NL1026686C2

NL1026686C2 - Improve a soft layer.

Info

Publication number: NL1026686C2
Application number: NL1026686A
Authority: NL
Inventors: Albert Schneider; Ulrich Trunk; Kai-Uwe Zimmermann; Burghardt Voelzke
Original assignee: Keller Grundbau Gmbh
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2005-05-18
Also published as: DE10333613A1; NL1026686A1; DE10333613B4; BE1016355A3; PL369286A1

Description

Het verbeteren van een zachte laagImprove a soft layer

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor bodemverbetering van een bodem, die onder op z'n minst een bovenliggende grondlaag met een hoog draagver-5 mogen een zachte laag met een gering draagvermogen en grote vervormbaarheid bezit. Zulke lagen kunnen bijvoorbeeld turflagen met een hoog wateraandeel zijn.The present invention relates to a method for soil improvement of a bottom which has a soft layer with a low bearing capacity and high deformability under at least one superimposed base layer with a high bearing capacity. Such layers can be, for example, peat layers with a high water content.

Er zijn vele werkwijzen voor bodemverbetering bekend, waarbij vanaf het grondoppervlak kolommen bestaande uit 10 toeslagmateriaal in de bodem worden gebracht, die door een lager liggende zachte laag heen dringen en in een beter dragende laag worden gevestigd. De kolommen dienen daarbij voor de lastafdracht van het bodemoppervlak door de zachte laag heen naar het beter dragende bodemgebied. Tegelijk 15 veroorzaakt het inbrengen van het toeslagmateriaal van de kolommen een bodemverbetering. Kolommen van de hier kort besproken soort kunnen stopkolommen zijn, die met een sluis-triller, die eerst in de bodem getrild wordt, worden geproduceerd bij het trekken van de sluistriller. Als materiaal 20 voor genoemde kolommen komt grind, mortel of zand in aanmerking .Many methods for soil improvement are known, wherein from the ground surface columns consisting of aggregate material are introduced into the soil, which penetrate through a lower lying soft layer and are established in a better bearing layer. The columns here serve for the load transfer from the bottom surface through the soft layer to the better bearing bottom area. At the same time, the introduction of the aggregate material from the columns causes a soil improvement. Columns of the kind briefly discussed here may be stop columns produced with a lock vibrator, which is first vibrated into the ground, when the lock vibrator is pulled. Gravel, mortar or sand may be used as material for said columns.

Andere soorten kolommen worden vervaardigd door de grond te vermengen met vloeibare hardende toeslagstoffen zoals cementsuspensie, waarbij de vermenging kan plaatsvin-25 den door hogedruk snijstralen of door mechanisch onderroeren. De grondverdichting blijft hierbij gering.Other types of columns are produced by mixing the soil with liquid hardening aggregates such as cement suspension, where the mixing can take place by high-pressure cutting jets or by mechanical stirring. The soil compaction remains low.

Werkwijzen voor het vervaardigen van stopkolommen van de hiermee genoemde soort zijn bijvoorbeeld beschreven in DE 101 08 602 Al, DE 101 33 122 Al en DE 101 45 288 Al van de 30 aanvrager.Methods for manufacturing stop columns of the type mentioned herein are described, for example, in DE 101 08 602 A1, DE 101 33 122 A1 and DE 101 45 288 A1 of the applicant.

Uit DE 195 18 830 Al is het bekend, om voor het stabiliseren van de ondergrond op afzonderlijke plaatsen een kolomvormig gebied van niet voldoende dragend bodemmateriaal eruit te tillen, in zo gevormde gat een ommanteling van 35 trekvast materiaal aan te brengen en dragend korrelig mate- 1026686 2 riaal in de ommanteling te stoppen en het daar te comprimeren. Daarna kan op deze ondergrond een dam bestaand uit relatief weinig dragend materiaal worden gestort.From DE 195 18 830 A1 it is known, for stabilizing the substrate, to lift out a columnar area of insufficiently load-bearing soil material at individual locations, to provide a casing of tensile material in the hole formed and to carry granular material. 1026686 2 to insert the material into the casing and compress it there. A dam consisting of relatively little bearing material can then be deposited on this substrate.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel, een werkwijze 5 voor het verbeteren van een diepergelegen zachte laag beschikbaar te maken, die tegen gunstige kosten uitvoerbaar is en in het bijzonder verbeterde bodemeigenschappen met betrekking tot dynamische druklasten oplevert. Dit doel wordt bereikt, doordat in de zachte laag verticale kolommen be-10 staande uit een vermenging van grondmateriaal met toeslagma-teriaal worden ingebracht, die zich in hoofdzaak over de dikte van de zachte laag uitstrekken, waarbij de op z'n minst een bovenliggende grondlaag met een hoog draagvermogen in hoofdzaak onveranderd gelaten wordt, dat wil zeggen met 15 deze kolomvormige bodemverbeteringselementen wordt de genoemde zachte laag in hoofdzaak voor het er doorhéén leiden van belastingen overspannen of overbrugd, waarbij de bodemverbeteringselementen in de erboven en eronder liggende dragende lagen kunnen reiken. De in hoofdzaak cilindrische 2Ó kolomvormige elementen kunnen op afstand van elkaar of elkaar rakend of doordringend uitgevoerd worden. Ofschoon geen wezenlijke verdichting van de bodem als gevolg van de verbetering van de bodem met het toeslagmateriaal plaatsvindt, vertonen de kolomvormige elementen onder dynamische 25 belasting een paalachtig draageffe.ct.The present invention has for its object to provide a method for improving a deeper-lying soft layer, which can be carried out at favorable costs and in particular provides improved soil properties with respect to dynamic pressure loads. This object is achieved by introducing into the soft layer vertical columns consisting of a mixture of soil material with aggregate material, which extend substantially over the thickness of the soft layer, the at least one overlying soil layer with a high bearing capacity is left substantially unchanged, that is to say with these columnar soil-improvement elements, the said soft layer is substantially spanned or bridged for the purpose of passing loads, whereby the soil-improvement elements can reach into the supporting layers lying above and below it . The substantially cylindrical columnar elements can be designed to be spaced apart or touching or penetrating. Although no substantial compaction of the soil takes place as a result of the improvement of the soil with the aggregate material, the columnar elements exhibit a pile-like bearing effect under dynamic load.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt volgens het principe van bodemvermorteling of deep soil mixing in de zachte laag toegepast. In een voorkeuruitvoe-ringsvorm bedraagt het volumeaandeel kolommen in de zachte 30 laag 20-100%, in het bijzonder 50-60%.The method according to the present invention is applied in the soft layer according to the principle of soil mortar or deep soil mixing. In a preferred embodiment, the volume share of columns in the soft layer is 20-100%, in particular 50-60%.

De kolommen hebben in de zachte laag een diameter van bij voorkeur 500-1000 mm, in het bijzonder 600-800 mm.The columns in the soft layer have a diameter of preferably 500-1000 mm, in particular 600-800 mm.

Volgens een eerste alternatief kunnen de kolommen door bijmenging van droog bindmiddel zoals kalk en/of cement in 35 de bodem worden gerealiseerd. Als alternatief daarvoor kunnen de kolommen worden geproduceerd door het bijmengen 1026686 3 van mortel of suspensie zoals cementsuspensie of cement- < kalksuspensie.According to a first alternative, the columns can be realized by admixing dry binder such as lime and / or cement into the soil. Alternatively, the columns can be produced by admixing mortar or slurry such as cement slurry or cement slurry.

Bij voorkeur wordt de stijfheid van de kolommen tegen drukbelasting dus in verticale richting, ingesteld op het 5 ten hoogste tienvoudige, in het bijzonder het drie- tot vijfvoudige van de stijfheid van de bodem in de zachte laag, waarin het aandeel toeslagmateriaal overeenkomstig ingesteld wordt.The stiffness of the columns against pressure loading is therefore preferably set in the vertical direction to a maximum of ten times, in particular three to five times the stiffness of the bottom in the soft layer, in which the proportion of aggregate is adjusted accordingly.

Om de bodemverbetering te beperken tot de zachte laag 10 en daarboven liggende bodemlagen in hoofdzaak onaangeroerd te laten, wordt voorgesteld, dat de kolommen worden geproduceerd door middel van een verstelbaar werktuig, dat met een kleine werkdiameter door de bovenliggende dragende bodemlagen kan bewegen en de kolommen door grondvermenging met een 15 grote werkdiameter kan produceren. Een dergelijk werktuig wordt door Chemical Grout, Tokio, Japan geproduceerd en gebruikt onder de aanduiding Swing I.In order to limit the soil improvement to the soft layer 10 and to leave the soil layers lying above it substantially untouched, it is proposed that the columns be produced by means of an adjustable tool which can move through the upper bearing floor layers with a small working diameter and the columns can produce through soil mixing with a large working diameter. Such a tool is produced by Chemical Grout, Tokyo, Japan and used under the designation Swing I.

Voor aanvullende bodemverbetering van de boven de verbeterde zachte laag gelegen gebieden wordt voorgesteld, 20 dat in boven de zachte laag liggende bodemlagen of damstor-tingen stopkolommen worden ingebracht, waarbij deze ook als met geokunststof ommantelde bodemkolommen geproduceerd kunnen zijn. Verder kan een bovenliggende afdekking met geotextielbanen plaatsvinden.For additional soil improvement of the areas located above the improved soft layer, it is proposed that stop columns be introduced into bottom layers or dam bursts above the soft layer, wherein these can also be produced as soil columns coated with geo-plastic. Furthermore, an overlying cover with geotextile webs can take place.

25 Het resultaat van een bodemverbeteringsmaatregel vol gens de uitvinding is weergegeven in de volgende tekeningen. Daarbij toont figuur 1 een verticale doorsnede van een verbeterd bodem-gebied met een erop geconstrueerd dambouwwerk; 30 figuur 2 een doorsnede van de bodem en het dambouwwerk volgens figuur 1 in twee doorsnedevlakken.The result of a soil improvement measure according to the invention is shown in the following drawings. Figure 1 shows a vertical section of an improved bottom area with a dam structure constructed thereon; Figure 2 shows a cross-section of the bottom and the dam structure according to figure 1 in two sectional planes.

In figuur 1 is een gegroeide bodem 11 met een daarop liggende damstorting 12 en een daarop liggend railbed voor twee spoorstrengen in verticale doorsnede dwars door het 1026686 4 dambouwwerk getoond. De gegroeide bodem 11 omvat een bovenliggende laag 15 met een hoger draagvermogen die bestaat uit zand, een daaronder liggende laag 16 met een gering draagvermogen en een grote vervormbaarheid, die hier bestaat uit 5 turf en een daaronder liggende derde laag 17 met een weer hoger draagvermogen, die weer uit zand bestaat. De damstor-ting 12 bestaat uit een benedenliggende laag 18 grind, daarop liggende beschermlagen 19 (planumbeschermlaag, vorst-beschermlaag) en een ballastbed 20 en een railbed 22, waarin 10 de spoorbielzen 211# 21x zijn ingebed. Op een van de rail-strengen 14χ, 142 is een voertuigprofiel Z getekend, aan de zijkant op de damstorting staat twee bovenleidings- of signaalmasten 231# 232. Midden in het railbed is een ballast-vanginrichting 24 ingebouwd.Figure 1 shows a grown bottom 11 with a dam pile 12 lying thereon and a rail bed lying thereon for two track strands in vertical cross-section through the dam structure. The grown bottom 11 comprises an overlying layer 15 with a higher bearing capacity consisting of sand, an underlying layer 16 with a low bearing capacity and a high deformability, which here consists of peat and an underlying third layer 17 with a higher bearing capacity again , which again consists of sand. The sheet pile 12 consists of a lower layer 18 of gravel, protective layers 19 (planar protective layer, frost protective layer) lying thereon and a ballast bed 20 and a rail bed 22, in which the railway sleepers 211 # 21x are embedded. A vehicle profile Z is drawn on one of the rail strands 14χ, 142, two overhead wire or signal towers 231 # 232 are mounted on the side of the barrier. A ballast-catching device 24 is installed in the middle of the rail bed.

15 De zachte laag 16 turf is voorzien van een bodemverbe- tering/stabilisering die bestaat uit verticale kolommen 31 die bestaan uit met bindmiddel, in het bijzonder cement verbeterde grond, welke zijn aangebracht in een rechthoek-raster, waarbij de kolommen 31 elkaar ongeveer raken, dat 20 wil dus zeggen, dat bij een kolomdiameter van ca. 800 mm ook de afstand van de kolom-middelpunten tot elkaar ca. 800 mm bedraagt. Bij de hier getoonde opeenpakking van de kolommen bedraagt het volumedeel 7r/4, dat wil zeggen, ca. 78%. Aangezien een vermenging van het ingebrachte bindmiddel of de in-25 gebrachte bindmiddelsuspensie met de grond plaatsvindt, is de met de stabilisering verbonden bodemverdichting gering. Ook kunnen andere opeenpakkingsvormen dan de hier getoonde worden gebruikt, dat wil zeggen, de kolommen kunnen ook met afstand van elkaar of in een elkaar doordringende ordening 30 worden geplaatst.The soft layer 16 peat is provided with a soil improvement / stabilization consisting of vertical columns 31 consisting of binder, in particular cement-improved soil, arranged in a rectangular grid, the columns 31 approximately touching each other that is to say, with a column diameter of approximately 800 mm, the distance from the column centers to each other is also approximately 800 mm. With the packing of the columns shown here, the volume part is 7r / 4, that is, about 78%. Since a mixing of the introduced binder or introduced binder suspension with the soil takes place, the soil compaction associated with the stabilization is small. Packing forms other than those shown here can also be used, that is, the columns can also be placed spaced apart or in a penetrating arrangement.

De kolommen 31 reiken in de diepte over het gehele gebied van de zachte laag 16, waarbij ze in slechts beperkte mate binnendringen in de daarboven en daaronder liggende lagen 15, 17 met een beter draagvermogen. De daarboven 35 liggende bodemlagen 15, en damlagen 18, 19, 20 worden bij 1026686 5 het realiseren van de boderoverbetering in de zachte laag in hoofdzaak onveranderd doordrongen.The columns 31 extend in depth over the entire area of the soft layer 16, whereby they penetrate only to a limited extent into the layers 15, 17 above and below that having a better bearing capacity. At 1026686, the bottom layers 15 and dam layers 18, 19, 20 lying above it are permeated substantially unchanged in the soft layer when realizing the boder improvement.

In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld zijn in de via de bodemverbetering door de kolommen 31 liggende bodemlaag 15 5 en in de damballast 12 met geokunststof ommanteling 32 of georooster ommanteling gewapende grindstopkolommen 33 ingebouwd. Deze zijn aangebracht in een rechthoekig raster met een rastermaat van 1,80 m resp. 2 m bij een kolomdiameter, die in hoofdzaak vergelijkbaar is met die van de cementko-10 lommen. Deze kolommen 31 kunnen op bekende wijze worden vervaardigd, doordat een sluistriller met erover getrokken textielslang in de bodem getrild wordt en dan onder het vervaardigen van een grindstopkolom uit de bodem teruggetrokken wordt. Ook kunnen eerst boringen worden ingebracht, 15 waarin dan textielslangen worden aangebracht, die tenslotte door een sluistriller worden gevuld. Het produceren van dergelijke stopkolommen is veelvuldig beschreven.In the exemplary embodiment shown, the bottom layer 15 lying through the bottom improvement through the columns 31 and gravel stop columns 33 reinforced with geo-plastic casing 32 or geo-grid casing 33 are built into the dam wall load. These are arranged in a rectangular grid with a grid size of 1.80 m resp. 2 m with a column diameter that is essentially comparable to that of the cement columns. These columns 31 can be manufactured in a known manner in that a sludge-chiller with textile hose pulled over it is vibrated into the soil and then withdrawn from the soil while producing a gravel stop column. Drills can also be introduced first, into which textile hoses are then provided, which are finally filled by a sluice still. The production of such stop columns has been described many times.

De voor kolomvormige afdracht van dynamische druklasten door de zachte laag 16 heen kan in vele gevallen reeds door 20 de verbetering volgens de uitvinding van de zachte laag 16 met de eerstgenoemde kolommen 31 alleen al worden gerealiseerd.The for columnar transfer of dynamic pressure loads through the soft layer 16 can in many cases already be realized by the improvement according to the invention of the soft layer 16 with the first-mentioned columns 31 alone.

1026686 61026686 6

Lijst van verwijzingstekens i 11 gegroeide grond 12 damstorting 13 ballastbed 5 14 spoorstreng 15 draaglaag 16 zachte laag 17 draaglaag 18 benedenliggende stortingslaag 10 19 beschermlaag 20 ballastlaag 21 spoorbiels 22 railbed 23 mast 15 24 ballastvanginrichting 31 cementkolom 32 geokunststof ommanteling 33 grindstopkolom - conclusies - 1026686List of reference marks 11 grown soil 12 dam deposit 13 ballast bed 5 14 rail strand 15 support layer 16 soft layer 17 carrier layer 18 underlying deposition layer 10 19 protective layer 20 ballast layer 21 rail ties 22 rail bed 23 mast 15 24 ballast catching device 31 cement column 32 geo-plastic covering 33 gravel stop column - claims - 1026686

Claims

A method for bottom improvement of a bottom (11) which has at least an upper bottom layer (15) with a high bearing capacity a soft layer (16) with a low bearing capacity and high deformability, characterized in that vertical columns (31) are introduced into the soft layer (16) which extend over the thickness of the soft layer (16), the at least one upper bottom layer (15) having a higher bearing capacity being substantially unchanged is left.

Method according to claim 1, characterized in that the volume share of columns (31) in the soft layer (16) is 20-100%, and in particular 40-60%.

Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the columns (31) have a diameter of 500-1000 mm, and in particular of 600-800 mm.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the columns (31) are produced by mixing dry binder such as lime and / or cement (deep soil mixing) in the soil.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the columns (31) are produced by mixing in mortar or suspension such as cement suspension or cement-lime suspension.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the columns (31) are manufactured by means of an adjustable tool which can move through the upper layers (15) with a small working diameter and the columns (31) can produce through soil mixing with a large working diameter. 1026686

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that stop columns (33) or vibratory stop columns are inserted into the bottom layers (15) lying above the soft layer (16) and optionally pile deposits (12).

A method according to claim 7, characterized in that the stop columns (33) or vibration stop columns are manufactured as geo-plastic-coated bottom columns.

A method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the stiffness of the columns (31) is adjusted to at most ten times, and in particular three to five times, the stiffness of the bottom. 1026686