauma voidaan tehdä esimerkiksi ompelemalla, liimaamalla, käyttämällä jotain kiinnityselementtiä, niittaamalla, hitsaamalla, juottamalla, sulattamalla tai jollain muulla mekaanisella, kemiallisella, lämpöteknisellä tai sähköteknisellä menetelmällä tai niiden yhdistelmällä. Paisuntaelementin 7 seinämä voidaan muodostaa myös sellaiseksi, että se päästää osan sen sisään in jektoidusta materiaalista tunkeutumaan ulos seinämän läpi. Paisuntaelementin 7 seinämän paksuus voi vaihdella esimerkiksi 0,02 ja 5 mm välillä riippuen materiaalista, paisuntaelementin 7 koosta, paisuntapaineesta jne. Paisuntaele-mentti 7 voidaan kiinnittää runkoputkeen 6 esimerkiksi puristuskiinnikkeellä tai hoikilla. Kuvion 2 sovitusmuodossa on esitetty kiinnityselementtinä alaholkki 11a ja yläholkki 11b.

Kiinnityselementit, kuten alaholkki 11a ja yläholkki 11b voivat olla esimerkiksi letkunkiristimiä. Edelleen kyseiset kiinnikkeet voivat olla metalli-holkkeja, jotka on muodostettu katkaisemalla pala putkesta. Metalliholkki voidaan kiinnittää paikoilleen esimerkiksi puristamalla.

Kiinnityselementit, kuten alaholkki 11a tai yläholkki 11b voidaan muodostaa myös liikkuviksi, jolloin ne paisuntaelementin 7 täyttyessä liukuvat sopivaan paikkaan. Paikallaan oleviin kiinnikkeisiin nähden tällä ratkaisulla on sellainen etu, että runkoputken 6 vääntymistä ja sitä kautta jopa sen katkeamista pystytään välttämään. Kiinnityselementti voidaan tehdä liikkuvaksi esimerkiksi siten, että muodostetaan runkoputken osaan seinämältään umpinainen osuus ja sovitetaan sen päälle liikkuva holkki. Paisuntaelementin 7 seinämä sovitetaan liikkuvan hoikin päälle ja sen ympärille sovitetaan kiinnitysholkki, jolloin paisuntaelementin 7 seinämä on siis kiinteästi kiinnitysholkin ja liikkuvan hoikin välissä. Kun liikkuva holkki siis pääsee liukumaan runkoputken pintaa pitkin, liikkuu kiinnike paisuntaelementin 7 täyttyessä.

Paisuntaelementti 7 muodostetaan edullisesti ulkohalkaisijaltaan mahdollisimman pieneksi. Paisuntaelementti 7 laskostetaan runkoputken 6 ulkopuolelle ja edullisesti se pienennetään mahdollisimman tiiviiksi runkoputkea 6 vasten esimerkiksi puristimella. Paisuntaelementin 7 ulkohalkaisijan pienentämisessä voidaan hyödyntää lämpöä, paineilmaa, kosteutta, imua ja/tai puristusta esimerkiksi valssipyörällä mankeloimalla. Paisuntaelementin 7 pysyminen tiiviisti runkoputkea 6 vasten voidaan vielä varmistaa sovittamalla sen päälle muovikalvo. Muovikalvo voidaan sovittaa paisuntaelementin 7 päälle esimerkiksi sujuttamalla tai kietomalla.

Injektointielementin 5 alapäähän voidaan esimerkiksi kierreliitoksella sovittaa iskukärki 12. Vastaavasti injektointielementin 5 yläpäähän voidaan esimerkiksi kierreliitoksella sovittaa lyöntikappale 13. Näin injektioelementti 5 saadaan työnnettyä tai hakattua maaperään. Tällöin siis iskukärki 12 muodostaa tunkeutumisreittiä injektointielementille ja injektointielementin 5 yläpäähän kohdistetaan sitä alaspäin painava voima lyöntikappaleen 13 välityksellä. Näin injektointielementin 5 runkoputki 6 ei yläpäästään vahingoitu. Kun injektoin-tielementtiä 5 on saatu riittävän paljon työnnettyä maaperään 2, poistetaan lyöntikappale 13 ja sovitetaan injektointielementin 5 yläpäähän esimerkiksi toinen injektointielementti 5. Tämän jälkeen sovitetaan ylemmän injektointielementin 5 yläpäähän lyöntikappale 13 ja työnnetään injektointielementtejä 5 taas alaspäin maaperässä ja ylemmän injektointielementin yläpäähän kiinnitetään taas seuraava injektointielementti 5 jne. Lisäksi ylimmän injektointielementin 5 yläpäähän voidaan kiinnittää esimerkiksi seinämältään reiätön runko-putki, jos esimerkiksi maaperän yläpintaan ei tarvitse sovittaa polymeerin vaikutusta.

Injektoitava polymeeri voidaan syöttää laitteistosta 1 suoraan runkoputken sisäpuolelle, jolloin polymeeri sovitetaan virtaamaan runkoputken sisäpuolella ja edelleen reikien 8a - 8c kautta paisuntaelementtiin. Toisaalta polymeeri voidaan syöttää myös erillistä injektointitankoa 14 pitkin. Injektointitan-ko 14 sovitetaan runkoputken 6 sisäpuolelle sopivan tiukalla mitoituksella. Jos esimerkiksi runkoputken 6 sisähalkaisija on 12,5 mm voi injektointitangon 14 ulkohalkaisija olla 12 mm. Näin injektointitangon 14 liikuttaminen runkoputken 6 sisäpuolella on kohtuullisen helppoa, koska niiden välinen liukukitka on kohtuullisen pieni. Injektointitangon 14 ulkohalkaisija vaihtelee siis runkoputken 6 sisähalkaisijan mukaan, ja se voi olla esimerkiksi 3 ja 20 mm välillä. Injektointitangon 14 ja runkoputken 6 välinen välys valitaan siten, että polymeeriä ei olennaisesti pääse niiden väliin ja niiden välinen liukukitka saadaan sopivaksi. Injektointitanko 14 voi olla valmistettu esimerkiksi metallista, kuten esimerkiksi teräksestä.

Injektointitanko 14 voidaan valmistaa myös jostain muusta materiaalista, kuten muovista, esimerkiksi polyeteenistä PE. Edelleen injektointitangon 14 ei välttämättä tarvitse olla jäykkä. Injektointitanko 14 voi siten olla esimerkiksi muovista valmistettu letku tai putki. Edelleen, jos injektointitanko 14 on letku, voi sen seinämässä olla tekstiilivahvistuskudoksia tai metallia tai muita vastaavia vahvikkeita.

Polymeeri sovitetaan virtaamaan injektointitangon 14 alapäästä. Tyypillisesti injektointielementti 5 täytetään alhaalta ylöspäin. Tällöin siis injektointitanko 14 sovitetaan injektointielementin 5 sisäpuolelle siten, että injektointitangon 14 alapää on alimman reiän 8a ja keskimmäisen reiän 8b välissä. Tällöin polymeeri virtaa injektointitangon 14 alapäästä reiän 8a kautta paisuntaelementtiin 7. Tämän jälkeen injektointitankoa 14 vedetään ylöspäin, jolloin se asettuu reiän 8b yläpuolelle. Tällöin myös reiästä 8b alkaa virrata polymeeriä paisuntaelementtiin 7, jolloin paisuntaelementti 7 täyttyy polymeerillä alhaalta ylöspäin. Sen jälkeen injektointitankoa 14 vedetään edelleen ylöspäin, jolloin sen alapää asettuu reiän 8c yläpuolelle, jolloin polymeeriä pääsee virtaamaan paisuntaelementtiin 7 myös ylimmän reiän 8c kautta. Toisaalta polymeeriä voidaan syöttää myös siten, että injektointitangon 14 alapää sovitetaan jo injek-toinnin alussa ylimmän reiän 8c yläpuolelle, jolloin polymeeriä pääsee virtaamaan paisuntaelementtiin 7 kaikkien reikien 8a - 8c kautta pääosin samanaikaisesti.

Haluttaessa voidaan polymeeriä injektoida myös eri järjestyksessä edellä esitettyyn nähden esimerkiksi siten, että ensin sovitetaan injektointitan-ko 14 ylimmän reiän 8c yläpuolelle, jolloin pääosa polymeeristä virtaa ylimmän reiän 8c kautta paisuntaelementtiin 7 ja sen jälkeen lasketaan injektointitankoa 14 alaspäin, jolloin saadaan pääosa polymeeristä virtaamaan halutusta alemmasta reiästä 8a tai 8b. Edelleen tyypillisesti polymeeriä injektoidaan ensin alimpaan injektointielementtiin 5 ja sen jälkeen sen yläpuoliseen injektointiele-menttiin 5 jne. Myös injektointielementit voidaan täyttää jossain muussa järjestyksessä esimerkiksi ylhäältä alaspäin tai muuten eri tavalla kuin alhaalta ylöspäin.

Kuvion 1 mukainen injektointirakenne 4 saadaan siis aikaiseksi esimerkiksi liittämällä yhteen kolme kuvion 2 mukaista injektointielementtiä. Kuviossa 3 on esitetty eräs toinen injektointielementti 5. Kuvion 3 injektointielemen-tin oleellisin ero kuvion 2 injektointielementtiin verrattuna on, että kuvion 3 paisuntaelementti 7 on pidempi kuin kuvion 2 paisuntaelementti 7. Tällöin kun polymeeri reagoi paisuntaelementin 7 sisällä, muotoutuu paisuntaelementti 7 siten, että peräkkäin sovitetuissa injektointielementeissä 5 paisuntaelementit 7 asettuvat ulkopinnoiltaan tukemaan toisiaan silloin, kun niissä on reagoinutta polymeeriä. Täten saadaan aikaan esimerkiksi kuviossa 4 havainnollistettu injektointirakenne 4.

Kuten kuviossa 3 on havainnollistettu, tällainen injektointielementti 5 saadaan aikaan siten, että sovitetaan paisuntaelementin 7 ulkopinta runkoputken 6 yläosan ulkopintaa vasten ja sovitetaan kyseiseen kohtaan paisuntaelementin 7 sisäpintaa vasten yläholkki 11b. Tämän jälkeen käännetään paisuntaelementti 7 siten, että sen ulkopinta tulee pääosin ulospäin ja sovitetaan paisuntaelementin 7 alapään sisäpinta runkoputken 6 alaosassa runkoputken 6 ulkopintaa vasten. Tämän jälkeen paisuntaelementin 7 ulkopinnan päälle sovi tetaan alaholkki 11a. Koska paisuntaelementin 7 pituus on selvästi suurempi kuin yläholkin 11b ja alaholkin 11a etäisyys toisistaan, muodostuu paisuntaelementin 7 yläpäähän käännöstaitos 7a.

Kun kuvion 2 mukainen injektointielementti 5 täytetään polymeerillä, tulee injektointielementistä 5 tyypillisesti pääosin sylinterinmuotoinen. Injektointielementti 5 on kuitenkin tyypillisesti ylä- ja alapäästään hieman kapeampi ja keskiosaltaan halkaisijaltaan suurempi kuviossa 1 havainnollistetulla tavalla. Kaiken kaikkiaan tyypillisesti paisuntaelementin 7 lopullinen pituus aksiaali-suunnassa on hieman pienempi kuin injektointielementin 5 runkoputken 6 pituus.

Kuvion 3 suoritusmuodossa sen sijaan paisuntaelementti 7 on polymeerillä täytettynä olennaisesti yhtä pitkä kuin injektointielementin 5 runko-putki 6. Näin peräkkäin sovitetuissa injektointielementeissä 5 paisuntaelementit 7 asettuvat ulkopinnoiltaan tukemaan toisiaan.

Kun paisuntaelementti 7 on täynnä kiinteää materiaalia, voi sen ul-kohalkaisija vaihdella esimerkiksi 20 cm ja 1 m välillä. Injektointielementin 5 pituus valitaan taas sen mukaan, mitä toisaalta käyttökohde asettaa vaatimuksia minimipituuden osalta ja toisaalta maksimipituuden osalta, mikä pituus on varastoinnin ja kuljetuksen kannalta järkevä. Injektointielementin 5 pituus voi vaihdella siten esimerkiksi 20 cm ja 3 m välillä. Erään sovellutusmuodon ajatuksena on, että injektointielementin 5 pituus on noin 1 m. Tällöin lopullisen in-jektointirakenteen 4 pituus voidaan työmaalla valita noin 1 m:n välein.

Kuvioissa 2 ja 3 on paisuntaelementin 7 seinämä piirretty hieman irralleen runkoputkesta 6. Käytännössä paisuntaelementin 7 seinämä pyritään sovittamaan mahdollisimman lähelle runkoputkea 6 eli mahdollisimman tiivisti sitä vasten. Edelleen tyypillisesti paisuntaelementin 7 seinämän pituus on kuvion 2 suoritusmuodossa olennaisesti saman mittainen kuin on injektointielementin 5 pituus silloin kun paisuntaelementin 7 sisäpuolelle ei ole sovitettu polymeeriä. Kun paisuntaelementti 7 tehdään esimerkiksi geotekstiilistä, venyy sen seinämä hieman kun paisuntaelementin 7 sisäpuolelle on sovitettu reagoinutta polymeeriä. Näin ollen siis kun paisuntaelementin 7 sisällä on reagoinutta polymeeriä, on paisuntaelementin 7 seinämän pituus suuruusluokkaa paisuntaelementin lopullisen ulkohalkaisijan verran pidempi kuin injektointielementin 5 pituus. Esimerkinomaisesti voidaan esittää, että jos kuvion 2 mukaisessa so-vellutusmuodossa injektointielementin 5 pituus on 1 m ja ulkohalkaisija 30 cm silloin, kun se on täynnä polymeeriä, on paisuntaelementin 7 seinämän pituus 1,3 m. Tällöin siis tyypillisesti injektointielementin 5 ylä-ja alapäähän jää näkyviin pieni osa runkoputkesta 6. Tällöin siis toisiinsa liitetyt injektointielementit 5 voivat muodostaa esimerkiksi kuvion 1 mukaisen rakenteen.

Kuvion 3 suoritusmuodossa taas käännöstaitoksen 7a vuoksi pai-suntaelementin 7 seinämän pituus on ennen polymeerin syöttämistä paisunta-elementin 7 sisään tyypillisesti pidempi kuin injektointielementin 5 pituus. Jälleen esimerkinomaisesti voidaan esittää, että jos kuvion 3 suoritusmuodossa injektointielementin 5 pituus on 1 m ja ulkohalkaisija 30 cm silloin, kun se on täynnä polymeeriä, on paisuntaelementin 7 seinämän pituus 1,2 m silloin, kun paisuntaelementin 7 sisällä ei ole reagoinutta polymeeriä ja paisuntaelementin 7 seinämän pituus on 1,5 m silloin, kun sen sisällä on reagoinutta polymeeriä. Tyypillisesti kun kuvion 3 suoritusmuodon mukainen injektointielementti on täynnä reagoinutta polymeeriä, jää alaholkki 11a ja osa runkoputkesta 6 näkyviin suoraan sivultapäin katsottaessa. Sen sijaan käännöstaitoksen 7a vuoksi paisuntaelementti 7 muotoutuu siten, että sivulta päin ei runkoputki 6 ole injektointielementin 5 yläpäässä näkyvissä. Näin ollen kuvion 3 suoritusmuodoista saadaan siis aikaiseksi esimerkiksi kuvion 4 mukainen injektointirakenne.

Erityisesti kuvion 3 sovellutusmuodossa voidaan etenkin yläholkki 11b muodostaa liukuvaksi aikaisemmin kuvatulla tavalla. Tällöin saadaan paisuntaelementti 7 muotoutumaan halutulla tavalla muodostamaan toiseen injek-tointielementtiin 5 tukeutuva rakenne.

Kuvion 3 suoritusmuodossa on esitetty, että runkoputken 6 alapäässä on sisäkierre 10b ja sen yläpäässä ulkokierre 10a. Luonnollisesti ulkokierre 10a ja sisäkierre 10b voidaan sovittaa myös siten kuin kuviossa 2 on esitetty. Edelleen luonnollisesti myös muu liitostapa injektointielementtien 5 liittämiseksi toisiinsa on myös tässä tapauksessa mahdollinen.

Kuviossa 3 on vielä havainnollistettu sellainen ratkaisu, että runko-putkessa 6 olevat reiät 8a, 8b ja 8c on sovitettu suuntautumaan eri suuntiin. Kuviossa 3 keskimmäinen reikä 8b on sovitettu noin 45° kulmassa eri suuntaan kuin alin reikä 8a. Edelleen ylin reikä 8c on sovitettu noin 45° kulmassa eri suuntaan kuin keskimmäinen reikä 8b. Edelleen ylin reikä 8c on sovitettu noin 90° kulmassa eri suuntaan kuin alin reikä 8a. Edelleen injektointitanko 14 on muodostettu sellaiseksi, että se on alapäästään umpinainen ja siinä on sen kyljissä reikiä 8a - 8c vastaavat reiät 15a - 15c.

Kun kuvion 3 suoritusmuodossa injektointitanko 14 sovitetaan runkoputken 6 sisäpuolelle kuviossa 3 esitetyssä asemassa, asettuvat alimmat reiät 8a ja 15a kohdakkain ja polymeeriä injektoitaessa virtaa se paisuntaele-menttiin 7 reikien 15a ja 8a kautta täyttäen paisuntaelementtiä 7 alaosasta. Sen sijaan reiät 15b ja 8b ja vastaavasti 15c ja 8c eivät ole kohdakkain, jolloin niiden läpi ei virtaa polymeeriä. Kun injektointitankoa 14 sen jälkeen käännetään 45° asettuvat reiät 8b ja 15b kohdakkain, jolloin polymeeri virtaa reikien 8b ja 15b kautta paisuntaelementtiin 7. Tällöin taas reiät 8a ja 15a sekä 8c ja 15c eivät ole kohdakkain, jolloin niiden läpi ei virtaa polymeeriä.

Kun tämän jälkeen taas käännetään samaan suuntaan injektointitankoa 14 45°, asettuvat reiät 8c ja 15c kohdakkain, jolloin niiden läpi virtaa polymeeriä paisuntaelementtiin 7. Tällöin taas reiät 8a ja 15a ja 8b ja 15b eivät ole kohdakkain, jolloin niiden läpi ei virtaa polymeeriä.

Tällöin siis saadaan aikaan vastaavanlainen toiminto kuin edellä on esitetty, eli että paisuntaelementti 7 täytetään peräkkäin halutusta kohdasta ilman että injektointitankoa 14 tarvitsee vetää tai työntää runkoputken 6 sisäpuolella. Riittää siis, että injektointitankoa 14 käännetään sopivaan suuntaan siten, että halutut reiät 8a - 8c ja vastaavasti 15a ja 15c asettuvat kohdakkain. Edelleen samaa periaatetta voidaan hyödyntää sillä tavoin, että yhdessä injek-tointielementissä 5 reiät 8a - 8c on muodostettu suuntautumaan samaan suuntaan, mutta peräkkäisissä injektointielementeissä 5 kyseiset reiät osoittavat eri suuntaan. Tällöin injektointitankoa 14 kääntämällä saadaan valittua se, mihin injektointielementtiin 5 polymeeriä injektoidaan.

Vielä voidaan reikiä 8a - 8c sekä 15a - 15c hyödyntää polymeerin syötössä sillä tavoin, että injektointitankoa 14 vedetään ja/tai työnnetään runkoputken 6 sisäpuolella reikien sovittamiseksi kohdakkain ja vastaavasti sovittamalla reiät eri kohdille estämään polymeerin virtaus reikien läpi. Hyödyntämällä siis injektointitangon kääntämistä sekä sen liikuttamista ylös-alas suunnassa saadaan erittäin monipuolisesti valittua se kohta, mihin polymeeriä injektoidaan.

Reikien 8a - 8c ja/tai reikien 15a - 15c ei välttämättä tarvitse olla pyöreitä. Reiät voivat olla esimerkiksi pitkänomaisia aukkoja putken tai tangon pituussuunnassa. Pitkänomaisten aukkojen kohdistaminen putken tai tangon pituussuunnassa on helpompaa kuin pyöreiden reikien. Edelleen esimerkiksi injektointitangossa 14 olevat reiät 15a - 15c voivat olla niin pitkiä, että yhden aukon läpi pääsee virtaamaan polymeeriä kahteen tai useampaan reikään 8a - 8c. Jos sekä reiät 8a - 8c että reiät 15a - 15c ovat esimerkiksi pitkänomaisia aukkoja, saadaan luotettavasti varmistettua polymeerin virtaus injektointitan-gon 14 sisäpuolelta runkoputken 6 ulkopuolelle.

Eräs sovellutusmuoto on sellainen, että injektointirakenteita sovitetaan maaperään useita rinnakkain. Tällöin voidaan suorittaa injektointi vaiheittain esimerkiksi siten, että ensin injektoidaan materiaalia ensimmäisen injek-tointirakenteen alimpaan injektointielementtiin ja sen jälkeen viereisen injek-tointirakenteen alimpaan injektointielementtiin jne. kunnes jokaisen injektointi-rakenteen alimpaan injektointielementtiin on injektoitu polymeeriä. Tämän jälkeen injektoidaan materiaalia ensimmäisen injektointirakenteen toiseksi alimpaan injektointielementtiin ja sen jälkeen sen viereisen injektointirakenteen toiseksi alimpaan injektointielementtiin jne. Luonnollisesti injektointirakenteiden injektointielementtien injektointijärjestys voidaan valita myös jollain muulla halutulla tavalla esimerkiksi maaperän tai sen yläpuolella olevan tuettavan rakenteen perusteella.

Edelleen muodostettua osastoa voidaan sinänsä käyttää injektointi-reittinä ilman, että käytetään injektointitankoa 14.

Edelleen runkoputken 6 sisäpuolelle voidaan muodostaa eri osastoja, jotka kukin ovat yhteydessä eri reikään 8a - 8c, jolloin sovittamalla injek-tointitanko 14 kyseiseen osastoon tai sovittamalla kuhunkin osastoon oma in-jektointitanko 14, saadaan myöskin valittua se, mihin kohtaan paisuntaele-menttiä 7 tai mihin injektointielementeistä 5 polymeeriä injektoidaan.

Kuviossa 5 on esitetty suoritusmuoto, missä injektointirakenteen 4 alin injektointielementti 5 on muodostettu runkoputkesta, jossa on seinämissä reikiä, mutta jonka runkoputken 6 ulkopuolelle ei ole sovitettu paisuntaelement-tiä 7. Tällöin siis kyseinen injektointielementti 5 johtaa polymeerin 16 vapaasti maaperään 2.

Edelleen kuvion 5 suoritusmuodossa kaksi ylintä injektointielement-tiä 5 vastaa rakenteeltaan kuvioissa 1 ja 2 esitettyjä injektointielementtejä. Ylimpien injektointielementtien 5 väliin on sovitettu seinämältään yhtenäinen putki eli esimerkiksi runkoputki 6, jossa ei ole reikiä. Tällöin injektointirakenne 4 on sellainen, että alimmasta osastaan se johtaa polymeerin 16 vaikuttamaan maaperään 2 suoraan ja ylempien injektointielementtien osalta taas polymeerin 8 vaikutus maaperään sovitetaan paisuntaelementin 7 seinämän kautta. Ylimpien injektointielementtien välissä ei maaperään olennaisesti soviteta in-jektointirakenteella 4 vaikutusta. Kuvion 5 suoritusmuoto on erityisen hyvä esimerkiksi ankkurointiratkaisuissa. Tällöin injektointirakenne 4 kiinnitetään rakenteeseen, jonka liikkumista halutaan estää.

Polymeerin vaikutus maaperään voi käsittää esimerkiksi maaperän tiivistämisen, täyttämisen tai korvaamisen. Edelleen polymeerin vaikutus maaperään voi olla se, että injektointirakenne pyritään esimerkiksi koheesion tai adheesion avulla saamaan tarttumaan maaperään 2 mahdollisimman hyvin. Niinpä esitettyä ratkaisua voidaan käyttää maaperän 2 tiivistämiseen, täyttämiseen tai korvaamiseen. Edelleen esitettyä ratkaisua voidaan käyttää rakenteiden nostamiseen tai tasapainottamiseen. Vielä käyttökohteena voi olla rakenteiden tukeminen tai liikkumisen estäminen.

Runkoputken 6 ei välttämättä tarvitse olla koko injektointielementin 5 mittainen. Runkoputki 6 voidaan muodostaa esimerkiksi kahdesta osasta, joista ylempi on injektointielementin 5 yläosassa ja alempi injektointielementin 5 alaosassa. Edelleen, jos injektointielementti 5 sovitetaan injektointiraken-teessa alimmaiseksi riittää, että runkoputki 6 on sovitettu sen yläosaan.

Edelleen iskukärjen 12 sijaan voidaan injektointirakenteeseen 4 sovittaa esimerkiksi poranterä. Tällöin injektointirakenteella 4 pystytään poraamalla muodostamaan sitä varten reikä. Tässä suoritusmuodossa porauksessa hyödynnettävää nestettä voidaan johtaa runkoputken 6 sisällä.

Injektointirakenteen 4 asentamista maaperää varten voidaan muodostaa etukäteen reikä, johon injektointirakenne sovitetaan. Toisaalta, kuten edelläkin on mainittu, voidaan injektointirakenne tarvittaessa asentaa myös suoraan maaperään ilman erillistä reiän muodostamista etukäteen. Edelleen injektointirakenne 4 voidaan asentaa maaperään suojaholkin ympäröimänä. Tällöin kun injektointirakenne 4 on saatu maaperään, vedetään suojaholkki sen ympäriltä pois ennen polymeerin injektointia.

Joissain tapauksissa tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voidaan käyttää sellaisenaan, muista piirteistä huolimatta. Toisaalta tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voidaan tarvittaessa yhdistellä erilaisten kombinaatioiden muodostamiseksi.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Niinpä myös injektointielementti 5 voi olla taipuisa. Tällöin runkoputki 6 voidaan valmistaa taipuisasta materiaalista. Toisaalta injektointielementti 5 voidaan muodostaa taipuisaksi myös siten, että runkoputki 6 ei ole koko injek- tointielementin mittainen. Taipuisan injektointielementin yhteydessä voidaan käyttää myös taipuisaa injektointitankoa, jolloin injektointirakenne 4 saadaan sovitettua siten, että se ei ole kokonaan vertikaalisuunnassa vaan se voi olla sovitettuna tekemään mutkan eli ulottumaan vertikaalisuuntaisen osan jälkeen ainakin jonkin verran horisontaalisuuntaan. Taipuisa injektointirakenne voidaan sovittaa olemassa olevaan tai sitä varten muodostettuun reikään tai se voidaan asentaa maaperään suojaholkin ympäröimänä.

Injektointirakenteen yläpäähän voidaan muodostaa liitososa, johon tarvittaessa esimerkiksi kuviossa 2 esitetyn iskukappaleen tilalle sovitetaan ve-tokappale. Vetokappaleessa on tartuntaelimet, josta vetokappaleeseen pystyy tarttumaan sen vetämiseksi ylöspäin. Vetokappale kiinnitetään injektointirakenteen 4 yläpäähän siten, että vetokappaleesta vetämällä injektointirakennetta saadaan tarvittaessa vedettyä ylöspäin.

Injektointirakenteen runkoputki voidaan sovittaa koostumaan useasta sisäkkäisestä putkesta, jotka teleskooppimaisesti vedetään pois toistensa sisäpuolelta muodostamaan pidempi putki. Sisäkkäisten putkien päässä voi olla kartio- tai kierreliitos tai bajonettiliitos tai joku muu vastaava liitos, jolla peräkkäiset teleskooppimaisen putken muodostavat, putkiosat saadaan lukittua toisiinsa muodostamaan lopullinen runkoputkirakenne.

Claims (10)

1. Sovitelma polymeerin vaikutuksen sovittamiseksi maaperään, tunnettu siitä, että sovitelmaan kuuluu injektointirakenne (4) polymeerin vaikutuksen sovittamiseksi maaperään, joka injektointirakenne (4) käsittää ainakin kaksi injektointielementtiä (5), joka injektointielementti (5) käsittää runko-putken (6), jonka kautta polymeeriä injektoidaan, ja välineet johtamaan polymeerin vaikutus maaperään (2), jossa runkoputkessa (6) on liitosvälineet (9) injektointielementin (5) kiinnittämiseksi osaksi injektointirakennetta (4), jolloin injektointirakenne (4) käsittää ainakin kaksi työmaalla toisiinsa liitettyä injektointielementtiä (5) siten, että injektointirakenteeseen (4) kuuluvat injektointi-elementit (5) ovat erillisinä kuljetettavissa työmaalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että runkoputken (6) seinämässä on reikiä (8a - 8c), joiden läpi polymeeri pääsee virtaamaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ainakin yksi injektointielementti (5) käsittää runkoputken (6) ja sen ulkopuolelle sovitetun paisuntaelementin (7).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että paisuntaelementti (7) on muodostettu mitoiltaan ja sovitukseltaan sellaiseksi, että peräkkäin sovitetuissa injektointielementeissä (5) paisuntaele-mentit (7) asettuvat ulkopinnoiltaan tukemaan toisiaan silloin, kun niissä on reagoinutta polymeeriä.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että sovitelmaan kuuluu runkoputken (6) sisäpuolelle sovitettavissa oleva injektointitanko (14), jota pitkin polymeeri on johdettavissa in-jektointielementtiin (5).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että runkoputki (14) on alaosastaan umpinainen ja sen seinämiin on sovitettu reikiä (15a- 15c) ja runkoputken (6) seinämässä on vastaavat reiät (8a - 8c), jolloin sovittamalla injektointitangon (14) reikä (15a - 15c) kohdakkain vastaavan runkoputken (6) reiän (8a - 8c) kanssa polymeeri pääsee virtaamaan kyseisten reikien läpi.

7. Menetelmä polymeerin vaikutuksen sovittamiseksi maaperään, tunnettu siitä, että muodostetaan tarvittava määrä injektointielementtejä (5), joka injektointielementti (5) käsittää runkoputken (6), jonka kautta polymeeriä injektoidaan ja välineet johtamaan polymeerin vaikutus maaperään (2), kul- jetetaan injektointielementit (5) työmaalle, määritetään tarvittavan injektointira-kenteen (4) pituus ja muodostetaan injektointirakenne (4) liittämällä työmaalla toisiinsa ainakin kaksi injektointielementtiä ja injektoidaan polymeeriä injektoin-tirakenteen (4) kautta vaikuttamaan maaperään.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että runkoputken (6) seinämässä on reikiä (8a - 8c), joiden läpi polymeeri sovitetaan virtaamaan.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin 1 injektointielementti (5) käsittää runkoputken (6) ja sen ulkopuolelle sovitetun paisuntaelementin (7).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että johdetaan polymeeriä injektointielementtiin (5) runkoputken (6) sisäpuolelle sovitetulla injektointitangolla (14).