NL194337C - Werkwijze en installatie voor het verdichten van een bodem met behulp van springladingen. - Google Patents

Description

1 194337

Werkwijze επ ίπβΐαΐίάΐίβ voor het verdichten ven een bodem met behulp van spririyÏoeiinyêr·

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verdichten van een bodem over een vooraf bepaald gebied voor het vormen van een in hoofdzaak horizontaal gericht verdichtingsgebied, waarbij in de 5 bodem een of meer gaten worden geboord, in elk boorgat ten minste één springlading wordt aangebracht, en elke springlading tot ontploffing wordt gebracht

Uit US Patent 2.236.759 is een werkwijze van deze soort bekend, waarvoor gaten in de bodem worden geboord en hierin geplaatste springladingen tot ontploffing worden gebracht wordt een verbetering van de bodemmechanische eigenschappen bereikt door het teniet doen van de losse structuur van de deeltjes en 10 het tot stand brengen van een grotere dichtheid. Er wordt een horizontaal verdichtingsgebied verkregen door op regelmatige onderlinge afstanden verticale gaten te boren waarna springstoffen in de boorgaten worden aangebracht en tot ontploffing worden gebracht.

De optimale afstand tussen aangrenzende boorgaten is afhankelijk van de effectieve reikwijdte van het effect van de ontploffing. Deze reikwijdte is gedefinieerd als de vanuit de hoorplaats gemeten afstand, 15 waarop de helft van de maximale zakking wordt bereikt De effectieve reikwijdte is afhankelijk van de springstofmassa, -soort of -type, dan wel de positie daarvan in de bodem. Voor een groot te stabiliseren bodemgebied moeten derhalve zeer vele boringen worden verricht

Aangezien wordt geboord vanaf het oppervlak van de instabiele bodem zelf voor het aanbrengen van de springladingen, kan een gebied uit veiligheidsoverwegingen slechts stap voor stap worden gestabiliseerd.

20 Hierdoor worden veilige zones verschaft in de onmiddellijke nabijheid van een booriocatie. Op het tijdstip van de ontploffing(en) moet de boorinstallatie en het bijbehorende personeel worden teruggetrokken tot op een veilige afstand van ten minste 100 m om geen gevaar te lopen het slachtoffer te worden van verzakkingen, uit het ontploffings (boorjgat tredend materiaal en eventuele bodemverschuivingen. Het gebied van de ontploffing is pas na een dag weer toegankelijk, omdat de door de ontploffing veroorzaakte poriewater-25 overdruk slechts langzaam verdwijnt. Het voor een groot te stabiliseren bodemgebied noodzakelijke aantal boringen vereist derhalve zeer veel tijd.

De uitvinding beoogt de in de aanhef beschreven werkwijze voor het verdichten van een bodem met behulp van springladingen zodanig te verbeteren, dat deze veiliger, sneller en goedkoper kan worden uitgevoerd, en is daartoe daardoor gekenmerkt, dat voor het boren van elk gat een gestuurde horizontale 30 boortechniek wordt toegepast, waarbij in het horizontale boorgat op vooraf bepaalde onderlinge afstanden of continu verdeelde springladingen worden aangebracht Door in horizontale richting te boren, kan worden gewerkt vanuit een gebied met een stabiele bodem, zodat voor de boorinstallatie en de bijbehorende personen veilige bedrijfsomstandigheden zijn gewaarborgd. De installatie en het personeel behoeven niet voorafgaand aan een ontploffing overgebracht te worden naar een veilig gebied, waardoor veel tijd 35 gewonnen wordt en kosten worden bespaard. In plaats van de noodzaak tot het uitvoeren van een groot aantal boringen in verticale richting volgens de stand van de techniek, kan nu worden volstaan met een klein aantal boringen in horizontale richting, welke boringen zich kunnen uitstrekken over een afstand van enige kilometer. Voorts zal in het algemeen geen materiaal uit het boorgat kunnen treden bij de ontploffing van de daarin aangebrachte spingladingen. De ontsteking van de springladingen kan voor een of meer 40 boringen tegelijkertijd of in een vooraf bepaalde tijdsvolgorde plaatsvinden. Daarbij kunnen bijvoorbeeld de springladingen vanaf het boorgateinde in de richting van de booriocatie met onderlinge tijdvertraging tot ontploffing worden gebracht

Het toepassen van een gestuurde horizontale boortechniek voor het boren van een gat in de bodem is op zichzelf bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 3.213.041, waarin een dergelijke boortechniek echter 45 wordt toegepast voor het verdichten van een gebied in de bodem door het injecteren van een stabilisatie· middel.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden na het boren daarin een aantal onderling verbonden, zich op vooraf bepaalde afstanden van elkaar bevindende springladingen gebracht De onderlinge verbinding van de springladingen maakt het mogelijk om in een continu proces 50 springladingen in het boorgat te plaatsen. De onderlinge verbinding kan zodanig gekozen worden, dat deze geschikt is voor het opnemen van drukkrachten, voor het opnemen van trekkrachten, of voor het opnemen van beide soorten krachten.

Wanneer de onderlinge verbinding geschikt is voor het opnemen van drukkrachten (bijvoorbeeld een leiding), of wanneer de springladingen continu verdeeld zijn aangebracht op een drager, worden de 55 springladingen bij voorkeur vanaf de booriocatie in het boorgat geduwd. Dit kan op voordelige wijze geschieden door de springladingen door een voor het boren gebruikte holle boorstang zoals een wasboor-stang of stuurboorstang heen te duwen, waarna de boorstang uit het boorgat wordt teruggetrokken 194337 2 voorafgaand aan het tot ontploffing brengen van de springladingen.

Indien de onderlinge verbindingen van de springladingen geschikt zijn voor het opnemen van trekkrach-ten (bijvoorbeeld een kabel), wordt de boring bij voorkeur zodanig uitgevoerd, dat het einde van het boorgat zich aan de bodemoppervlakte bevindt, waarbij de springladingen vanaf het boorgateinde in het boorgat 5 kunnen worden getrokken, op voordelige wijze door hiervoor een voor het boren gebruikte boorstang te gebruiken.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt na het boren van het gat door een open uiteinde van een holle boorstang heen een springlading in het boorgat afgezet, waarna voorafgaand aan het afzetten van elke volgende springlading de boorstang telkens over een vooraf 10 bepaalde afstand wordt teruggetrokken.

Voor minimale omstelverliezen boort men bij voorkeur vanaf één locatie meerdere gaten. Wanneer men vanaf één boorlocatie na een overgangsgebied onderling in hoofdzaak evenwijdige gaten boort, kan met een gering aantal boringen reeds de bodem van een groot gebied verdicht worden. Zo kan bij een afstand van 30 m in horizontale richting tussen twee evenwijdige boorgaten en boorgatlengten van 1000 m de 15 bodem in een gebied met een oppervlakte van 60.000 m2 worden verdicht. Voor bepaalde toepassingen kunnen de evenwijdige gaten ook boven elkaar in plaats van naast elkaar worden geboord.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm boort men vanaf één boorlocatie in hoofdzaak radiaal uitgaande gaten. Ook op deze wijze is het mogelijk door een geschikte keuze van de plaats van de springladingen in de boorgaten met een zeer klein aantal boringen een relatief groot gebied te stabiliseren.

20 In een verdere voordelige uitvoeringsvorm, waarin men als het ware verborgen dammen aanbrengt in de te stabiliseren bodem, boort men eerst een of meer gaten in een eerste richting, brengt men springladingen aan in elk boorgat en brengt men de springladingen tot ontploffing, waarna men vanuit een boorlocatie op de aldus verdichte bodem (een ”dam”) een of meer gaten in een tweede richting onder een vooraf bepaalde hoek met de eerste richting boort. Deze hoek zal in het algemeen ongeveer 90° zijn.

25 Voor het verdichten van de bodem in een uitgestrekt gebied gaat men bij voorkeur zodanig te werk, dat men vanuit verschillende boorlocaties gaten in de eerste richting in hoofdzaak loodrecht op de verbindingslijn tussen de boorlocaties boort, springladingen in elk boorgat aanbrengt en de springladingen tot ontploffing brengt, en men vervolgens vanuit boorlocaties op de aldus verdichte bodem gaten boort in de tweede richting in hoofdzaak loodrecht op de eerste richting. Op deze wijze wordt in de bodem een regelmatig 30 raster van springladingen aangebracht.

Tevens omvat de uitvinding een installatie die kennelijk geschikt is voor het verdichten van een bodem volgens de voorgaand beschreven werkwijze.

De boorgaten zoals genoemd in dit document reiken tot onder het peil van het in de bodem aanwezige grondwater, en de springladingen worden onder het grondwaterpeil in de bodem geplaatst en tot ontploffing 35 gebracht. Onder de aanduiding "springlading” is een geschikt ontstekingsmechanisme mee inbegrepen, bijvoorbeeld een draadloos, vanaf het bodemoppervlak te bedienen ontsteking. Er kan echter ook zijn voorzien in op zichzelf bekende, naar het bodemoppervlak, i.c. de boorlocatie, leidende draden waardoor een springlading met behulp van een elektrisch signaal tot ontploffing kan worden gebracht 40 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: figuur 1 een grafiek is welke het verband toont tussen de grootte van de deeltjes in de bodem en de grootte-verdeling daarvan; figuur 2 schematisch en perspectivisch de werkwijze voor het met behulp van springladingen verdichten van een bodem volgens de uitvinding illustreert; 45 figuren 3 en 4 een schematische dwarsdoorsnede van een bodem tonen, waarin door middel van horizontale boringen springladingen zijn aangebracht; figuur 5 schematisch en in bovenaanzicht een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding illustreert; figuur 6 schematisch en in bovenaanzicht een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 50 uitvinding illustreert; figuur 7 schematisch en in bovenaanzicht nog een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding illustreert; figuren 8 en 9 schematisch en in bovenaanzicht verschillende fasen van weer een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding illustreren; 55 figuur 10 schematisch in dwarsdoorsnede een samenstel van boorstangen toont voor het uitvoeren van de horizontale boring; figuur 11 het samenstel van boorstangen volgens figuur 10 in een andere fase van het boorproces toont; 3 194337 figuur 12 het aanbrengen van springladingen in esn horizontaal geboord boorgat illustreert figuur 13 schematisch het aanbrengen van een aantal onderling verbonden springladingen in een boorgat illustreert; en figuur 14 schematisch en in dwarsdoorsnede het aanbrengen van springladingen in een boorgat 5 illustreert

In de verschillende figuren hebben gelijke verwijzingscijfers betrekking op gelijke onderdelen of onderdelen met een gelijke functie.

In de grafiek volgens figuur 1 is langs de horizontale as de diameter van bodemdeeltjes, uitgedrukt in 10 mm, uitgezet, en langs de verticale as het percentage van de totale massa van een bodemmonster bij zeving. Wanneer de bodemsamenstelling zodanig is, dat de deeltjesgrootte in het grijze gebied tussen de beide in de grafiek ingetekende krommen ligt, kan de bodem als instabiel worden beschouwd.

Na het met behulp van een boorinstallatie 14 aanbrengen van een enkele horizontale boring volgens figuur 2 die leidt tot een boorgat 12, worden in het boorgat 12 een groot aantal springladingen 16 aange-15 bracht, die vervolgens tegelijkertijd of in een vooraf bepaalde tijdsvolgorde tot ontploffing kunnen worden gebracht. De boorinstallatie 14 bevindt zich in een gebied met een stabiele bodem op een afstand s vanaf een gebied met een instabiele bodem dat zich in figuur 2 ter linkerzijde van een met een streeplijn aangeduid vlak uitstrekt.

In figuren 3 en 4 is een talud 20 afgebeeld dat grenst aan een meer 22. Het grondwaterpeil in de bodem 20 van het talud 20 is met het verwijzingscijfer 24 aangeduid. De boorinstallatie 14 is in figuur 3 in een veilig gebied, aangeduid met s, opgesteld, en bevindt zich in figuur 4 op een vaartuig 26 in het meer 22, d.w.z. eveneens op een veilige locatie. In plaats van vanaf een vaartuig 26 kan ook vanaf een natuurlijk of kunstmatig eiland worden geboord. In het met e aangeduide gebied waarin de bodem verdicht dient te worden, worden vanuit de boorinstallatie 14 een of meer horizontale boringen uitgevoerd, resulterend in 25 boorgaten 28 en/of 30, in welke boorgaten vervolgens springladingen 32 worden geplaatst en tot ontploffing worden gebracht Daarbij behoeft de boorinstallatie 14 niet buiten bedrijf genomen en/of verplaatst te worden.

In de in figuur 5 geïllustreerde werkwijze zijn van rechts naar links in de figuur gaande achtereenvolgens op boorlocaties 40a, 40b, 40c en 40d respektieve gaten 42a, 42b, 42c en 42d geboord, waarin springladin-30 gen respectievelijk 44a, 44b, 44c en 44d zijn aangebracht. De boorinstallatie 14 bevindt zich op locatie 40e voor het boren van een volgend gat 42e. Alle boorlocaties 40a-40e bevinden zich in een met s aangeduid veilig gebied met een stabiele bodem, op voldoende afstand van een met e aangeduid gebied met een instabiele, te verdichten bodem. Uit figuur 5 blijkt, dat met een beperkt aantal evenwijdige horizontale boringen een groot gebied verdicht kan worden. De boorinstallatie 14 behoeft slechts een gering aantal 35 malen naar een volgende locatie verplaatst te worden.

In figuur 6 is een volgende werkwijze geïllustreerd, waarbij kan worden volstaan met een nog geringer aantal verplaatsingen van de boorinstallatie 14 dan in de aan de hand van figuur 5 geïllustreerde werkwijze. Vanuit elke booriocatie 46a, 46b en 46c worden meerdere gestuurde horizontale boringen uitgevoerd, in het gegeven voorbeeld drie stuks. Vanuit de booriocatie 46a zijn gaten 48a, 50a en 52a aangebracht en van 40 springladingen 54a voorzien, vanuit booriocatie 46b zijn boorgaten 48b, 50b en 52b aangebracht en voorzien van springladingen 54b, en vanuit locatie 46c, waar de boorinstallatie 14 zich op dat moment bevindt, zijn boorgaten 48c en 50c aangebracht en van springladingen 54c voorzien, terwijl de boring voor een gat 52c juist plaatsvindt.

Figuur 7 illustreert in feite een combinatie van de werkwijzen die zijn besproken aan de hand van figuren 45 5 en 6. Vanuit elk van de locaties 56a, 56b en 56c zijn drie boorgaten (58a, 60a, 62a), (58b, 60b, 62b) en (58c, 60c, 62c) aangebracht, waarin respectievelijk springladingen 64a, 64b en 64c zijn geplaatst. De boorgaten 58a-58c, 60a-60c en 62a-62c lopen in hoofdzaak evenwijdig dankzij de sturing van de horizontale boortechniek, waardoor een zeer gelijkmatige verdeling van de springladingen 64a-64c in de instabiele bodem in het gebied e tot stand gebracht kan worden.

50 Volgens figuur 8 worden in eerste instantie op de reeds aan de hand van figuur 5 beschreven wijze in een gebied e met een instabiele bodem drie "dammen” gevormd vanaf de boorlocaties 66a, 66b respectievelijk 66c. Op de plaats van deze dammen is de bodem dan na het ontploffen van de springladingen 68a, 68b en 68c voldoende stabiel om als nieuwe booriocatie te kunnen dienen. Aldus illustreert figuur 9, hoe op de vanuit booriocatie 66a tot stand gebrachte dam nieuwe boorlocaties 70a kunnen worden gekozen, van 55 waaruit in twee tegenovergestelde richtingen nieuwe boringen kunnen worden verricht voor het verdichten van de bodem naast de dam. Op gelijksoortige wijze worden de vanuit de boorlocaties 66b en 66c gevormde dammen de basis voor boorlocaties 70b respectievelijk 70c.

Claims (13)

194337 4 Figuur 10 toont het voorste gedeelte van een holle stuurboorstang 80, waaromheen coaxiaal een holle wasboorstang 82 is aangebracht. Er wordt op op zich voor de gestuurde horizontale boortechniek bekende wijze een vloeistofstroming tot stand gebracht door de stuurboorstang 80 heen naar het uiteinde daarvan, en in tegengestelde richting door de ruimte tussen de stuurboorstang 80 en de wasboorstang 82 voor het 5 verrichten van een horizontale boring. De sturing van de boring vindt plaats met behulp van een positie-meetinstrument 84, dat zich in de stuurboorstang 80 bevindt. Wanneer het einde van het boorgat is bereikt, wordt de stuurboorstang 80 met het positiemeetinstrument 84 in de richting van pijl 86 teruggetrokken uit de wasboorstang 82, zoals figuur 11 illustreert. Vervolgens wordt door de wasboorstang 82 een leiding 88 met verdeeld aangebrachte explosieven 90, of een drager met continu verdeeld aangebrachte explosieven, 10 ingebracht in de richting van pijl 92, waarna de wasboorstang 82 in de richting van pijl 94 uit het boorgat wordt verwijderd. De leiding 88 met de spingladingen 90 blijft achter in het boorgat, waarbij de springladingen elk op een geschikt tijdstip tot ontploffing kunnen worden gebracht Figuur 13 illustreert, hoe met behulp van een boorinstallatie 14 een in hoofdzaak horizontaal verlopend boorgat 96 in een bodem 98 zodanig is geboord, dat het einde van het boorgat 96 zich bevindt aan het 15 oppervlak van de bodem 98 op een plaats die is aangeduid met het verwijzingscijfer 100. Wanneer een van de voor het boren gebruikte boorstangen op de plaats 100 uit het boorgat 96 tevoorschijn komt wordt het uiteinde van deze boorstang verbonden met het uiteinde van een kabel of leiding 102 waarop of waarin op vooraf bepaalde onderlinge afstanden springladingen 104 zijn bevestigd, of waarin zich continu verdeelde springladingen bevinden. Het terugtrekken van de boorstang uit het boorgat 96 door de boorinstallatie 14 20 wordt aldus op voordelige wijze benut voor het in het boorgat 96 aanbrengen van de springladingen 104. Uitgaande van de in figuur 11 getoonde situatie, waarbij de stuurboorstang 80 uit de wasboorstang 82 is verwijderd, illustreert figuur 14 hoe in de wasboorstang door middel van een vloeistof 106 onder druk een van afdichtingen 107 voorziene springlading 108 in de richting van pijl 110 kan worden verplaatst. De springlading 108 zal hierbij uiteindelijk door het open uiteinde van de wasboorstang 82 in het boorgat 25 terecht komen. Vervolgens kan de wasboorstang 82 over een vooraf bepaalde afstand teruggetrokken worden in de richting van pijl 112, waarna opnieuw een springlading 108 met behulp van een vloeistof onder druk 106 afgezet kan worden in het boorgat. Deze werkwijze kan al naar gelang de behoefte vele malen worden herhaald, waarbij de plaats van het open uiteinde van de wasboorstang 82 telkens de plaats van een springlading 108 in het boorgat bepaalt 30

1. Werkwijze voor het verdichten van een bodem over een voorafbepaald gebied voor het vormen van een 35 in hoofdzaak horizontaal gericht verdichtingsgebied, waarbij in de bodem een of meer gaten worden geboord, in elk boorgat ten minste één springlading wordt aangebracht, en elke springlading tot ontploffing wordt gebracht, met het kenmerk, dat voor het boren van elk gat (12, 28, 30, 42a-e, 48a-c, 50a-c, 52a-c, 58a-c, 60a-c, 62a-c, 96) een gestuurde horizontale boortechniek wordt toegepast, waarbij in het horizontale boorgat (12, 28, 30,42a-e, 48a-c, 50a-c, 52a-c, 58a-c, 60a-c, 62a-c, 96) op vooraf bepaalde onderlinge 40 afstanden óf continu verdeelde springladingen (16,32,44a-d, 54a-c, 64a-c, 68a-c, 90,104,108) worden aangebracht.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het boorgat (12,28, 30,42a-e, 48a-c, SOa-c, 52a-c, 58a-c, 60a-c, 62a-c, 96) na het boren een aantal onderling verbonden, zich op vooraf bepaalde afstanden van elkaar bevindende springladingen (16,32, 44a-d, 54a-c, 64a-c, 68a-c, 90, 104, 108) worden 45 gebracht.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de springladingen (16,32,44a-d, 54a-c, 64a-c, 68a-c, 90,108) vanaf de boorlocatie in het boorgat (12, 28, 30,42a-e, 48a-c, 50a-c, 52a-c, 58a-c, 60a-c, 62a-c) worden geduwd.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de springladingen (16, 32, 44a-d, 54a-c, 64a-c, 50 68a-c, 90,108) door een voor het boren gebruikte holle boorstang (80) worden geduwd, waarna de boorstang (80) uit het boorgat (12, 28, 30, 42a-e, 48a-c, 50a-c, 52a-c, 58a-c, 60a-c, 62ac) wordt teruggetrokken.

5. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het einde van het boorgat (96) zich aan de bodemoppervlakte bevindt, en dat de springladingen (104) vanaf het boorgateinde in het boorgat (96) 55 worden getrokken.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de springladingen (108) door een voor het boren gebruikte boorstang (82) bij het terugtrekken daarvan in het boorgat (96) worden getrokken. 5 194337

7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat na het boren van het gat (36) door een open uiteinde van een holle boorstang (82) heen in het boorgat (96) een springlading (108) wordt afgezet, waarna voorafgaand aan het afzetten van elke volgende springlading (108) de boorstang (82) telkens over een vooraf bepaalde afstand wordt teruggetrokken.

8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men vanaf één boortocatie (40a-c, 46ac, 56a-c, 66a-c, 70a-c) meerdere gaten (12, 28,30,42a-e, 48a-c, 50a-c, 52a-c, 58a-c, 60a-c, 62a-c) boort

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat men vanaf één boortocatie (56a-c) na een overgangsgebied onderling in hoofdzaak evenwijdige gaten (58a-c) boort 10 10. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat men vanaf één boortocatie (46a-c) in hoofdzaak radiaal uitgaande gaten (48a-c) boort

11. Werkwijze volgens conclusie 1 of 8, met het kenmerk, dat men eerst een of meer gaten in een eerste richting boort, springladingen (68a-c) in elk boorgat aanbrengt en de springladingen tot ontploffing brengt en men vervolgens vanuit een boorlocatie (70a-c) op de aldus verdichte bodem een of meer gaten in een 15 tweede richting onder een voorafbepaalde hoek met de eerste richting boort

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat men vanuit verschillende boortocaties gaten in de eerste richting in hoofdzaak loodrecht op de verbindingslijn tussen de boortocaties boort, springladingen in elk boorgat aanbrengt en de springladingen tot ontploffing brengt, en men vervolgens vanuit boortocaties op de aldus verdichte bodem gaten boort in de tweede richting in hoofdzaak loodrecht op de eerste richting.

13. Installatie kennelijk geschikt voor het uitvoeren van d werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies. Hierbij 10 bladen tekening