NL8402591A

NL8402591A - Foundation pile formation method - involves leaving lower part of shaft with extended cutters in ground as reinforcement

Info

Publication number: NL8402591A
Application number: NL8402591A
Authority: NL
Original assignee: Hollandsche Betongroep Nv
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1986-03-17

Abstract

The method forms a foundation pile in the ground, a rotary shaft under vertical pressure being inserted in the latter. When a load-supporting stratum is reached, the earth near the shaft bottom is mixed, by extensible rotary cutters, with a hardening grout delivered into it. After mixing, the lower part of the shaft (2), together with the extended cutters (7,8,9) is left behind in the ground, the cutters forming a reinforcement for the foundation or foot formed after hardening.

Description

NO 32499 jj-"NO 32499 yy- "

Werkwijze en inrichting voor het in de grond vervaardigen van een fundatie respectievelijk fundatiepaal.Method and device for manufacturing a foundation or foundation pile in the ground.

De uitvinding heeft in de eerste plaats betrekking op een werkwijze voor het in de grond vervaardigen van een fundatie respectievelijk fun-5 datiepaal, waarbij een schacht roterend en onder verticale druk in de grond wordt gevoerd en vervolgens, nadat een draagkrachtige laag is l bereikt, de grond in de ruimte, die zich nabij het ondereinde van de * ï schacht bevindt en die is gelegen in de dragende laag, met naar buiten toe beweegbare snijorganen door rotatie van de snijorganen om de verti-10 cale hartlijn van de schacht wordt gemengd met een tegelijkertijd toegevoerde verhardbare massa, zoals grout.The invention relates in the first place to a method for manufacturing a foundation or foundation pile in the ground, wherein a shaft is introduced into the ground in a rotating manner and under vertical pressure and then, after a load-bearing layer has been reached, the soil in the space, which is located near the lower end of the shaft and which is located in the supporting layer, with outwardly movable cutting members by rotation of the cutting members about the vertical axis of the shaft is mixed with a curable mass, such as grout, fed simultaneously.

Een dergelijke werwkijze is bekend uit bijvoorbeeld de ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage 7907105.Such a method is known from, for example, Dutch Patent Application 7907105 laid open to public inspection.

Volgens deze bekende werkwijze wordt een schacht in de grond ge-15 draaid en gedrukt, welke schacht aan het ondereinde is voorzien van een vertanding. Heeft deze schacht een dragende laag bereikt dan wordt via de schacht een avegaar ingevoerd en wanneer deze voldoende diepte heeft bereikt wordt via de holle as van de avegaar grout toegevoerd, waarbij de avegaar weer enigszins omhoog wordt gedrukt. Vervolgens wordt de 20 avegaar verwijderd en wordt via de schacht een as neergelaten met radiaal expandeerbare snijorganen, die bij rotatie van de as radiaal naar buiten worden gezwenkt in een gebied, dat ligt in de dragende laag, doch onder de inmiddels over een zekere afstand opgetrokken schacht. Tijdens de rotatie van deze snijorganen wordt tegelijkertijd grout toegevoerd, 25 zodat de aanwezige grond met de reeds aanwezige en verder toegevoerde grout wordt vermengd. Vervolgens wordt de as met snijorganen teruggetrokken, een wapening neergelaten en wordt de schacht onder gelijktijdig trekken van de schacht gevuld met beton. Op deze wijze ontstaat een fundatiepaal. Deze bekende werkwijze is zeer gecompliceerd.According to this known method, a shaft is rotated and pressed into the ground, which shaft is provided with a toothing at the bottom end. When this shaft has reached a supporting layer, an auger is introduced via the shaft and when it has reached sufficient depth, grout is supplied via the hollow shaft of the auger, whereby the auger is again pushed up slightly. Subsequently, the auger is removed and an shaft is lowered via the shaft with radially expandable cutters, which are pivoted radially outwardly when the shaft rotates in an area lying in the supporting layer, but underneath the meanwhile drawn up a certain distance shaft. During the rotation of these cutting members, grout is simultaneously supplied, so that the soil present is mixed with the already present and further supplied grout. Then the shaft with cutting members is withdrawn, a reinforcement is lowered and the shaft is filled with concrete while the shaft is simultaneously pulled. In this way a foundation pile is created. This known method is very complicated.

30 Bekend zijn ook werkwijzen voor het maken van fundatiepalen, waar bij een van schroefbladen voorziene stalen schacht onder gelijktijdige toevoer van mortel in de grond wordt gebracht. Hierbij zijn echter de dwarsafmetingen van de voet van de paal gelijk aan die van de paal zelf.Methods are also known for making foundation piles, in which a steel shaft provided with screw blades is introduced into the ground with simultaneous supply of mortar. However, the transverse dimensions of the base of the pile are equal to that of the pile itself.

De uitvinding beoogt nu een werkwijze te verschaffen waarmee het 35 mogelijk is de fundatie of fundatiepaal met verbrede voet op aanmerkelijk eenvoudigere wijze te verkrijgen.The invention now aims to provide a method with which it is possible to obtain the foundation or foundation pile with a widened foot in a considerably simpler manner.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt doordat althans 8402591 2 het ondergedeelte van de schacht na het mengen en tesamen met de geëxpandeerde snijorganen in de grond achterblijft en de snijorganen zodanig worden uitgevoerd, dat zij in de geëxpandeerde toestand een wapening vormen voor de na verharding van de massa verkregen fundatie of 5 fundatievoet.This object is achieved according to the invention in that at least 8402591 2 the bottom part of the shaft remains in the ground after mixing and together with the expanded cutting members and the cutting members are designed such that in the expanded state they form a reinforcement for the after-hardening of the mass obtained foundation or foundation foot.

Opgemerkt wordt dat onder "schacht" verstaan kan worden elk lang lichaam of verlengbaar lichaam, dat in de grond kan worden gedraaid en gedrukt, zoals een buis van ronde, vierkante of andere doorsnede en van elk geschikt materiaal, zoals staal of beton.It is noted that "shaft" is understood to mean any long body or extensible body that can be turned and pressed into the ground, such as a pipe of round, square or other cross section and of any suitable material, such as steel or concrete.

10 De uitvinding berust dus in wezen op het inzicht dat de snijorganen, die dienden voor het maken van de verbrede voet in de grond achterblijven en tevens functioneren als wapening voor deze voet.The invention is thus essentially based on the insight that the cutters used to make the widened foot remain in the ground and also function as reinforcement for this foot.

Met de werkwijze volgens de uitvinding is het nu op eenvoudige wijze mogelijk een fundatie resp. een fundatiepaal, te vervaardigen, 15 waarbij onder het niveau van de onderkant van de schacht van de fundatiepaal resp. onder het niveau van de op de fundatie te plaatsen constructie een stevige voet is verkregen, bestaande uit het verharde mengsel van grond en grout met daarin de als wapening achtergebleven snijorganen. Deze snijorganen kunnen zeer goedkoop zijn.With the method according to the invention it is now possible in a simple manner to form a foundation or. a foundation pile, to be manufactured, whereby below the level of the bottom of the shaft of the foundation pile resp. below the level of the structure to be placed on the foundation, a sturdy base is obtained, consisting of the hardened mixture of soil and grout with the cutting members left behind as reinforcement. These cutting members can be very cheap.

20 Bij de werkwijze bekend uit de ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage 7907105 is het ook bekend om tijdens het omhoog voeren van de avegaar en tijdens het mengen van grond en grout met de snijorganen het mengsel onder overdruk te houden, waardoor dit in de omgeving doordringt, een afsluiting tegen grondwater teweegbrengt en een 25 compacte voet oplevert. De uitvinding beoogt nu eveneens het mengsel en verhardbare massa na het mengen onder druk te brengen en wel door het oppompen of opblazen van een nabij de snijorganen aangebrachte dichte ballon of balg van flexibel materiaal. Met andere woorden, het mengsel van grond en grout wordt na het mengen, dus na het verkrijgen van de 30 voet, die zich dan nog niet in verharde toestand bevindt, onder overdruk gebracht door het in de ruimte van de voet oppompen van een lichaam, welk lichaam dan in deze toestand kan worden gefixeerd doordat het oppompen plaats vindt met een verhardbare massa.In the method known from Netherlands Patent Application 7907105 laid open to public inspection it is also known to keep the mixture under overpressure during the raising of the auger and during the mixing of soil and grout with the cutting members, so that it penetrates into the environment, creates a barrier against groundwater and yields a compact foot. The invention now also aims to pressurize the mixture and the hardenable mass after mixing, namely by inflating or inflating a dense balloon or bellows of flexible material arranged close to the cutting members. In other words, the mixture of soil and grout is pressurized after mixing, that is, after obtaining the 30 feet, which is not yet in a hardened state, by pumping up a body in the space of the foot, which body can then be fixed in this condition because the inflation takes place with a hardenable mass.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan men zodanig tewerk gaan, 35 dat alleen het ondergedeelte van de schacht met de snijorganen in het boorgat achterblijft en dus deel uitmaakt van de voet, waarna naar boven toe het verkregen boorgat op normale wijze wordt afgewerkt door het aanbrengen van bijvoorbeeld een wapening en het volstorten met beton.In the method according to the invention it is possible to proceed in such a way that only the lower part of the shaft with the cutting members remains in the borehole and thus forms part of the foot, after which the obtained borehole is finished upwards in a normal manner by applying for example, a reinforcement and pouring concrete.

Het is echter ook mogelijk de schacht in zijn geheel in het boorgat 40 achter te laten en na opvulling met verhardend materiaal van althans de 8402591 2 ruimte buiten de schacht deze schacht deel te laten uitmaken van de fundatie.However, it is also possible to leave the shaft in its entirety in the borehole 40 and, after filling with hardening material of at least the space 8402591 2 outside the shaft, to make this shaft part of the foundation.

Alhoewel het bij schroefpalen op zichzelf bekend is de schacht in het boorgat achter te laten, is het met de werkwijze volgens de uitvin-5 ding mogelijk een zeer slanke schacht toe te passen, terwijl de snijor-ganen ook in de niet-geëxpandeerde toestand, zover buiten de buitendiameter van de schacht kunnen uitsteken, dat rondom de schacht een ruime speling ontstaat, die later kan worden opgevuld.Although it is known per se with screw piles to leave the shaft in the borehole, it is possible with the method according to the invention to use a very slender shaft, while the cutters are also in the unexpanded state, so far that the outside diameter of the shaft can protrude, that a large play arises around the shaft, which can be filled up later.

Men kan de boringen op de voor een bepaald projekt voorgeschreven 10 afstand voor fundatiepalen aanbrengen, zodanig, dat tussen de palen geen verdere verbinding in de grond bestaat.The bores can be made at the distance prescribed for foundation piles for a specific project, such that no further connection exists in the ground between the piles.

Het is echter ook mogelijk de boringen op zodanige afstand van elkaar te maken, dat de door menging van grout en grond verkregen voeten op elkaar aansluiten. Dit laatste kan van belang zijn bij een fundatie 15 op een laag, die betrekkelijk dicht onder het maaiveld ligt en waarbij het mogelijk is een aansluitende fundatie te maken met verhoudingsgewijs goedkope apparatuur, die als wapening in de fundatie verloren gaat.However, it is also possible to make the bores at such a distance from each other that the feet obtained by mixing grout and soil connect to each other. The latter may be important for a foundation 15 on a layer, which is relatively close to ground level and where it is possible to make a contiguous foundation with relatively inexpensive equipment, which is lost as reinforcement in the foundation.

De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding en deze inrichting kan in 20 eerste instantie daardoor zijn gekenmerkt, dat de schacht aan zijn ondereinde is voorzien van een in axiale richting verschuifbaar deel, dat is gekoppeld met een via de schacht lopend bedieningsorgaan en de expan-deerbare snijorganen bestaan uit meerdere metalen strippen of staven, die met één einde zijn bevestigd aan de schacht en met het andere einde 25 aan het in axiale richting verschuifbare deel, welke strippen zodanig vervormbaar zijn, dat zij bij een relatieve axiale verplaatsing van de schacht en het deel naar buiten toe bewegen. Door axiale verplaatsing van de schacht en het verschuifbare deel vindt een radiale expansie plaats, waardoor tijdens het draaien van de schacht de strippen 8402591 I --¾ 4 of staven als snijorganen werken, die op deze wijze een menging van grond en grout teweegbrengen in een breed bereik, zodat een grote voet kan worden gevormd. Dé bij voorkeur in verticale vlakken lopende strippen of staven hebben in de geëxpandeerde stand bovendien een vorm, 5 die deze strippen of staven geschikt maakt als wapening van de verkregen voet.The invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention and this device can in the first instance be characterized in that the shaft at its lower end is provided with an axially displaceable part which is coupled to a Shaft-operated actuator and expandable cutters consist of a plurality of metal strips or rods, one end attached to the shaft and the other end 25 to the axially slidable portion, said strips being deformable with a relative axial displacement of the shaft and the part moving outwards. By axial displacement of the shaft and the slidable part, a radial expansion takes place, as a result of which the strips 8402591 I - 8 4 or rods act as cutting members during rotation of the shaft, which in this way cause a mixing of soil and grout in a wide range, so that a large foot can be formed. The strips or bars preferably extending in vertical planes also have a shape in the expanded position, which makes these strips or bars suitable as reinforcement of the obtained foot.

Steken de strippen of staven in de niet-geëxpandeerde toestand buiten de diameter van de schacht uit dan maken zij tijdens het naar beneden brengen van de schacht een ruim boorgat al of niet met 10 gelijktijdige toevoer van grout of dergelijk verhardend materiaal.When the strips or rods in the unexpanded state protrude beyond the diameter of the shaft, they make a large borehole during the lowering of the shaft, with or without the simultaneous supply of grout or the like hardening material.

Constructief is een en ander op verschillende manieren uit te voeren. De strippen kunnen daarbij uit meerdere delen bestaan, die door lassenO£ op andere wijze zijn bevestigd en zodanig zijn'gevormd, dat bij axiale verplaatsing van de schacht en het axiaal daarin of daarop 15 geleide deel een naar buiten zwaaien optreedt.Construction can be done in different ways. The strips may consist of several parts, which are otherwise fixed by welding and which are shaped such that when axially displacement of the shaft and the part guided axially therein or thereon, an outward swinging occurs.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen.The invention will now be further elucidated with reference to the drawings.

Fig. 1 toont schematisch een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding voordat deze in de grond is gebracht.Fig. 1 schematically shows a device for carrying out the method according to the invention before it has been placed in the ground.

20 Fig. 2 toont de inrichting van fig. 1 nadat het in de grond brengen is voltooid en de voet is gevormd.FIG. 2 shows the device of FIG. 1 after the grounding is completed and the base is formed.

Fig. 3 toont een andere uitvoeringsvorm van de inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding tijdens het in de grond brengen en 25 Fig. 4 toont de inrichting van fig. 3 nadat het in de grond brengen is voltooid.Fig. 3 shows another embodiment of the device for performing the method according to the invention during the grounding and FIG. 4 shows the device of FIG. 3 after the grounding is completed.

De in de Figuren 1 en 2 getoonde inrichting bestaat uit een schacht 1 waarin een buis 2 axiaal verschuifbaar is geleid. Deze buis 2 is gekoppeld met een axiaal verlopende staaf of buis 3. De buis 2 heeft een 30 kraag 4 waarmee deze buis ligt tegen het ondereinde van de schacht 1. De buis 2 draagt verder aan het ondereinde radiale schotten 5, die een borende en mengende werking uitoefenen tijdens het in de grond schroeven van de inrichting, alsmede een centrale punt 6, die meewerkt bij het boren en een centrerende werking uitoefent, die ervoor zorgt, dat de 35 inrichting inderdaad verticaal naar beneden beweegt.The device shown in Figures 1 and 2 consists of a shaft 1 in which a tube 2 is guided axially displaceable. This tube 2 is coupled to an axially extending rod or tube 3. The tube 2 has a collar 4 with which this tube lies against the bottom end of the shaft 1. The tube 2 further carries radial partitions 5 at the bottom end, which have a drilling and exert a mixing action during screwing the device into the ground, as well as a central point 6, which assists in drilling and exercises a centering action, which ensures that the device does indeed move vertically downwards.

Op meerdere plaatsen rondom de omtrek van de schacht 1 zijn vervormbare strippen aangebracht, die bestaan uit een lang deel 7 en een kort deel 8 en die met de uiteinden bij 9 aan elkaar zijn gelast. Het boveneinde van de strippen 7-is bij ioaan het ondereinde van de schacht 1 40 vastgelast aan een kraag 12, die op de buis 2 is geleid.Deformable strips, consisting of a long part 7 and a short part 8, which are welded together at 9 at several locations around the circumference of the shaft 1 are provided. The upper end of the strips 7 is welded at the lower end of the shaft 140 to a collar 12 which is guided on the tube 2.

84 0 2 5 9 1 , V' "ί.84 0 2 5 9 1, V '"ί.

55

Tijdens het in de grond brengen van de in fig. 1 getoonde inrichting zal door het iets naar buiten gebogen verloop van de lange stukken 7 een boorgat 13 ontstaan.During the insertion of the device shown in Fig. 1, a borehole 13 will be created due to the slightly bent outward movement of the long pieces 7.

Wordt nu door het naar beneden drukken van de staaf 3 ten opzichte 5 van de schacht 1 de buis 2 verder naar beneden bewogen, zoals getoond in fig. 2, dan worden de einden 9 vrijgegeven en komt de kraag 4 te liggen tegen de kraag 12 en drukt deze dan de buis 2 verder naar beneden waardoor de stukken 8 en 7 van de strippen naar buiten worden gebogen.If by pressing down the rod 3 relative to the shaft 1 the tube 2 is moved further down as shown in fig. 2, the ends 9 are released and the collar 4 comes to lie against the collar 12 and then press the tube 2 further downward, whereby the pieces 8 and 7 of the strips are bent outwards.

Al draaiend ontstaat dan een ruimte waarin zich een mengsel vormt van 10 grout en grond. Is deze ruimte eenmaal gevormd dan kan de rotatie worden stopgezet en kan de ruimte 13 zonodig verder worden opgevuld, dat wil zeggen voorzover deze niet reeds is opgevuld met via de holle schacht 1 toegevoerd grout en is een fundatiepaal ontstaan.While rotating, a space is created in which a mixture of 10 grout and soil is formed. Once this space has been formed, the rotation can be stopped and, if necessary, the space 13 can be further filled, that is, insofar as it has not already been filled with grout supplied via the hollow shaft 1 and a foundation pile has been created.

De schacht 1 kan zijn samengesteld uit secties, die op bekende 15 wijze met elkaar koppelbaar zijn en eventueel ontkoppelbaar kunnen zijn.The shaft 1 can be composed of sections which can be coupled to each other in a known manner and which can optionally be uncoupled.

In de figuren 3 en 4 is een schacht 15 getoond in het ondereinde waarvan axiaal verschuifbaar een buis 16 is geleid, waarvan het ondereinde met radiale platen 17 en centrering 18 op dezelfde wijze is 20 uitgevoerd als bij de inrichting van de figuren 1 en 2. Door de schacht 15 loopt weer een bedieningsstang 19, die aangrijpt op het boveneinde van de buis 16, als aangegeven bij 20.Figures 3 and 4 show a shaft 15 in the lower end of which a tube 16 is axially slidably guided, the lower end of which is provided with radial plates 17 and centering 18 in the same manner as in the device of figures 1 and 2. An operating rod 19 again passes through the shaft 15, which engages the top end of the tube 16, as indicated at 20.

Verdeeld over de omtrek van de schacht 15 zijn strippen 21 aangebracht, die naar buiten toe verlopen volgens een knik 22 en met hun 25 ondereinde zijn vastgelast aan een manchet 23, die vast is bevestigd op het ondereinde van de buis 16. Worden nu de schacht 15 en de manchet 23, van de buis 16 met behulp van de stang 19 naar elkaar toe bewogen, dan zullen de strippen 21 uitbuigen op de wijze als getoond in fig. 4.Divided over the circumference of the shaft 15, strips 21 are provided, which extend outwardly according to a kink 22 and are welded with their lower end to a sleeve 23, which is fixedly attached to the lower end of the tube 16. Now the shaft 15 and the sleeve 23 of the tube 16 moved together with the aid of the rod 19, then the strips 21 will bend in the manner as shown in Fig. 4.

In de ingetrokken stand vormen de strippen een om de schacht 15 30 gelegen holle ruimte 24 en in de geëxpandeerde toestand» getoond in fig.In the retracted position, the strips form a hollow space 24 surrounding the shaft 15 and in the expanded condition shown in FIG.

4, vormen zij een grotere holle ruimte 25, waarin een mengsel van grout en grond ontstaat.4, they form a larger cavity 25, in which a mixture of grout and soil is formed.

Op het ondereinde van de schacht 15 is een flexibele zak 26 bevestigd waarin via een boring 27 grout kan worden gepompt en die na 35 het expanderen van de strippen 21 kan worden opgepompt tot de vorm getoond in fig. 4.A flexible bag 26 is mounted on the bottom end of the shaft 15 into which grout can be pumped via a bore 27 and which can be inflated to the shape shown in Fig. 4 after expanding the strips 21.

Het onder druk zetten van de massa van grond en grout kan echter ook op andere wijze worden gerealiseerd zoals door nainjectie met grout onder druk.Pressurizing the mass of soil and grout can, however, also be realized in other ways, such as by post-injection with grout under pressure.

40 - conclusies - 840253140 - conclusions - 8402531

Claims

1. Method for manufacturing a foundation or foundation pile in the ground, wherein a shaft is introduced into the ground in a rotating manner and under vertical pressure and then, after a load-bearing layer has been reached, the ground in the space, which is located near the bottom end. of the shaft and which is located in the support layer, with outwardly movable cutting elements being mixed by rotating the cutting elements about the vertical axis of the shaft with a hardenable mass, such as grout, supplied at the same time, at least the lower part of the shaft after mixing and together with the expanded cutters remains in the ground and the cutters are designed such that in expanded state they form a reinforcement for the foundation or foundation base obtained after the mass has hardened.

2. Method according to claim 1, wherein the mixture of soil and curable mass (grout) is pressurized after mixing, characterized in that the pressurization takes place by pumping up or inflating a close to the cutting members a sealed balloon or bellows of flexible material fitted and lined with the shaft down.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft 20 remains entirely in the borehole and after filling with hardenable material of at least the space outside the shaft forms part of the foundation.

4. Method as claimed in claim 1, 2 or 3, characterized in that the bores are made at a distance from each other such that the feet obtained by mixing grout and soil are connected to each other.

Device for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the shaft is provided at its lower end with an axially displaceable part, which is coupled to an operating member running via the shaft and the expansion device. Resealable cutting members consist of a plurality of metal strips or rods, which are attached to the shaft with one end and to the axially displaceable part with the other end, which strips are deformable such that with relative axial displacement of the shaft and to be able to move the part outwards. 8402561 7 ^

6. Device as claimed in claim 5, characterized in that the strips or bars protrude outside the outer diameter of the shaft in the retracted position.

Device according to claim 5 or 6, characterized in that the strips each consist of two pieces, one long piece, which is attached at one end to the bottom end of the shaft and the other end to the second shorter piece of which the inwardly facing end is attached to the part guided axially of the shaft and movable therefrom.

8. Device as claimed in claim 5 or 6, characterized in that the strips each consist of a strip or rod running according to a slight arc or kink from top to bottom and outwardly, the upper end of which is on the shaft and the lower end on the axial part guided with respect to the shaft is fixed and tube and part are movable towards each other.

9. Device as claimed in one or more of the foregoing claims 5 to 8, characterized in that the shaft in the vicinity of the cutting members is provided with an inflatable annular bellows surrounding the shaft and sealingly fixed thereto, fixed thereon.

10. Device as claimed in claims 8 and 9, characterized in that the bellows is placed within the strips. 8402591