NO171563B

NO171563B - PROCEDURE TO AA IMPROVE THE STRUCTURAL STRENGTH OF BLOOD EARTH AND MIXING FOR USE IN PERFORMING THE PROCEDURE

Info

Publication number: NO171563B
Application number: NO863311A
Authority: NO
Inventors: Yuichiro Takahashi
Original assignee: Takao Enterprise Co Ltd
Priority date: 1981-03-19
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1992-12-21
Also published as: NO863311L; NO863311D0; NO171563C

Abstract

En fremgangsmåte til av byggemessige årsaker å forbedre blat jord inneholdende organisk materiale anvender en vaeskeblanding til injisering i jorden, hvilken blanding består av sement, vann, bentonitt og sand. Blandingen injiseres på fastsatte steder for å erstatte porsjoner av den blote jord og stivner in situ, mens vann presses ut pga. trykket som oppstår i den omgivende jord, og den omgivende bløte jord blir sammenpresset.A method of improving leaf soil containing organic material for structural reasons uses a liquid mixture for injection into the soil, which mixture consists of cement, water, bentonite and sand. The mixture is injected at designated locations to replace portions of the bare soil and solidifies in situ, while water is forced out due to. the pressure that arises in the surrounding soil, and the surrounding soft soil is compressed.

Description

Oppfinnelsen angår en frejtigangsmåte til forbedring av den strukturelle styrke av bløt jord inneholdende organisk materiale ved injisering av en blanding av sement, bentonitt, vann og et ytterligere materiale i minst en del av jorden og komprimering av jorden slik at vann i hulrom i jorden blir presset ut fra denne og jorden blir såvel avvannet som konsolidert, og en blanding til bruk ved utførelse av fremgangsmåten. The invention relates to a simple method for improving the structural strength of soft soil containing organic material by injecting a mixture of cement, bentonite, water and a further material into at least part of the soil and compacting the soil so that water in cavities in the soil is pressed from this and the soil is both dewatered and consolidated, and a mixture is used when carrying out the method.

Etter hvert som mengden av effektivt utnyttbart land mins-ker pga. ytterligere utbygging av samfunnet (social development), ser det ut til at byggearbeider og landutbygging som man hittil har kunnet utføre på steder med relativt gunstige grunnforhold, gradvis vil støte på begrensninger, idet det blir knappere med slike byggesteder. Dette har ført til videre forskning rettet mot forskjellige metoder til utførelse av byggearbeider og land-utbyggings-prosjekter i områder hvor der er dårlige grunnforhold, og det er funnet at der er et vesentlig behov for å forbedre og konsolidere grunn som er utilfredsstillende. En metode som er alminnelig praktisert for å skaffe sikker og hurtig bygging på slik utilfredsstillende grunn, er en impregneringsmetode hvor et konsoliderende materiale injiseres i og bringes til å impregnere grunnen for drenering av vann og forbedring av grunnen. Den mest vanlige form for slik grunn i Japan er den viskøse type, hvis egenskaper er særlig dårlige hva sammenpressbarhet og styrke angår. Nærmere bestemt utgjør bløte eller svake jordlag (sub-soils) inneholdende organisk materiale såsom torv, bladmuld og viskøs humusjord de største problemer når man skal forsøke å ut-føre et prosjekt i slike områder. Til tross for daglige frem-skritt i teknologi, er det et faktum at de egentlige forhold som råder i slike jordsmonn, ennå ikke er fullt ut forstått. As the amount of effectively usable land decreases due to further development of society (social development), it seems that construction work and land development that has hitherto been able to be carried out in places with relatively favorable ground conditions will gradually encounter limitations, as such building sites become scarcer. This has led to further research aimed at different methods of carrying out construction work and land development projects in areas where there are poor ground conditions, and it has been found that there is a significant need to improve and consolidate ground which is unsatisfactory. A method commonly practiced to provide safe and rapid construction on such unsatisfactory ground is an impregnation method where a consolidating material is injected into and made to impregnate the ground for drainage of water and improvement of the ground. The most common form of such soil in Japan is the viscous type, whose properties are particularly poor in terms of compressibility and strength. More specifically, soft or weak soil layers (sub-soils) containing organic material such as peat, leaf litter and viscous humus soil pose the biggest problems when trying to carry out a project in such areas. Despite daily advances in technology, it is a fact that the actual conditions that prevail in such soils are not yet fully understood.

Med hensyn til den ovenfor nevnte impregneringsmetode fins der tre velkjente teknikker for anvendelse av en slik metode på jordsmonn av den ovennevnte type. Disse er: (1) hulrominjisering hvor det konsoliderende materiale bringes til å trenge inn i mellomrommene eller hulrommene mellom jordpartiklene eller partiklene av organisk materiale, (2) pulsasjonsimpregnering hvor inntrengningen av det konsoliderende materiale inn i de svakere punkter av det bløte jordlag tillates å finne sted på naturlig måte, og (3) pæleimpregnering, hvor det bløte jordlag omrøres til sylindre og deretter blandes med konsolideringsmiddelet, hvorved sylindrene herdner til søylelignende konstruksjoner, slik at den bærende grunn selv skaffer lastbærende støtte i form av herd-nede pæler. With regard to the above-mentioned impregnation method, there are three well-known techniques for applying such a method to soils of the above-mentioned type. These are: (1) cavity injection where the consolidating material is caused to penetrate the spaces or voids between the soil particles or particles of organic matter, (2) pulsation impregnation where the penetration of the consolidating material into the weaker points of the soft soil layer is allowed to find place in a natural way, and (3) pile impregnation, where the soft soil layer is stirred into cylinders and then mixed with the consolidation agent, whereby the cylinders harden into column-like constructions, so that the load-bearing ground itself provides load-bearing support in the form of hardened piles.

Det mest økonomiske og vanligst anvendte impregnerings-materiale er sement som hovedsakelig består av portlandsement eller flyveaskesement. Et slikt materiale er uorganisk og derfor ikke-forurensende, i motsetning til injiserte kjemiske stoffer eller lignende. Det skal imidlertid bemerkes at bruken av sement-baserte impregneringsmaterialer omfatter følgende ulemper i forbindelse med organisk jordsmonn: (I) Herdemekanismen av sement, hvor kalsium utgjør 60% av de samlede bestanddeler, skyldes reaksjonen av kalsiumionet. Dersom grunnen som sementen injiseres i, inneholder organiske bestanddeler, blir disse bestanddeler adsorbert på kalsium-ionene med den uheldige følge at der skjer en reduksjon av se-mentens herdeegenskaper. Sluttresultatet er en markert nedgang i den oppnåelige styrke etter herding. Det er derfor forbudt å utføre sementbehandling i områder hvor den bløte grunn eller jord inneholder store mengder organisk materiale. Følgelig er kalkbehandling blitt brukt som et alternativ til sement, hvilket er velkjent. Ikke desto mindre er det blitt bekreftet at selv bruken av kalk ikke byr på noen fordel i bløt grunn som har et humusinnhold av torv, bladmuld eller lignende på mer enn 0,05%, da den ikke herdner. (II) Da grunn inneholdende organisk materiale er bløt og derfor blottet for sammenholdende egenskaper, støter anstrengel-ser mht. å forbedre pælekonstruksjoner på følgende vanskeligheter : (a) Jordsmonn inneholdende organisk materiale kan for-ventes å by på nesten ingen friksjonsmotstand. Så snart der oppstår en svakhet pga. vibrasjon eller av en annen årsak i et parti av pælen, er der derfor fare for at denne defekt vil føre til en gradvis sammenfalling av grunnen som helhet. (b) Det organiske jordsmonn og pælekonstruksjonen utgjør ikke noe enhetlig legeme og danner derfor ikke et grunnlag av kompositt-typen. Når der utøves en belastning som f.eks. en last, vil derfor belastningen virke bare på pælene, noe som kan The most economical and most commonly used impregnation material is cement, which mainly consists of portland cement or fly ash cement. Such a material is inorganic and therefore non-polluting, in contrast to injected chemical substances or the like. However, it should be noted that the use of cement-based impregnation materials includes the following disadvantages in connection with organic soils: (I) The hardening mechanism of cement, where calcium makes up 60% of the total components, is due to the reaction of the calcium ion. If the ground into which the cement is injected contains organic components, these components are adsorbed on the calcium ions with the unfortunate consequence that there is a reduction in the cement's hardening properties. The end result is a marked decrease in the achievable strength after curing. It is therefore prohibited to carry out cement treatment in areas where the soft ground or soil contains large amounts of organic material. Accordingly, lime treatment has been used as an alternative to cement, which is well known. Nevertheless, it has been confirmed that even the use of lime offers no advantage in soft soil that has a humus content of peat, leaf litter or the like of more than 0.05%, as it does not harden. (II) Since soil containing organic material is soft and therefore devoid of cohesive properties, efforts regarding to improve pile constructions on the following difficulties: (a) Soils containing organic material can be expected to offer almost no frictional resistance. As soon as a weakness occurs due to vibration or for another reason in a part of the pile, there is therefore a danger that this defect will lead to a gradual collapse of the ground as a whole. (b) The organic soil and the pile structure do not form a uniform body and therefore do not form a composite-type foundation. When a load such as e.g. a load, the load will therefore only act on the piles, which can

forårsake ødeleggelse av disse samt markert destabilisering av grunnen i sin helhet. (c) Da der av årsaker som angitt ovenfor under (a) ikke ytes noen assistanse fra friksjonsmotstand, må grunnen rett under pælen bringes til å bære belastningen. Dette kan være en ekstremt uøkonomisk løsning i de tilfeller hvor det bløte jordlag har en betraktelig tykkelse. (III) Metoder til forbedring av organisk grunn ved konsolidering som ikke avhenger av impregnering, er eksemplifisert ved de vanlige metoder i form av (a) dehydratisering og komprimering tilveiebragt ved drenering av den vertikale type, (b) utskiftning, hvor en del av den bløte grunn skiftes ut og (c) dehydratisering og komprimering tilveiebragt ved legging av jord og sand på grunnen til riktig dybde. Det skal imidlertid bemerkes at disse metoder har et felles problem. Nærmere bestemt krever metode (a) og (c) vanligvis anvendelse av en last for å "presse ut" porevannet. Denne vekt skaffes ofte av en sandmatte eller lignende. Sand er også vanligvis det materiale som anvendes ved utskiftning av den jord som fjernes ifølge metode (b). cause destruction of these as well as marked destabilization of the ground as a whole. (c) Where, for reasons stated above under (a), no assistance is provided from frictional resistance, the ground immediately below the pile must be brought to bear the load. This can be an extremely uneconomical solution in cases where the soft soil layer has a considerable thickness. (III) Methods of improving organic soil by consolidation that do not depend on impregnation are exemplified by the usual methods in the form of (a) dehydration and compaction provided by drainage of the vertical type, (b) replacement, where part of the soft soil is replaced and (c) dehydration and compaction provided by placing soil and sand on the soil to the correct depth. However, it should be noted that these methods have a common problem. Specifically, methods (a) and (c) usually require the application of a load to "squeeze out" the pore water. This weight is often provided by a sand mat or similar. Sand is also usually the material used when replacing the soil that is removed according to method (b).

Da bløt grunn inneholdende organisk materiale er sammen-satt av alluvia som har et høyt grunnvannsinnhold, er det åpen-bart at graden av sammensynkning eller setning som kan tilskri-ves lasten, er stor. Når den bløte grunn kontinuerlig utsettes for en last i form av sand, utvikler der seg et mettet, løst sandlag under det grunne grunnvannsspeil. Dersom dette sandlag overstiger en tykkelse på 2 m og dets øvre del er dekket og fastholdt av et fast veidekke, av land preparert for bygging eller av en ikke vanngjennomtrengelig konstruksjon såsom en vis-køs jordskråning langs en vei, kan vibrasjon eller en lignende forstyrrelse av grunnen få et såkalt fluidiseringsfenomen til å inntreffe i det løse sandlag under grunnvannsspeilet som en følge av tiksotropi. Den sterke ustabilitet som følger av en slik fluidisering, kan resultere i total ødeleggelse av hele konstruksjonen. As soft ground containing organic material is composed of alluvia which has a high groundwater content, it is obvious that the degree of subsidence or settlement that can be attributed to the load is large. When the wet ground is continuously exposed to a load in the form of sand, a saturated, loose sand layer develops under the shallow groundwater table. If this sand layer exceeds a thickness of 2 m and its upper part is covered and held in place by a solid road surface, by land prepared for construction or by an impermeable structure such as a viscous earth slope along a road, vibration or a similar disturbance of cause a so-called fluidization phenomenon to occur in the loose sand layer below the groundwater table as a result of thixotropy. The strong instability resulting from such fluidization can result in the total destruction of the entire structure.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen representerer et gjennombrudd i faget og er økonomisk overlegen i forhold til tidligere kjent teknikk, idet kostnadene kan reduseres med mer enn 30% sammenlignet med vanlige metoder. The method according to the invention represents a breakthrough in the field and is economically superior to prior art, as costs can be reduced by more than 30% compared to conventional methods.

Det er derfor en hensikt med oppfinnelsen å skaffe en løsning på de problemer som man støter på når grunnimpregnering anvendes på bløt eller svak grunn som inneholder organisk materiale. It is therefore a purpose of the invention to provide a solution to the problems encountered when ground impregnation is used on soft or weak ground containing organic material.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å gjøre det mulig å anvende lett tilgjengelige, billige materialer. Another purpose of the invention is to make it possible to use readily available, cheap materials.

I henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benyttes der til injisering en blanding som inneholder sement, bentonitt, vann og sand i vektforholdet 1,0 : 0,1-1,5 : 0,5-3,0 : 2,0-8,0. Oppfinnelsen omfatter også en slik blanding. According to the method according to the invention, a mixture containing cement, bentonite, water and sand in the weight ratio 1.0 : 0.1-1.5 : 0.5-3.0 : 2.0-8.0 is used for injection. . The invention also includes such a mixture.

Teknikker til utførelse av oppfinnelsen i praksis vil fremgå tydeligere fra den følgende beskrivelse under henvisning til tegningen. Fig. 1 er et diagram som viser det grunnleggende prinsipp for fremgangsmåten. Fig. 2 er et diagram som viser sammenhengen mellom fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og en vanlig fremgangsmåte. Fig. 3 er et skjematisk diagram av det apparat som anvendes sammen med blandingen ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 er et diagram som viser de tre trinn i den bygge-metode som anvendes sammen med blandingen ifølge oppfinnelsen. De prinsipper som inngår ved forbedring og forsterkning av grunn slik den utføres ved vanlige metoder, kan i store trekk klassifiseres under fire overskrifter: (1) dehydratisering, (2) sammenpressing, (3) konsolidering eller herdning, og (4) utskiftning. Der er mange eksempler på tilfeller hvor man i henhold til vanlig praksis har anvendt forskjellige jordforbed-ringsoperasjoner omfattende enkelte av de ovenfor angitte prinsipper i de enkelte trinn. Techniques for carrying out the invention in practice will appear more clearly from the following description with reference to the drawing. Fig. 1 is a diagram showing the basic principle of the method. Fig. 2 is a diagram showing the connection between the method according to the invention and a conventional method. Fig. 3 is a schematic diagram of the apparatus used together with the mixture according to the invention. Fig. 4 is a diagram showing the three steps in the construction method used together with the mixture according to the invention. The principles involved in the improvement and strengthening of soil as carried out by ordinary methods may be broadly classified under four headings: (1) dehydration, (2) compression, (3) consolidation or hardening, and (4) replacement. There are many examples of cases where, in accordance with common practice, different soil improvement operations have been used including some of the principles stated above in the individual steps.

Fig. 1 viser skjematisk de grunnleggende trekk ved fremgangsmåten. Et kjent, spesielt injiseringsapparat anvendes til gradvis injisering av et utskiftningsmateriale i form av en blanding 12 ved på forhånd utvalgte injiseringspunkter 11 i den bløte organiske jord 13 som skal forbedres. Operasjonen styres slik at man oppnår den ønskede økning i jordstyrke ved de kom-binerte virkninger av sammenpressing, dehydratisering og drenering for hver injiseringsoperasjon, idet sluttresultatet av den del av grunnen hvor utskiftning med den injiserte material-blanding er blitt utført, danner en semikonsolidert utskift-ningskonstruksjon. Fig. 1 schematically shows the basic features of the method. A known, special injection device is used to gradually inject a replacement material in the form of a mixture 12 at previously selected injection points 11 in the soft organic soil 13 to be improved. The operation is controlled so that the desired increase in soil strength is achieved through the combined effects of compression, dehydration and drainage for each injection operation, with the end result of the part of the ground where replacement with the injected material mixture has been carried out forming a semi-consolidated replacement -ning construction.

w/ w/

Hensikten er å bevirke en økning av grunnstyrken som et resultat av progressiv dehydratisering og komprimering. Metoden går ikke ut på å erstatte vannet i me'll.omrommene mellom jord-partikler med det injiserte materiale, men er snarere innrettet til å presse ut vannet via komprimering. I henhold til de her anvendte prinsipper vil den bløte grunn, så snart den er konsolidert ved sammenpressing på denne måte, forbli i denne tilstand, dvs. konsolideringsmekanismen er irreversibel. Grunnen kan ikke returnere til sin tidligere svake eller bløte tilstand med mindre der foreligger helt ekstreme ytre betingelser. Grunnen kan derfor meddeles den styrke som er nødvendig for å sikre dens stabilitet. The purpose is to effect an increase in base strength as a result of progressive dehydration and compaction. The method does not involve replacing the water in the spaces between soil particles with the injected material, but rather is designed to push out the water via compression. According to the principles used here, the soft ground, once consolidated by compression in this way, will remain in this state, i.e. the consolidation mechanism is irreversible. The ground cannot return to its previous weak or soft state unless there are absolutely extreme external conditions. The ground can therefore be given the strength necessary to ensure its stability.

Når vanlige teknikker anvendes på arbeidsplasser i et på forhånd avgrenset område for å forbedre og konsolidere grunnen bare innen den avgrensede sone, støter man på store vanskeligheter hvis man vil anvende tidligere kjente impregneringssys-temer som benytter sementbaserte materialer. Materialblandin-gen ifølge oppfinnelsen skaffer forbedringer som eliminerer slike vanskeligheter som man støter på i tidligere kjent teknikk. When conventional techniques are used at workplaces in a previously defined area to improve and consolidate the ground only within the defined zone, great difficulties are encountered if one wants to use previously known impregnation systems that use cement-based materials. The material mixture according to the invention provides improvements which eliminate such difficulties as are encountered in prior art.

I forbindelse med injiseringen av en væskeblanding i grunnen for å konsolidere en avgrenset sone frembringes en økning i friksjonsmotstanden mot væskestrømning ved grensene av den sone som skal konsolideres, slik at den fluidiserte masse som resulterer fra den injiserte væske, holdes på plass og det område som skal behandles med den injiserte væskeblanding, begrenses til den sone som skal konsolideres. Denne prosedyre er effektiv for et relativt tynt skikt av bløt organisk jord, særlig når hensikten er å behandle et svakt lag i dets helhet. In connection with the injection of a liquid mixture into the ground to consolidate a defined zone, an increase in the frictional resistance to liquid flow is produced at the boundaries of the zone to be consolidated, so that the fluidized mass resulting from the injected liquid is held in place and the area that to be treated with the injected liquid mixture, is limited to the zone to be consolidated. This procedure is effective for a relatively thin layer of soft organic soil, especially when the purpose is to treat a weak layer in its entirety.

Ved anvendelse av et egnet impregneringsapparat til å gjenta injiseringsoperasjonene og bevirke dehydratisering, sammenpressing, drenering, utskiftning og konsolidering eller herdning, idet injiseringsoperasjonen styres i henhold til det formål som skal oppnås, blir det svake By using a suitable impregnation apparatus to repeat the injection operations and effect dehydration, compression, drainage, replacement and consolidation or hardening, the injection operation being controlled according to the purpose to be achieved, it becomes weak

skikt gradvis styrket ved det injiserte materiale. De fremad-skridende grenser for den fluidiserte masse som dannes ved hver av de etter hverandre følgende injiseringsoperasjoner, samvirker med andre slike grenser som er dannet ved andre injiseringsoperasjoner, for å komprimere det svake lag og derved klemme ut dets porevann etter hvert som det behandlede område vokser ved layer gradually strengthened by the injected material. The advancing boundaries of the fluidized mass formed by each successive injection operation cooperate with other such boundaries formed by other injection operations to compress the weak layer and thereby squeeze out its pore water as the treated area grows on

hver av de etter hverandre følgende injeksjoner av den spesielle væskeblanding som anvendes. Følgelig foregår der stadig in situ belastning og in situ drenering ved grenseflatesystemet mellom den fluidiserte masse og resten av jordlaget som skal styrkes, og porevannet presses ut fra den behandlede jord og bringes til å flyte bort. Resultatet er at der skjer en plutselig økning i graden av sammenpressing av det svake lag i grenseflatesonen og en tilsvarende og proporsjonal økning i styrken av grunnen. Den riktige regulering og styring av operasjonen med hensyn til den eksakte blanding som anvendes, mengden av det injiserte' materiale og injiseringstiden vil være avhengig av den spesielle beskaffenhet av det område som behandles. each of the successive injections of the particular liquid mixture used. Consequently, there is constant in situ loading and in situ drainage at the interface system between the fluidized mass and the rest of the soil layer to be strengthened, and the pore water is pressed out from the treated soil and caused to flow away. The result is that there is a sudden increase in the degree of compression of the weak layer in the interface zone and a corresponding and proportional increase in the strength of the ground. The correct regulation and control of the operation with regard to the exact mixture used, the quantity of the injected material and the injection time will depend on the particular nature of the area being treated.

Den anvendte blanding skal inneholde sand eller sandholdig jordsmonn med en midlere til fin partikkelstørrelse. Kombina-sjonen av materialer som anvendes i injeksjonsblandingen ifølge oppfinnelsen, representerer noe nytt i faget, og vektforholdene mellom materialene er fremkommet på grunnlag av gjentatte forsøk. Blandingen inneholder sement, bentonitt, vann og sand i forholdet 1,0 : 0,1-1,5 : 0,5.3,0 : 2,0-8,0. The mixture used must contain sand or sandy soil with a medium to fine particle size. The combination of materials used in the injection mixture according to the invention represents something new in the field, and the weight ratios between the materials have been established on the basis of repeated experiments. The mixture contains cement, bentonite, water and sand in the ratio 1.0 : 0.1-1.5 : 0.5.3.0 : 2.0-8.0.

Innlemmelsen av bentonitt som en del av blandingen tjener forskjellige formål. Bentonitt homogeniserer hver av ingre-diensene og gir en stabil kolloidal suspensjon. Det gir også impregneringsvæsken den ønskede fluiditet. Hvis bentonitt først blandes med vann og sand, og sement til slutt tilsettes blandingen, får den resulterende injeksjonsvæske en ekspansjons-karakteristikk som bestemmer hastighetsforandringen i volumet på det tidspunkt konsolideringen finner sted. Bentonitt tjener dessuten til å holde komponentene på plass inne i den fluidiserte masse, hvilket hindrer at potensielt farlige stoffer som inneholdes i sanden, oppløses og diffunderer inn i grunnvannet. Bentonitt virker således som et slags bindemiddel ved impreg-neringen og sikrer at injiseringen i grunnen ikke ledsages av noen forurensning av miljøet i områder hvor kjemiske stoffer ville utgjøre et problem. The inclusion of bentonite as part of the mixture serves various purposes. Bentonite homogenizes each of the ingredients and provides a stable colloidal suspension. It also gives the impregnation liquid the desired fluidity. If bentonite is first mixed with water and sand, and cement is finally added to the mixture, the resulting injection fluid acquires an expansion characteristic that determines the rate of change in volume at the time consolidation takes place. Bentonite also serves to keep the components in place within the fluidized mass, which prevents potentially dangerous substances contained in the sand from dissolving and diffusing into the groundwater. Bentonite thus acts as a kind of binder during the impregnation and ensures that the injection is basically not accompanied by any pollution of the environment in areas where chemical substances would pose a problem.

Metoden tillater utnyttelse av de fire ovenfor nevnte prinsipper for grunnforbedring i den samme prosess, hvilket skaffer en hurtigere og mer økonomisk metode til styrking av grunnen. Utskiftnings- og konsolideringstrinnene blir imidlertid i en viss forstand utført for å oppnå dehydratisering og komprimering, som er de viktigste faktorer for oppnåelse av den ønskede grunnforbedring. The method allows the utilization of the four above-mentioned principles for ground improvement in the same process, which provides a faster and more economical method for strengthening the ground. However, the replacement and consolidation steps are in a sense carried out to achieve dehydration and compaction, which are the most important factors in achieving the desired ground improvement.

Den injiserte blanding bør omfatte lett tilgjengelige materialer som er så billige som mulig". En fordel ved metoden er at man kan velge hovedsakelig materialer som ikke forbruker knappe ressurser, og som medfører en utnyttelse av industri-avfall . The injected mixture should include easily available materials that are as cheap as possible". An advantage of the method is that you can choose mainly materials that do not consume scarce resources, and which involve the utilization of industrial waste.

Som beskrevet ovenfor er et av de største problemer man • støter på ved de for tiden anvendte impregneringsteknikker, den dårlige herdning av sementmaterialer i organisk jord. I denne henseende behøver den sement som anvendes ved den foreliggende oppfinnelse, bare gi det jordutskiftningslegeme som dannes i grunnen etter injiseringen, en forholdsvis lav styrke, da hensikten med metoden i store trekk er å oppnå konsoliderings-effekt ved utdrivning av vannet i jorden og komprimering. Metoden er med andre ord ikke utviklet med henblikk på at det konsoliderte område skal oppnå en høy grad av hardhet. Det er tilstrekkelig at styrken av sementen svarer til styrken av grunnen, bedømt på basis av den endelige oppnådde grad av komprimering . As described above, one of the biggest problems encountered with the currently used impregnation techniques is the poor hardening of cement materials in organic soil. In this respect, the cement used in the present invention only needs to give the soil replacement body that is formed in the ground after the injection a relatively low strength, as the purpose of the method is broadly to achieve a consolidation effect by expelling the water in the soil and compacting . In other words, the method has not been developed with a view to the consolidated area achieving a high degree of hardness. It is sufficient that the strength of the cement corresponds to the strength of the ground, judged on the basis of the final achieved degree of compaction.

Metoden søker imidlertid å hindre det fluidiseringsfenomen som ellers kan ventes å oppstå som en følge av rystel-ser eller vibrasjoner i jorden, og derved hindre den katastrofe som ville være resultatet av sammenfalling av grunnen. Den søker også å holde eventuelle spormengder av skadelige stoffer som kan foreligge i et injeksjonsmateriale omfattende industri-avfall, tilbake i området for den injiserte grunn. Den gjør dette ved å bevirke at det injiserte materiale stivner og i noen grad herdner, slik at eventuelle sporstoffer ikke unnslip-per og sprer seg fra det injiserte område. Forskjellige eks-perimenter er blitt utført for oppnåelse av disse mål, og resultatet er blandingen ifølge oppfinnelsen. Følgelig er det en annen fordel med fremgangsmåten at den gir en høyere grad av pålitelighet av konstruksjonen og sikkerhet for publikum. However, the method seeks to prevent the fluidization phenomenon that can otherwise be expected to occur as a result of tremors or vibrations in the earth, thereby preventing the disaster that would be the result of the ground collapsing. It also seeks to keep any trace amounts of harmful substances that may be present in an injection material, including industrial waste, back in the area of the injected ground. It does this by causing the injected material to solidify and harden to some extent, so that any trace substances do not escape and spread from the injected area. Various experiments have been carried out to achieve these goals, and the result is the mixture according to the invention. Accordingly, another advantage of the method is that it provides a higher degree of reliability of the construction and safety for the public.

Fig. 2 viser det grunnleggende prinsipp for grunnforbedring ifølge en tidligere kjent fremgangsmåte som baserer seg på pulsasjonsinjisering av et sement-basert injeksjonsmateriale alene, for dannelse av en dyp pælestruktur 14. Da denne teknikk ikke fører til noen grunnforbedring i det bløte øvre skikt 13, som følgelig ikke kan bidra strukturelt, er sluttvirkningen den at en bygning blir stående på en'rekke forholdsvis slanke, ikke-forsterkede pæler eller søyler 15 som står på god avstand fra hverandre, og at tilstedeværelsen av det dype sidegående system 16 ikke bidrar vesentlig til konstruksjonens styrke. Fig. 2 shows the basic principle of ground improvement according to a previously known method which is based on pulsation injection of a cement-based injection material alone, for the formation of a deep pile structure 14. As this technique does not lead to any ground improvement in the soft upper layer 13, which consequently cannot contribute structurally, the end effect is that a building stands on a series of relatively slender, non-reinforced piles or columns 15 that stand at a good distance from each other, and that the presence of the deep lateral system 16 does not contribute significantly to the strength of the construction.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen danner i motsetning til dette ikke bare den injiserte blanding 12 i seg selv et grunt-spredende konsolidert system 10, men også det omgivende bløte jordlag 13 blir komprimert slik at det danner en betydelig undergrunns-"flåte" for byggemessige formål. Selv om systemet 14, 15 på fig. 2 herdner i en høy grad og strekker seg dypere enn den fulle dybde H<1> av det bløte jordlag, mens system 10 på fig. 1 herdner i bare liten grad og bare strekker seg til den grunne dybde H, vil det være klart at den strukturelle stabilitet som er oppnådd i henhold til fig.1, vil være meget større pga. spredningen av systemet på liten dybde og sammenpressingen av den omgivende grunn. In the method according to the invention, in contrast, not only does the injected mixture 12 itself form a shallow-spreading consolidated system 10, but also the surrounding soft soil layer 13 is compressed so that it forms a substantial underground "raft" for construction purposes. Although the system 14, 15 in fig. 2 hardens to a high degree and extends deeper than the full depth H<1> of the soft soil layer, while system 10 in fig. 1 hardens to only a small extent and only extends to the shallow depth H, it will be clear that the structural stability achieved according to fig.1 will be much greater due to the spreading of the system at a shallow depth and the compression of the surrounding soil.

Den foreliggende oppfinnelse utføres ved hjelp av en in-jeksjonsmetode og et -apparat som allerede er utviklet av opp-finneren og patentert i en rekke land (US patent 4 309 129, The present invention is carried out by means of an injection method and an apparatus which has already been developed by the inventor and patented in a number of countries (US patent 4 309 129,

CA patent 1 096 646 og GB patent 1 601 308). CA patent 1 096 646 and GB patent 1 601 308).

Arbeidsprinsippet for byggemetoden vil nå bli forklart under henvisning til fig. 3 og 4. The working principle of the construction method will now be explained with reference to fig. 3 and 4.

Blandingen ifølge oppfinnelsen injiseres ved hjelp av en pumpe 1 og en ledning 2 fra et reservoar på bakkeoverflaten. Det vil ses at injeksjonstrykket P (kp/cm 2) kan uttrykkes ved formelen The mixture according to the invention is injected by means of a pump 1 and a line 2 from a reservoir on the ground surface. It will be seen that the injection pressure P (kp/cm 2 ) can be expressed by the formula

hvor A er tyngdetettheten av den injiserte blanding i kp/cm 3, where A is the density of the injected mixture in kp/cm 3,

M er høyden av væskesøylen i cm og D er utgangstrykket fra pumpen i kp/cm^. M is the height of the liquid column in cm and D is the output pressure from the pump in kp/cm^.

Hvis man nå antar at grunnen har en styrke q(t/m ), kan grunnen nedbrytes for å tillate injisering av blandingen når p > q. Den balanserte betingelse P = q nås når grunnen er blitt tilstrekkelig styrket og den injiserte blanding begynner å bli tvunget tilbake til reservoaret mot pumpetrykket. Når en slik tilstand er oppnådd, kan pumpeoperasjonen trygt avbrytes, fordi den vanligvis er et tegn på at grunnen er blitt konsolidert på en tilfredsstillende måte. På fig. 4a er pumpingen av injeksjonsblandingen inn i grunnformasjonen begynt (P > q). Fig.4b viser den balanserte betingelse P = q, og fig. 4c viser betin-gelsen P < q. På fig. 4a - 4c angir'R,en forgrenet struktur som er dannet ved herdning av den injiserte blanding. If one now assumes that the soil has a strength q(t/m ), the soil can be broken down to allow injection of the mixture when p > q. The balanced condition P = q is reached when the ground has been sufficiently strengthened and the injected mixture begins to be forced back into the reservoir against the pump pressure. When such a condition is achieved, the pumping operation can be safely discontinued, because it is usually a sign that the ground has been consolidated satisfactorily. In fig. 4a, the pumping of the injection mixture into the base formation has begun (P > q). Fig.4b shows the balanced condition P = q, and fig. 4c shows the condition P < q. In fig. 4a - 4c indicate a branched structure formed by curing the injected mixture.

Dersom injeksjonstrykket av blandingen fra starten inn-stilles på en verdi som er større enn styrken av den lokale grunn, kan forholdet P > q opprettholdes og injiseringen ut-føres fortløpende. If the injection pressure of the mixture is set from the start to a value that is greater than the strength of the local soil, the ratio P > q can be maintained and the injection carried out continuously.

Der ble utført to forsøk med en blanding av sement, bentonitt, vann og sand i mengdeforholdet 1 : 0,1 : 1,9 : 5,8 resp. 1 : 0,2 : 1,8 : 5,7. Styrken av den grunn som skulle forbedres, var q = 0,7-1,0 t/m 2, og denne styrke skulle økes til minst 1,6 t/m 2. Blandingen ga en styrke av den forbedrede grunn på 1,6-2,0 t/m<2>. Two experiments were carried out with a mixture of cement, bentonite, water and sand in the proportion 1 : 0.1 : 1.9 : 5.8 resp. 1 : 0.2 : 1.8 : 5.7. The strength of the soil to be improved was q = 0.7-1.0 t/m 2, and this strength should be increased to at least 1.6 t/m 2. The mixture gave a strength of the improved soil of 1.6 -2.0 t/m<2>.

Claims

1. Method for improving the structural strength of soft soil containing organic material by injecting a mixture of cement, bentonite, water and a further material into at least part of the soil and compacting the soil so that water in cavities in the soil is forced out from this and the soil is both dewatered and consolidated, characterized by the use of a mixture containing cement, bentonite, water and sand in the ratio 1.0 : 0.1-1.5 : 0.5-3.0 : 2.0- 8.0.

2. Mixture of cement, bentonite, water and an additional material for use in consolidation injection to form cracks in the soil and improve the structural strength of soft soil containing organic material, characterized in that it contains cement, bentonite, water and sand in the ratio of 1 ,0 : 0.1-1.5 : 0.5-3.0 : 2.0-8.0.