SE444195B

SE444195B - A method and apparatus for the injection of solidifying material into a depth of soil

Info

Publication number: SE444195B
Application number: SE8204713A
Authority: SE
Inventors: W Nakanishi
Original assignee: Nit Co Ltd
Priority date: 1982-08-16
Filing date: 1982-08-16
Publication date: 1986-03-24
Also published as: SE8204713L; SE8204713D0

Abstract

A method and apparatus for the injection of solidifying material into a depth of soil, whereby water and air respectively is sprayed through a main nozzle (11) which links to a nozzle (12) when a hollow spindle (1) is introduced down into the soil and rotated. When the spindle has reached down to a predetermined depth, the solidifying material is sprayed through the main nozzle (11).An apparatus for the injection of solidifying material into a depth of soil involving a main nozzle (11) appointed in the side wall of a hollow spindle (1), and a linking nozzle positioned above the main nozzle (12) and positioned in connection with a vertical pipe (9) which goes eccentrically into the hollow spindle in relation to the vertical symmetry spindle of the aforementioned hollow spindle (1).<IMAGE>

Description

8204713-5 ett dubbelväggigt sprutrör måste användas och ett sådant har komplicerad invändig konstruktion vilket gör att de förvän- tade fördelarna är svåra att uppnå. 8204713-5 a double-walled spray pipe must be used and one has complicated interior design, which means that they The benefits are difficult to achieve.

Uppfinningen syftar till att åstadkoma ett sätt och en appa- rat som undviker de nackdelar som är förknippade med det kon- ventionella sättet respektive den konventionella apparaten för insprutning av solidifieringsmaterial i jordmaterialkrop- pen.The object of the invention is to provide a method and an apparatus which avoids the disadvantages associated with the conventional method and the conventional apparatus, respectively for the injection of solidification material into the soil material body pen.

Ett annat föremål för uppfinningen är att åstadkomma ett en- kelt och effektivt sätt att spruta solidifieringsmaterial samt en enkel apparat för utövande av detta sätt.Another object of the invention is to provide a single simple and effective way to spray solidification materials and a simple apparatus for practicing this manner.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer att i be- lysande syfte beskrivas närmare nedan i anslutning till de bifogade ritningarna, i vilka fig. 1 är en schematisk vy som visar insprutningsapparaten i ett läge efter det att denna har bildat ett fritt utrymme i jordmaterialkroppen ner till ett förutbestämt djup, fig. 2 är en schematisk vy som visar insprutningsapparaten när den förs uppåt medan material som solidifierar jordmaterialkroppen sprutas in i densamma, fig. 3 är en partiell vertikal sektionsvy i förstorad skala av det övre ändpartiet av den ihåliga axeln av insprutningsappa- raten, vid vilket övre parti axeln är ansluten till ledningar för luft och vatten/solidifieringsmaterial via en kringvrid- bar anslutning, fig. 4 är en partiell vertikal sektionsvy i förstorad skala av det undre ändpartiet av den ihåliga axeln där såväl skärorganet som ett tillkommande sprutmunstycke för luft sitter och fig. S är en tvärsektionsvy utmed linjen V-V i fig. 4 visande förhållandet mellan huvudsprutmunstycket för vätska och det tillkommande munstycket för luft.A preferred embodiment of the invention will in particular luminous purpose is described in more detail below in connection with the attached drawings, in which Fig. 1 is a schematic view as shows the injector in a position after this has formed a free space in the soil material body down to a predetermined depth, Fig. 2 is a schematic view showing the injector when it is moved upwards while materials such as solidifies the soil material body is injected into it, fig. 3 is a partial vertical sectional view on an enlarged scale of the upper end portion of the hollow shaft of the injection apparatus the rate at which the upper portion of the shaft is connected to wires for air and water / solidification material via a rotary bar connection, Fig. 4 is a partial vertical sectional view in enlarged scale of the lower end portion of the hollow shaft where both the cutting means and an additional spray nozzle for air sits and Fig. S is a cross-sectional view along the line V-V in Fig. 4 showing the relationship between the main spray nozzle for liquid and the additional nozzle for air.

Sprutapparaten innefattar en vertikal, ihålig axel 1, som be- står av ett flertal tubsektioner vilka är hopkopplade med varandra medelst gängor. En kringvridbar anslutning 2 är lag- rad i den övre änden av den ihåliga axeln 1 med hjälp av la- -Y .,...~<....._._ fin-, , w _, . a2o471z-s 3 ger 3. En luftledning 4 mynnar vid sin ena ände i anslutningen 2 och skjuter ut i sidled från denna. Luftledningens 4 andra ände står i förbindelse med en yttre ej visad källa med tryck- satt luft via en likaledes ej visad ventil. Rakt upp genom den kringvridbara anslutningen 2 sträcker sig en vätskeled- ning 5 vars ena (undre) ände mynnar ut i rummet inuti den ihåliga axeln 1 och vars andra (yttre) ände är anordnad att omväxlande anslutas till en vattenbehållare, i vilken vatten' lagras under tryck, och en yttre, ej visad, källa med solidi- fieringsmaterial i vilken solidifieringsmaterialet lagras under tryck. Anslutningen sker med hjälp av en ej visad ven- til och växlingen mellan källorna sker med hjälp av ett kon- ventionellt, icke visat omkopplingsorgan. Ett roterande bord eller en transmission 6 drivs av en yttre, ej visad drivkälla och står i drivande ingrepp med den ihåliga axeln 1 för att tilldela denna en vertikal och roterande rörelse när driv- källan körs med normalt arbetssätt.The sprayer comprises a vertical, hollow shaft 1, which is consists of a number of tube sections which are connected to each other by means of threads. A rotatable connection 2 is legally row at the upper end of the hollow shaft 1 by means of -Y ., ... ~ <....._._ fin-,, w _,. a2o471z-s 3 gives 3. An overhead line 4 opens at one end of the connection 2 and projects laterally from it. Air duct 4 others end is connected to an external source (not shown) with pressure put air via a similarly not shown valve. Straight up through the rotatable connection 2 extends a liquid conductor ning 5 whose one (lower) end opens into the space inside it hollow shaft 1 and the other (outer) end of which is arranged to alternately connected to a water tank, in which water ' stored under pressure, and an external, not shown, source with solid material in which the solidification material is stored under pressure. The connection is made by means of a valve (not shown). and the switching between the sources takes place by means of a conventional, switching means not shown. A rotating table or a transmission 6 is driven by an external, not shown drive source and is in driving engagement with the hollow shaft 1 to assign it a vertical and rotating motion when driving the source is run in normal operation.

Den undre änden av den ihåliga axeln 1 är försedd med ett skärorgan 7, som innefattar ett flertal på avstånd från varand- ra anordnade skärblad 8, vilka sträcker sig nedåt. Skärorga- net 7 är anordnat att i jordmaterialkroppen och i samverkan med vatten och trycksatt luft på ett nedan närmare beskrivet sätt bilda ett fritt utrymme i jordmaterialkroppen. Ett verti- kalt rör 9 är anordnat inuti den ihåliga axeln 1 excentriskt relativt den'senares vertikala symmetriaxel. Den övre änden av röret 9 går genom axelns 1 övre vägg in i den kringvrid- bara anslutningen 2 medan rörets 9 undre ände slutar strax ovanför skärorganet 7. Det vertikala röret 9 uppbärs på den ihåliga axelns 1 sidovägg medelst ett antal på avstånd från varandra anordnade hållare 10 (av vilka endast en visas) vil- ka i sin tur är fästade vid axeln på lämpligt sätt. Det ver- tikala röret 9 står vid sin övre ände i förbindelse med luft- ledningen 4 via den kringvridbara anslutningen 3. Ett huvud- munstycke 11 för vätska är utfört i sidoväggen av den ihåliga axeln 1 och genom detta munstycke kan vatten omväxlande med solidifieringsmaterial sprutas radiellt utåt från axeln 1 in i jordmaterialkroppen. Ett tillkommande munstycke 12 för luft af> y. si, ä ;._ 8204713-5 O sträcker sig nedåt från den undre änden av det vertikala röret 9 med vinkel mot nämnda rörs vertikala symmetriaxel. Det till- kommande munstycket 12 mynnar ut i den undre änden av huvud- munstycket 11 där det sprutar ut luft som förenar sig med den stråle av vatten eller solidifieringsmedel som kommer från huvudmunstycket 11 såsom kommer att beskrivas närmare nedan.The lower end of the hollow shaft 1 is provided with a cutting means 7, which comprises a plurality at a distance from each other. cutting blades 8, which extend downwards. Cutting device net 7 is arranged that in the soil material body and in cooperation with water and pressurized air on one described in more detail below way to form a free space in the soil material body. A valuable cold tube 9 is arranged inside the hollow shaft 1 eccentrically relative to its vertical axis of symmetry. The upper end of the tube 9 passes through the upper wall of the shaft 1 into the only the connection 2 while the lower end of the tube 9 ends shortly above the cutting member 7. The vertical tube 9 is supported on it the side wall of the hollow shaft 1 by means of a number spaced from arranged holders 10 (of which only one is shown) ka in turn are attached to the shaft in a suitable manner. It ver- the vertical tube 9 communicates at its upper end with the air line 4 via the rotatable connection 3. A main nozzle 11 for liquid is made in the side wall of the hollow shaft 1 and through this nozzle water can alternate with solidification material is injected radially outwards from the shaft 1 inwards in the soil material body. An additional nozzle 12 for air of> y. si, ä; ._ 8204713-5 O extends downward from the lower end of the vertical tube 9 at an angle to the vertical axis of symmetry of said tube. It forthcoming nozzle 12 opens into the lower end of the main the nozzle 11 where it sprays air which combines with it jet of water or solidifier coming from the main nozzle 11 as will be described in more detail below.

Intilliggande ändar av den ihåliga axelns 1 tubsektioner hålls ihop med hjälp av gängor 13. När tubsektionerna skarvats ihop med hjälp av gängorna 13 ligger hållarna 10 vertikalt i linje med varandra i ett vertikalplan, som är excentriskt med avseende på den ihåliga axelns 1 vertikala symetriaxel, varigenom det vertikala röret 9 lätt kan monteras på axeln 1.Adjacent ends of the 1 tube sections of the hollow shaft are held together using threads 13. When the tube sections have been joined together with the aid of the threads 13 the holders 10 lie vertically in line with each other in a vertical plane, which is eccentric with respect to the vertical axis of symmetry of the hollow shaft 1, whereby the vertical tube 9 can be easily mounted on the shaft 1.

När anläggningen är i drift aktiveras drivkällan till att sänka ned den ihåliga axeln 1 och rotera denna så att skåror- ganet 7 skär in i markytan ovanför jordmaterialkroppen samti- digt som ej visade ventiler, vilka samverkar med luft- respek- tive vätskeledningarna 4 respektive 5, manövreras för att med- ge tillförsel av trycksatt luft och trycksatt vatten att strömma från de ej visade källorna med luft respektive vatten till det vertikala röret 9 respektive det invändiga rummet av den ihåliga axeln 1. Det på detta sätt tillförda trycksatta vattnet sprutas genom huvudmunstycket 11 radiellt utåt såsom en vattenstråle. Vattenstrålen sprutas in i jordmaterialkrop- pen för att smörja skärbladen 8. På likartat sätt sprutas trycksatt luft genom det tillkomande munstycket 12 såsom en luftstråle, vilken är riktad mot och bildar vinkel med vatten- strålen. luftstrålen når vattenstrålen uppifrån och det bil- das en turbulent stråle av en blandning av vatten och luft.When the system is in operation, the drive source is activated to lower the hollow shaft 1 and rotate it so that the notches the groove 7 cuts into the ground surface above the soil material body at the same time. as not shown valves, which cooperate with air- liquid lines 4 and 5, respectively, are operated to provide supply of pressurized air and pressurized water to flow from the sources (not shown) with air and water respectively to the vertical tube 9 and the interior space, respectively the hollow shaft 1. Pressurized in this way the water is sprayed through the main nozzle 11 radially outwards such as a jet of water. The water jet is injected into the soil material body. pen to lubricate the cutting blades 8. Spray in a similar way pressurized air through the additional nozzle 12 as a air jet, which is directed at and forms an angle with the water the beam. the air jet reaches the water jet from above and the a turbulent jet of a mixture of water and air.

Den turbulenta strålen av blandningen av vatten och luft lös- gör jord och sand i den jordmaterialkropp som omger axeln 1 och rör om den lossnade jorden och sanden så att lerhaltig jord tvättas bort ur jordmaterialkroppen varvid det i samver- kan med skärorganet 7 bildas ett fritt utrymme C mellan den utvändiga periferin av axeln 1 och den omgivande jordmaterial- kroppen. Den lerhaltiga jorden töms ut uppåt från det fria utrymmet C och kommer upp på markytan tillsammans med den lös- s2o471z-s gjorda jorden och sanden till följd av den lyfteffekt som den uppåtgående luften i det fria utrymmet C framkallar.The turbulent jet of the mixture of water and air is dissolved make soil and sand in the soil material body surrounding the shaft 1 and stir the loosened soil and sand so that clayey soil is washed away from the soil material body, whereby in with the cutting means 7 a free space C can be formed between it the outer periphery of the shaft 1 and the surrounding soil material the body. The clayey soil is emptied upwards from the open air space C and comes up on the ground surface together with the s2o471z-s made the earth and the sand as a result of the lifting effect which it the upward air in the free space C evokes.

När den ihåliga axeln har förts ner till ett förutbestämt djup i jordmaterialkroppen eller när det fria utrymmet C har bildats till det förutbestämda djupet i jordkroppen omkopp- las drivenheten så att den ihåliga axeln 1 förs uppåt i det fria utrymmet C under det att axeln bibehåller sin tidigare rotationsriktning samtidigt som det omkopplingsorgan som sam- verkar med vätskeledningen 5 kopplas så att vätskeledningen förbinds med källan med solidifieringsmaterial och tillför- seln av trycksatt vatten hejdas och solidifieringsmaterialet därefter från sin källa matas in i det inre av den ihåliga axeln 1 medan trycksatt luft kontinuerligt förs in i det ver- tikala röret 9. Det således trycksatta solidifieringsmateria- let sprutas därefter genom huvudmunstycket 11 och den tryck- satta luften sprutas genom det tillkommande munstycket 12 och träffar med vinkel den stråle av solidifieringsmaterial som kommer från munstycket 11. När solidifieringsmaterialet sprutas med högt tryck, som ligger i området 300-600 kg/cm, genom huvudmunstycket 11 förs den trycksatta luften med på strålen av solidifieringsmaterial och därigenom når strålen med blandningen av solidifieringsmaterial och luft avsevärt längre och kan slå loss materialet i den jordmaterialkropp som omger det fria utrymmet varvid solidifieringsmaterialet blandas med samt rör upp den lösgjorda sanden och jorden ut- med bana för strålen med blandningen av solidifieringsmate- rial och luft. Efter hand som den ihåliga axeln 1 förs uppåt i det fria utrymmet C medan blandningen av solidifierings- material och luft insprutas bildas gradvis en underjordisk konstruktion i form av en massiv påle bestående av solidifie- ringsmaterial och sand och jord i det fria utrymmet C.When the hollow shaft has been lowered to a predetermined one depth in the soil material body or when the free space C has formed to the predetermined depth of the earth body the drive unit is loaded so that the hollow shaft 1 is moved upwards in it free space C while the shaft retains its former direction of rotation at the same time as the switching means operates with the liquid line 5 is connected so that the liquid line connected to the source with solidification material and supplied the seal of pressurized water is stopped and the solidification material then from its source is fed into the interior of the hollow shaft 1 while pressurized air is continuously introduced into the technical tube 9. The solidification material thus pressurized is then sprayed through the main nozzle 11 and the pressure the air is sprayed through the additional nozzle 12 and strikes at an angle the beam of solidifying material coming from the nozzle 11. When the solidification material sprayed at high pressure, which is in the range 300-600 kg / cm, through the main nozzle 11 the pressurized air is carried on the beam of solidifying material and thereby reaches the beam with the mixture of solidifying material and air considerably longer and can loosen the material in the soil material body which surrounds the free space whereby the solidification material mixed with and stir up the loosened sand and the soil with trajectory of the beam with the mixture of solidification material rial and air. As the hollow shaft 1 is moved upwards in the free space C while the mixture of solidification material and air are injected gradually forming an underground construction in the form of a solid pile consisting of solidification ring material and sand and soil in the open space C.

Med ovanstående konstruktion och arrangemang av komponenterna i apparaten enligt uppfinningen behöver insprutningsappara- ten enligt uppfinningen inte ha någon ventilmekanism såsom fallet däremot är vid konventionella insprutningsapparater.With the above construction and arrangement of the components in the apparatus according to the invention, the injection apparatus according to the invention do not have a valve mechanism such as this is the case with conventional injectors.

Insprutningsapparaten enligt uppfinningen har enkel konstruk- ææ«ﬁ-w»wmﬁ+The injection device according to the invention has a simple construction ææ «ﬁ- w» wm ﬁ +

Claims

8204713-5 tion and safe mode of operation. Since the turbulent jet with the mixture of water and air cleans the formed cavity before the underground structure is formed, the lifting effect of the air accelerates the depletion of loosened sand and soil and the range of the jet with the mixture of solidifying agent and air is significantly extended, which means that an underground structure in the form of a solid pile with a relatively large diameter can be produced. The shape and / or nature of the jet with the mixture can be varied as desired by selecting the fluids to be sprayed through the main nozzle and the additional nozzle and by adjusting the pressure difference between the fluid jets from the main nozzle and the additional nozzle, respectively. The above-described preferred embodiment of the invention can be modified and varied in many different ways within the scope of the basic idea of the invention. Patent claims

Method for injecting solidifying material into a body of earth material, characterized by the arrangement of a hollow shaft (1) which is provided at the bottom with a cutting member (7) above and in connection with which a main nozzle (11) is arranged to the soil material body alternately spraying pressurized water and solidifying material radially outwards and an additional nozzle (12) arranged to spray pressurized air against the jet of solidifying material coming from the main nozzle, attaching a vertical pipe (9) to the inner wall of the soil material. the hollow shaft (1) eccentrically relative to the vertical axis of symmetry of the hollow shaft, the lower end of the tube (9) opening into the additional nozzle, immersing the hollow shaft (1) in the soil material body to a predetermined depth while the shaft is rotated and that simultaneously pressurized water is sprayed through the main nozzle (11) and pressurized air is sprayed through the additional nozzle (12). ) to form a free space (C) in cooperation with the cutting means (7) in the body of soil material around the shaft (1), and that after the free space has been formed down to a predetermined depth the hollow shaft is moved up into the free space the space (C) at the same time as the injection of pressurized water through the main nozzle (11) is stopped, the solidifying material is injected into the soil material body through the main nozzle (11) radially outwards during continued injection of pressurized air against the jet of solidifying material coming from the main nozzle. jet of a mixture of solidifying material and air, the latter jet mixing with soil and sand detached from the soil material body, whereby an underground, solid pile is formed in the soil material body.

2. A method according to claim 1, characterized in that the additional nozzle (12) is located above the main nozzle (11) and that it is at an angle to the main nozzle to direct the jet of air towards the liquid jet coming from the main nozzle.

Apparatus for injecting solidification material into a soil material body, comprising a vertical, hollow shaft (1) which at its upper end is connected to an external drive source so that it is moved vertically via a transmission (6) and rotated, which hollow shaft at its lower end has a cutting member (7) and at its upper end has a rotatable connection (2), an air duct (4) which at its one end through the rotatable connection communicates with the interior of the shaft and which at its other end via a valve communicates with an external source of air, a liquid line (5) which at one end communicates with the interior of the hollow shaft and which at its other end alternately communicates with an external source of water an external source of solidifying material, respectively, characterized by a main nozzle (11) arranged in the side wall of the hollow shaft for alternately spraying pressurized water and pressurized solidifying material, respectively. t vertical tube (9) extending downwardly from the upper part of the hollow shaft (1) eccentrically relative to the symmetrical axis of the hollow shaft, the upper end of the tube (9) being connected via the rotatable connection (2) to the air duct Q 8204713-5 (4) and the lower end of the tube (9) terminate just above the main nozzle (11) and an additional nozzle (12) which at its upper end communicates with the vertical tube (9) and which at its lower end opens into the main nozzle (11) and is angled to the vertical axis of symmetry of the vertical tube (9) to direct an air jet towards the liquid jet coming from the main nozzle, which air jet is at an angle to the liquid jet, forming a jet of a mixture of solidification material and air. : lêráä-.I t,