NL9000498A

NL9000498A - Pile-insertion method in ground - lifts tool and lowers again upon encountering dense sand stratum

Info

Publication number: NL9000498A
Application number: NL9000498A
Authority: NL
Original assignee: Fundamentum Bv
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1991-10-01
Also published as: NL193640C; NL193640B

Abstract

The method inserts or forms a pile in the ground, using a tool rotated and thrust axially into the ground and equipped with a ground-loosening portion such as a spiral blade. At the same time, hardening liquid such as grout is forced under pressure into the spaces above and below the tool, which is left behind to form part of the pile. Part of the grout mixes with the loosened earth. On penetrating or passing through a stratum of sand or gravel-laden sand and of high density, the tool (1) is lifted at least once while it is simultaneously fitted with grout under pressure e to the same height as that for which it is lifted. After this, it is lowered again.

Description

Werkwijze voor het in de grond aanbrengen of vervaardigen van een paal, in het bijzonder een fundatiepaal, alsmede een daarbij toe te passen inrichting.Method for installing or manufacturing a pile in the ground, in particular a foundation pile, and a device to be used therewith.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het in de grond aanbrengen of het in de grond vervaardigen van een paal, in het bijzonder een fundatiepaal, bij welke werkwijze een langwerpig element zoals een stang, koker, buis of profiel, dat is voorzien van ten minste een grond losmakend orgaan, zoals bijvoorbeeld een schroefblad, door rotatie en axiale druk in de grond wordt bewogen, terwijl tegelijkertijd een vloeistof, in het bijzonder een verhardende vloeistof (zoals grout), in de ruimte onder en boven het orgaan wordt geperst, en waarbij het element eventueel achterblijft teneinde deel uit te maken van de paal, en waarbij ten minste een deel van de vloeistof zich mengt met losgemaakte grond.The invention relates to a method for placing in the ground or manufacturing in the ground a pile, in particular a foundation pile, in which method an elongated element such as a rod, tube, tube or profile, which is provided with at least one soil-loosening member, such as, for example, a propeller blade, is moved into the soil by rotation and axial pressure, while at the same time a liquid, especially a hardening liquid (such as grout), is pressed into the space below and above the member, and with the element optionally remaining to form part of the pile, and at least part of the liquid mixing with loosened soil.

Een werkwijze van dit type is bekend om fundatiepalen in de grond te realiseren. Meestal wordt hierbij een buis, die voorzien is van een blad in de grond gedraaid, terwijl tegelijkertijd een verhardende vloeistof door een opening van de buiswand nabij het naar beneden gekeerde vlak van het blad wordt toegevoerd, terwijl de buis en de bladen in de grond achterblijven. Zo is uit het Europese octrooischrift 653^0 een dergelijke werkwijze bekend waarbij een slanke buis wordt gebruikt terwijl de bladen ten opzichte van de buis een grote buitendiameter bezitten en waarbij rondom de buis, over het gebied waar bladen zijn aangebracht, een mantel is aangebracht. De aan de onderzijde van de buis uitstromende verhardende vloeistof vormt langs de buiswand een dikke laag. Deze laag geeft een smerende werking zodat slechts een gering koppel nodig is om de buis met schroefbladen om zijn as te doen draaien, terwijl de laag die zich langs de buiswand uitstrekt het realiseren van een dikke fundatiepaal mogelijk maakt met gebruik van een dunne buis. In nog niet verharde toestand steunt deze vloeistoflaag de wand van het gat, dat immers een diameter heeft die groter is dan die van de buis.A method of this type is known for realizing foundation piles in the ground. Typically, a tube equipped with a blade is rotated into the soil, while a hardening liquid is simultaneously fed through an opening of the tube wall near the downward-facing face of the blade, while the tube and blades remain in the soil . For example, European patent 653 ^ 0 discloses such a method in which a slender tube is used while the blades have a large outer diameter relative to the tube and in which a jacket is arranged around the tube, over the area where blades are arranged. The hardening liquid flowing out at the bottom of the tube forms a thick layer along the tube wall. This layer provides a lubricating effect so that only a small amount of torque is required to rotate the tube with screw blades around its axis, while the layer extending along the tube wall makes it possible to realize a thick foundation pile using a thin tube. In a not yet hardened state, this layer of liquid supports the wall of the hole, which after all has a diameter larger than that of the pipe.

De onderhavige uitvinding wil zich niet beperken tot het gebied van de werkwijze die wordt geopenbaard in het Europese octrooischrift 653^0. Ook andere werkwijzen waarbij een in de grond dringend element verder in de grond zakt door één of meer grond losmakende organen, onder gelijktijdige toevoer van een vloeistof, zullen met de onderhavige uitvinding kunnen worden verbeterd. Zo kan het element aan het einde van de werkwijze omhoog worden getrokken, terwijl gedurende het optrekken een verhardende vloeistof wordt toegevoerd. Ook blijft de uitvinding niet beperkt tot het in de grond aanbrengen van palen, hoewel de verdere beschrijving hierop wordt toegespitst. Echter ook bij het voor andere doeleinden in de grond aanbrengen van palen kan met voordeel gebruik worden gemaakt van de onderhavige uitvinding.The present invention is not to be limited to the scope of the method disclosed in European Patent Specification 653-130. Also other methods in which an earth-penetrating element sinks further into the ground through one or more soil loosening members, while simultaneously supplying a liquid, can be improved with the present invention. For example, the element can be pulled up at the end of the process, while a hardening liquid is supplied during the drawing-up. The invention is also not limited to the installation of piles in the ground, although the further description will focus on this. However, the present invention can also advantageously be used for placing piles in the ground for other purposes.

Voor een stabiele fundering is het nodig dat het ondereind van de fundatiepalen in een stabiele laag van de bodem zit. Dit is veelal een dikke zandlaag of grindhoudende zandlaag, waarin het ondereind van de fundatiepalen tot een bepaalde diepte steekt.For a stable foundation it is necessary that the bottom end of the foundation piles is in a stable layer of the bottom. This is usually a thick sand layer or gravel-containing sand layer, into which the bottom end of the foundation piles protrudes to a certain depth.

De stabiliteit van een zandlaag wordt bepaald door de compacte structuur daarvan. Zeer compact betekent groot draagvermogen. Deze compacte structuur heeft ook een nadeel. Bij het boren in een dergelijke zandlaag kost het zeer veel moeite zand los te maken. De bladen of dergelijke organen krabben het zand slechts langzaam weg. Hierdoor kost het in de grond aanbrengen van een paal op de in de inleiding beschreven manier veel tijd.The stability of a sand layer is determined by its compact structure. Very compact means great carrying capacity. This compact structure also has a drawback. When drilling in such a sand layer, it takes a great deal of effort to loosen sand. The blades or similar organs only slowly scratch the sand away. As a result, installing a pile in the ground in the manner described in the introduction takes a lot of time.

Doel van de onderhavige uitvinding is een werkwijze te verschaffen waarmee palen, in het bijzonder fundatiepalen, sneller in de grond op diepte kunnen worden gebracht.The object of the present invention is to provide a method with which piles, in particular foundation piles, can be deepened more quickly in the ground.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat bij het penetreren van respectievelijk bewegen door een zand- of grindhoudende zandlaag met grote dichtheid het element ten minste eenmaal wordt opgetild onder gelijktijdige vulling onder druk met de vloeistof van het traject waarover het element wordt getild, waarna het element weer wordt neergelaten.This object is achieved according to the invention in that when penetrating or moving through a sand or gravel-containing sand layer with high density, the element is lifted at least once under simultaneous filling under pressure with the liquid of the path over which the element is lifted, after which it is element is lowered again.

Door deze maatregel wordt er voor gezorgd dat tijdens het optillen van het element met de grond losmakende organen het zand voldoende belast blijft. Hierdoor vermindert de draagkracht van het zand niet, terwijl verrassenderwijze het losmaken van het zand na het weer neerlaten gemakkelijker gaat. Hierdoor kan sneller de gewenste diepte in de dragende zandlaag worden bereikt.This measure ensures that during the lifting of the element with the soil-loosening members the sand remains sufficiently loaded. This does not reduce the bearing capacity of the sand, while surprisingly loosening the sand after lowering is easier. This allows the desired depth in the load-bearing sand layer to be reached more quickly.

Om er voor te zorgen dat het traject tijdens het optillen van het element zodanig voldoende snel wordt gevuld dat ontspanning van het zand beperkt blijft of niet optreedt, verdient het de voorkeur dat zich in de buurt van het ondereind van het element een bufferruimte bevindt, die gevuld is met een voldoend grote massa vloeistof onder druk, dat snel in het traject kan stromen, zodanig dat de druk onder het orgaan in wezen behouden blijft.In order to ensure that the path during filling of the element is filled sufficiently quickly that relaxation of the sand is limited or does not occur, it is preferable to have a buffer space in the vicinity of the lower end of the element, which is filled with a sufficiently large mass of pressurized liquid that can flow rapidly in the range such that the pressure under the member is essentially maintained.

De uitvinding betreft eveneens een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze, bijvoorbeeld in de vorm van een buis, koker of pro fiel, aan één einde voorzien van ten minste één dwars op de axiale richting gericht en buiten de buitenomtrek van de buis uitstekend grond losmakend orgaan, zoals een blad en van ten minste één uitstroomopening voor de vloeistof in de buurt van het of de grondlosmakende organen, zoals bekend uit bijvoorbeeld het Europese octrooischrift 653^0, welke inrichting overeenkomstig de uitvinding zodanig is uitgevoerd, dat, gezien in bovenaanzicht tussen de grond losmakende organen onderling en/of in de grond losmakende organen zelf, en/of tussen de buitencontouren van die organen en de cirkelvormige omhullende daarvan zich doorlaatopeningen bevinden.The invention also relates to a device for carrying out the method, for instance in the form of a tube, tube or profile, provided at one end with at least one oriented soil transverse to the axial direction and loosening soil protruding outside the outer circumference of the tube. member, such as a blade and at least one outflow opening for the liquid in the vicinity of the or the soil-loosening members, as known from, for example, European patent 653 ^ 0, which device according to the invention is designed such that, viewed in top view between the soil-loosening members mutually and / or the soil-loosening members themselves, and / or passage openings between the outer contours of those members and the circular envelope thereof.

Het probleem van een te doorboren of te penetreren compacte laag doet zich altijd voor op een zekere diepte. De rondom de buis gevormde kolom van bijvoorbeeld bentoniet of grout veroorzaakt dus onderin een druk. De doorstroom- of doorlaatopeningen moeten nu zodanig zijn, dat bij het optillen van' de buis deze kolom als het ware op zijn plaats blijft. De uitstekende grond losmakende organen bewegen dan door de vloeistof omhoog zonder de druk daarvan wezenlijk te verstoren.The problem of a compact layer to be pierced or penetrated always occurs at a certain depth. The column of bentonite or grout, for example, formed around the tube thus causes pressure at the bottom. The through-flow or passage openings must now be such that this column, as it were, remains in place when the tube is lifted. The protruding soil loosening members then move up through the liquid without substantially disturbing its pressure.

Past men de op zichzelf bekende bladen toe die ter weerszijden van de buis staan onder tegengesteld scherpe hoeken met de langsas van de buis en die elk in bovenaanzicht niet meer dan de halve omtrek van de buis omvatten, dan kan volgens de uitvinding elk blad aan ten minste één der uiteinden schuin onder een hoek met de radiaal zijn weggesneden en/of het andere uiteinde van het betreffende blad naar beneden zijn omgebogen. Bij voorkeur is het ondereind van elk blad naar beneden omgebogen en wel bij voorkeur ter plaatse van de onderrand van de inrichting. Deze omgebogen rand vormt een schraaprand. De ombuiging vergroot de doorlaat en schraapt als de inrichting weer naar beneden gaat. Bij voorkeur is de hellingshoek van de bladen met de langsas van de buis kleiner dan 65°. De bladen staan dan steiler dan bij de bekende inrichting waarbij de hoek met de langsas ongeveer 75° bedraagt.If the blades known per se are used, which are arranged on either side of the tube at opposite sharp angles to the longitudinal axis of the tube and which in top view each comprise no more than half the circumference of the tube, according to the invention each blade can be at least one of the ends is cut obliquely at an angle to the radial and / or the other end of the blade concerned is bent downwards. Preferably, the lower end of each blade is bent downwards, preferably at the lower edge of the device. This bent edge forms a scraping edge. The bend increases the passage and scrapes when the device goes down again. Preferably the angle of inclination of the blades with the longitudinal axis of the tube is less than 65 °. The blades are then steeper than in the known device, the angle with the longitudinal axis being about 75 °.

Opgemerkt wordt dat het principe van de uitvinding ook kan worden toegepast wanneer overeenkomstig de niet vóórgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 8900733 een gat wordt geboord, terwijl als vloeistof bentoniet wordt toegevoerd dat de gatwand steunt, voordat een verhardende vloeistof wordt toegevoerd om het bentoniet te vervangen. Bentoniet heeft ook een zodanig hoge soortelijke massa dat tijdens de optilbewe-ging de compactheid van de zandwand rondom het ondereinde behouden blijft.It is noted that the principle of the invention can also be applied when a hole is drilled in accordance with the non-prepublished Dutch patent application 8900733, while bentonite is supplied as liquid supporting the hole wall before a hardening liquid is supplied to replace the bentonite. Bentonite also has such a high specific mass that the compactness of the sand wall around the bottom end is maintained during the lifting movement.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren nader worden verduidelijkt.The invention will now be explained in more detail with reference to the figures.

Fig. 1 toont een zijaanzicht van een element voor een fundatiepaal voor de werkwijze van de onderhavige uitvinding.Fig. 1 shows a side view of a foundation pile element for the method of the present invention.

Fig. 2 toont een bovenaanzicht hiervan.Fig. 2 shows a top view of this.

Fig. 3 toont een zijaanzicht van een andere voorkeursuitvoering van een element voor een fundatiepaal voor de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.Fig. 3 shows a side view of another preferred embodiment of a foundation pile element for the method of the present invention.

Fig. 1 toont een element 1, in dit geval een buis, waarop aan weerszijden onder tegengestelde hoeken twee bladen 2,3 zijn aangebracht. Onder blad 3 bevindt zich een uitstroomopening 4 waardoorheen vloeistof uit de holte van de buis 1 in de grond kan worden geperst. Deze opening 4 kan ook op andere plaatsen zijn aangebracht en er kunnen er zelfs meer van zijn, mits de vloeistof in staat kan zijn te mengen met het door de bladen 2,3 losgemaakte zand. Onder de buis 1 kan bijvoorbeeld een voorloper of snijorgaan 5 zijn aangebracht, met een kleinere werkzame diameter dan die van de bladen 2,3· De bladen 2,3 zullen bij de rotatie van de buis 1 rond zijn as werken als grond losmakende organen. Grond wordt aan de onderzijde van de bladen 2,3 en eventueel het snijorgaan 5 losgemaakt, vervolgens vermengd met de vloeistof uit de uitstroomopening 4. Aldus wordt een gebied 6 gevormd in de bodem, waarvan de buitenste contour in de tekening is aangeduid met een streep-stiplijn.Fig. 1 shows an element 1, in this case a tube, on which two blades 2,3 are arranged on opposite sides at opposite angles. Under leaf 3 there is an outflow opening 4 through which liquid can be pressed from the cavity of the tube 1 into the ground. This opening 4 can also be provided in other places and there may be even more of them, provided that the liquid can be able to mix with the sand released by the blades 2,3. For example, a precursor or cutter 5 may be arranged under the tube 1, having a smaller effective diameter than that of the blades 2,3. The blades 2,3 will act as soil loosening members when the tube 1 rotates about its axis. Soil is loosened on the underside of the blades 2,3 and possibly the cutting member 5, then mixed with the liquid from the outflow opening 4. Thus, an area 6 is formed in the bottom, the outer contour of which is indicated in the drawing by a stripe dotted line.

In het getoonde geval zijn de bladen 2,3 half cirkelvormig, waardoor hun verticale projectie ten gevolge van de stand die zij innemen ten opzichte van de buis, elliptisch is. Dit is goed te zien in het bovenaanzicht in fig. 2. Bij het roteren van de buis 1 rond zijn as zullen de bladen 2,3 een cirkelvormig gebied 6 in de grond vormen. In fig. 2 is te zien, dat reeds door de stand van de halfcirkelvormige bladen 2,3 een doorstroomopening tussen de gebiedsgrens en de bladen ontstaat, waardoorheen het vloeibare mengsel vanuit de bufferruimte tot onder de bladen 2,3 kan stromen. Voor de werking van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is het aan te bevelen grotere door-stroomopeningen toe te passen.In the case shown, the blades 2,3 are semicircular, so that their vertical projection due to the position they take with respect to the tube is elliptical. This is clearly seen in the top view in fig. 2. When the tube 1 is rotated about its axis, the blades 2,3 will form a circular area 6 in the ground. It can be seen in Fig. 2 that already through the position of the semicircular blades 2,3 a flow-through opening is created between the area boundary and the blades, through which the liquid mixture can flow from below the buffer space 2,3. For the operation of the method according to the present invention it is recommended to use larger through-flow openings.

Extra doorstroomopeningen kunnen worden gecreëerd door een deel van het blad weg te snijden (7), of om te buigen (8). Indien de onderste randen zijn omgebogen, zoals in fig. 1 en 2 wordt getoond, ontstaat een extra werkzaam effect doordat deze rand de grond extra bewerkt. Zoals is weergegeven in fig. 1, verdient het de voorkeur om bij gebruik van een voorloper of snijorgaan 5 de bladeinden ter hoogte van de onderrand van de buis 1 te buigen.Additional flow openings can be created by cutting (7) or bending (8) a part of the blade. If the bottom edges are bent, as shown in fig. 1 and 2, an extra effective effect is created because this edge works the soil extra. As shown in Fig. 1, it is preferable to bend the blade ends at the lower edge of the tube 1 when using a precursor or cutter 5.

In plaats van het bewerken van de einden van de bladen 2,3, is het ook mogelijk om gaten 9 hierin aan te brengen. Eveneens kunnen deze gaten 9 worden gecombineerd met af gesneden (7)» of omgebogen (8) bladeinden.Instead of machining the ends of the blades 2,3, it is also possible to make holes 9 therein. These holes 9 can also be combined with cut (7) »or bent (8) blade ends.

In fig. 1 staan de bladen onder een hoek α met de hartlijn van de buis 1, welke hoek ongeveer 45° is.In Fig. 1, the blades are at an angle α to the centerline of the tube 1, which angle is approximately 45 °.

Fig. 3 toont een andere voorkeursuitvoering van de onderhavige uitvinding, waarbij de bladen 2,3 schroeflijnvormig verlopen. Deze bladen zijn op een buis 1 aangebracht. Voor het overige geldt hetzelfde als bij fig. 1.Fig. 3 shows another preferred embodiment of the present invention, wherein the blades 2,3 are helical. These blades are mounted on a tube 1. Otherwise, the same applies as in fig. 1.

Door het rond zijn as roteren van de buis 1 wordt een cirkelvormig gebied 6 in de grond gemaakt. Nu is tussen de buitencontour van de bladen 2,3 en het gebied 6 geen ruimte aanwezig. Door gaten 9 aan te brengen in de bladen 2,3 is het nu mogelijk dat het vloeibare mengsel uit de buffer die zich boven de onderzijde van de bladen 2,3 bevindt, naar onderen kan stromen.By rotating the tube 1 about its axis, a circular area 6 is made in the ground. Now there is no space between the outer contour of the blades 2,3 and the area 6. By making holes 9 in the blades 2,3, it is now possible for the liquid mixture to flow down from the buffer located above the underside of the blades 2,3.

Voorts kunnen onder de bladen 2, 3 snijtanden 10 uitsteken die, evenals de voorloper 5» het bewerken van de grond vergemakkelijken. Tevens kunnen op de buis 1 één of meer verdikkingen 11 aan het ondereinde onder de bladen 2, 3 worden aangebracht, die ten doel hebben de de buis omringende grond van de buiswand te drukken, zodat boven deze verdikkingen gemakkelijker grout langs de buiswand kan stromen. Snijtanden 10 en verdikkingen 11 kunnen natuurlijk ook op de in fig. 1 en 2 beschreven uitvoeringsvorm en andere uitvoeringsvormen worden aangebracht.Furthermore, incisors 10 can protrude under the blades 2, 3, which, like the precursor 5, facilitate the working of the soil. Also, one or more thickenings 11 can be arranged on the tube 1 at the lower end below the blades 2, 3, the purpose of which is to press the soil surrounding the tube from the tube wall, so that grout can flow more easily along the tube wall above these thickenings. Incisors 10 and bulges 11 can of course also be applied to the embodiment described in Figures 1 and 2 and other embodiments.

Het dient duidelijk te zijn dat de onderhavige uitvinding zich niet beperkt tot hetgeen hierboven is beschreven. Kenmerkend voor de uitvinding is, dat door het periodiek heffen van een element met grond losmakende organen, waarbij het optiltraject onder druk wordt gevuld met een vloeistof, de bewerkbaarheid van het zand onder de grondlosmakende organen is toegenomen terwijl de draagkracht van de zandlaag niet is verminderd. Dit vindt zijn waarschijnlijke verklaring daarin, dat de samenpakking van de grond onder het element wel iets, maar rondom het ondergedeelte van het element niet wordt verbroken. Een compacte zandlaag kan aldus sneller worden doorboord, terwijl penetratie in de dragende zandlaag sneller plaatsvindt zonder dat het draagvermogen van deze laag daalt.It is to be understood that the present invention is not limited to what has been described above. Characteristic of the invention is that by periodically lifting an element with soil loosening members, wherein the lifting path is filled under pressure with a liquid, the workability of the sand under the soil loosening members has increased, while the bearing capacity of the sand layer has not been reduced . This is probably explained by the fact that the compaction of the soil under the element is slightly broken, but not around the lower part of the element. A compact sand layer can thus be pierced more quickly, while penetration into the supporting sand layer takes place faster without the bearing capacity of this layer decreasing.

Claims

Method for placing in the ground or manufacturing in the ground a pile, in particular a foundation pile, in which method an element, which is provided with at least one soil-loosening member, such as for instance a screw blade, by rotation and axial pressure is moved into the ground, while simultaneously squeezing a liquid, especially a hardening liquid (such as grout), into the space below and above the member and possibly leaving the element to form part of the pile, and wherein at least part of the liquid mixes with the loosened soil, characterized in that the element (1) is lifted at least once when penetrating or moving through a sand layer or gravel-containing sand layer with high density under simultaneous filling under pressure with the liquid of the track over which it is lifted, after which the element is lowered again.

Method according to claim 1, characterized in that the path during the lifting of the element (1) is filled by the liquid from a buffer space near the lower end of the element, such that the pressure under the element is essentially is preserved.

Method according to claim 2, wherein the element is a tube provided with soil loosening members protruding outside the circumference circumferentially of the axial direction, characterized in that the buffer space is formed by the part outside the tube (1) that is above the ground loosening organs.

Device, such as a tube, tube or profile, for carrying out the method according to claim 1, 2 or 3, which device comprises at least one soil-loosening member extending transversely of the axial direction and protruding beyond the outer circumference. at least one outflow opening for the liquid located in the vicinity of the soil-loosening members, characterized in that the soil-loosening member (2,3) is designed such that, seen in plan view, the soil loosening members mutually and / or in the soil loosening members themselves, and / or openings between the outer contours of the soil loosening members and the circular envelope thereof.

Device according to claim 4, provided with two blades, which are arranged on opposite sides of the device at opposite acute angles to the longitudinal axis of the device and each in top view does not comprise more than half the circumference of the device, characterized in that each blade (2,3) at least one of its ends (7) is cut obliquely at an angle to the radial and / or that the other end (8) of the respective blade (2,3) is bent downwards.

6. Device according to claim 5, characterized in that the lower end of the blade (2,3) is bent (8) and / or the upper end is cut (7).

Device according to claim 6, with a precursor or cutting member on the underside with a smaller effective diameter, characterized in that the bottom end (8) is bent downwards at the lower edge of the device (1).

8. Device as claimed in claim 5. 6 or 7, characterized in that the blades make an angle with the longitudinal axis of the tube which is smaller than 65 '.

Device according to one or more of claims 4-8, characterized in that at the end thereof one or more cutting teeth (10) are arranged under the blades (2, 3).

10. Device according to one or more of claims 4-9 », characterized in that at the end thereof one or more bosses (11) are arranged on the outside under the blades (2, 3).