SE512653C2 - Anordning för jordförstärkning, verktyg och metod - Google Patents

Description

GODK. L. 421 10 15 20 25 512 653 1128855 1999-03-15 2 Svften med uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att anordna en anordning för jordförstärkning, ett verktyg och en metod för jordförstärkning så att de erhåller fördelarna med känd teknik.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en anordning för jordförstärkning som är miljövänlig.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en anordning för jordförstärkning, vilken behöver endast ett trycksättande organ för att fungera.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en anordning för jordförstärkning som kan genomtränga jorden med hög borrsjunkning utan att försämra borr-rören.

Dessa och andra syften har uppnåtts medelst en anordning för jordförstärkning, ett verktyg och en metod förjordförstärkning i enlighet med de bilagda patentkraven med hänvisning till figurerna.

Kort beskrivninq av fiqurerna Fig. 1 visar en anordning förjordförstärkning enligt föreliggande uppfinning. Fig. 2 visar ett flödesdiagram avseende pumpströmning i samband med ett verktyg enligt föreliggande uppfinning. Fig. 3 visar det huvudsakliga arbetssättet hos anordningen for jordförstärkning enligt föreliggande uppfinning.

Detalierad beskrivning av föreliqqande uppfinning l Fig. 1 visas allmänt utrustning 10 som behövs förjordförstärkning.

Utrustningen omfattar en silo 11 för cement, en blandare 12 för att blanda vatten och cement till ett bruk eller en injekteringsblandning, en pump 13 med åtminstone två kamrar för att pumpa vatten och cement-blandningen, ett manöverbord 14 för att kontrollera utrustningens 10 parametrar, och en borr- iilll 10 15 20 25 30 512 653 1l288SE 1999-0345 3 rigg 15. beskrivna utrustningen är utformad enligt känd teknik och är enkelt åtkomlig på marknaden i dag.

Med hänvisning till Fig. 2, visas en sänkborrhammare 16 ansluten till en backventil 39, vilken i sin tur är ansluten till ett munstycke 18 för jetinjektering, vilken i sin tur är anslutet till borrsträngen 17. Borrsträngen 17 omfattar ett antal dubbel-gängade, borr-rör för höga tryck vederbörligen avtätade i gängornas områden. Hammaren 16 är en hydraulisk, företrädesvis vattendriven, hammare såsom avses i US-A-5,107,944 inkorporerat i föreliggande ansökning. Den vattendrivna hammaren uppbär en slående borrkrona 19, såsom visas i US-A- 5,645,132 inkorporerat i föreliggande ansökning.

Den bakre änden av hammaren 16 är försedd med en drivkolv 20, vilken är rörlig fram och åter i en cylinder. Främre änden av kolven styrs för fram och àtergående rörelsen av ett lager lokaliserat intill en slagyta hos borrkronan.

Hammaren är avlång och diametralt förstorad relativt kolven mellan cylindern och lagret. En öppning är anordnad i nämnda bakre ände för tillförsel av trycksatt hydraulvätska från borr-röret. förstorade hammardelen rör sig fritt fram och åter i en kammare bildad av ett yttre foderrör 21. Manteln är monterad till frontänden hos borrstången. Borrkronan är förskjutbar i och fasthållen vid av foderrörets främre ände samt har en kanal med utsträckning i längsled därigenom. Trycksatt vatten trycks ut från cylindern och spolar det av kronan 19 uppborrade hålet. En rörformig ventil med öppen ände rör sig fram och åter för att kontrollera en kanal som förbinder det inre av ventilen till koaxiella genomgående kanaler 23 i hammaren och borrkronan.

Slagborrkronan 19 innefattar en kronkropp vilken har en vätskepassage 23 anordnad för att leda spolvätskan till borrkronans frontyta. Vätskepassagen innefattar en huvuddel vilkerrhmar utêilëßkßing från en bakre ände hos kronan till nära frontytan, och ett flertal grenkanaler vilka utsträcker sig från främre änden av huvuddelen till frontytan. Främre och bakre, axiellt åtskilda säten är anordnade i vätskepassagens huvuddel. En backventil i form av en kula 24 år 10 15 20 25 30 512 653 1l288SE 1999-03-15 4 fritt rörlig inom huvuddelen av vätskepassagen mellan kontakt med främre och bakre säten. När borrkronan är utsatt för yttre övertryck eller när är orienteras uppåt och inget spolvatten är tillföres, rör sig kulan bakåt till avtätande kontakt med det bakre sätet så att varken vatten eller smuts kan genomströmma bakåt förbi det bakre sätet. När spolvätskan strömmar skjuter strömmen kulan framåt, i kontakt med det främre ej avtätade sätet varvid vätskan passerar förbi kulan in i grenkanalerna. Under nedåtriktad borrning, om densiteten hos kulan är mindre än kraften hos återströmmande vatten, kommer kulan att flyta upp och försegla mot det bakre sätet.

I Fig. 2 visas verktyget i stabiliseringsanordningen samt även pumpen 13, manuella ventiler eller kranar 26, 27, 41, en säkerhetsventil 28, en manuell ventil 29, en tryckmätare 30, ett filter 31, högtrycksslangar 32, 33 och ett rotationsaggregat 34.

Verktyget monteras genom att en gängad backventil 39 gängas på gängade änden hos hammaren 16. Munstycket 18 gängas på backventilen 39 och borr- röret gängas på munstycket 18. Ett inre rör eller kanal 38 monteras huvudsakligen samtidigt som borr-röret.

När borr-riggen 15 positionerats på borrplatsen såsom i Fig. 1 eller 3 med verktyget anslutet till rotationsaggregatet hos borr-riggen, öppnas ventilen 26 så att högt trycksatt vatten, trycksatt från 80 till 200 bar från pumpen 13, flödar genom slangen 32 och filtret 31 , och efter hand genom en svivel 35, vattenkanalen 38 i borrsträngen 17, en öppen backventil 39 och in i hammaren 16. Kolven 20 hos hammaren kommer sedan att slå mot bakre ände av borrkronan 19 och därmed överförande chockvågor till kronans stift för att slå mot jorden eller berget. Om stenblock 37 finns i borrsträngens matningsriktning stoppas inte borrningsoperationen eftersom verktyget är konstruerat också för bergborrning. Förbrukat vatten används för att kyla borrkronan och för att förflylta borrkax framför borrkronan uppåt utanför borrsträngen och till ytan. Det sistnämnda framgår bäst ur Fig. 3 I. När ytterligare verktygslängd behövs GODK. L. 421 10 15 20 25 30 512 653 1128855 1999-03-15 5 stängs vattentillförseln av via ventilen 26 och ytterligare ett inre rör 38 och ett utvändigt rör monteras, vanligtvis vardera på 2 m. När borrkronan har nått sitt förutbestämda djup enligt i Fig. 3 ll stäng den manuella ventilen 26 av och trycket i slangen 32 minskar genom att vattnet rinner ur av sig självt. När vattentillförseln stängs av och återströmmande vätska föreligger, kommer kulan 24 att stiga till det bakre sätet och skydda hammaren ifrån återströmmande vätska. För att minimera nämnda återströmmande vätska genom vätskepassagen 23 förseglar den extra backventilen 39 vattenröret 38 ovanför hammaren genom att lägga upp ett mottryck om återströmning startar. lnjekteringsblandningen kan flöda in i pumpen 13 och trycksättas upp till max 500 bar. Sedan öppnas ventilen 27 och högt trycksatt injekteringsblandning flödar genom slangen 33 och säkerhetsventilen 28, och efter hand genom en svivel 35, en blandningskanal i borrsträngen 17 och ut genom öppningar eller kanalutlopp 40 hos munstycket 18. lnjekteringsblandningen kommer inte in i hammaren 16 eftersom hammaren och vattenkammaren 38 är avtätade och åtskilda från blandningskammaren 36. Rotationsaggregatet 34 roterar borrsträngen allteftersom den återdrages. Den utåt riktade strålen av injekteringsblandning som strömmar ut från öppningarna 40 kommer att blandas med jord som är tillgänglig inom en diameter av maximalt 1 m och kommer att producera en pelare ungefär så hög som djupet av det uppborrade hålet som visas i Fig. 3 ll-V. Efter stabiliseringen återdrages borrsträngen fullständigt från det uppborrade hålet och ofta spolas blandningsledningen med vatten innan ventilen 27 stängs. Under återdragning av verktyget stoppas tillförseln av lnjekteringsblandningen via ventilen 41 så att de inre rören 38 och ett utvändigt rör kan demonteras. Sedan är stabiliseringsanordningen redo att borra ett nytt hål genom att öppna ventilen 26 för en ny borrcykel.

Det bör noteras att föreliggande uppfinning medför ett flertal ytterligare fördelar relativt kända anordningar. En vattendriven hammare inverkar ej på omgivande jord så mycket som luftdrivna verktyg med tanke på erosion, oljeföroreningar och buller. Exempelvis med tanke på erosion, är hastigheten hos vatten vid den 10 512 653 l1288SE 1999-03-15 6 vattendrivna hammaren omkring 1 mls jämfört med en luftdriven hammare där luftens hastighet är omkring 20 mls. Anordningen enligt föreliggande uppfinning förebygger behovet av ena kompressorn. Dessutom vid användning av en vattendriven hammare blir hammaren inte upphettad och således torkar ej injekteringsblandningen på hammaren vilket skulle motverka återdragning av hammaren.

Uppfinningen kan varieras fritt inom omfånget för bilagda krav. Fastän föreliggande uppfinning har beskrivits i samband med ett föredraget utförande, är det underförstått förfackmannen inom området att tillägg, strykningar, modifieringar, och ersättningar ej uttryckligen beskrivna kan göras utan att frångå från uppfinningens ram och idé såsom den deflnieras i bilagda krav.

I J

Claims (7)

GODK. L. 421 10 15 20 25 30 512 653 ll288SEK 1999-03-16 7 Patentkrav

1. En metod förjordförstärkning medelst jetinjektering innefattande stegen: -anordna första organ (32) för att tillföra hydraulisk vätska, -anordna andra organ (11,12,33) för att tillföra injekteringsblandning, -anordna pumporgan (13), borrningsorgan (16,19) och organ (18,40) för jetinjektering, -anordna en borrsträng (17) fäst vid en rotationsenhet (34) vid en ände och ansluten till nämnda borrningsorgan vid en annan ände, -montera nämnda organ (18,40) förjetinjektering i närheten av nämnda borrningsorgan (16,19), k ä n n e t e c k n a d a v att metoden innefattar följande ytterligare steg: A) -tillför hydraulisk vätska och injekteringsblandning till åtskilda kamrar (3668), B) -trycksätt nämnda vätska och tillför nämnda trycksatta vätska till en sänkborrhammare (16) för slående borrning av ett hål ijorden, C) -trycksätt nämnda injekteringsblandning och tillför injekteringsblandningen till en sidoöppning (40) i nämnda borrsträng för att bilda en sidoriktad ström av injekteringsblandning, varvid steg B och C innefattar trycksättande av nämnda vätska och nämnda injekteringsblandning medelst ett gemensamt pumporgan (13), D) -dra tillbaks nämnda borrsträng under rotation via rotationsenheten för att producera en pelare av blandad jord och injekteringsblandning med en diameter i huvudsak större än diametern hos det uppborrade hålet.

2. Metoden enligt krav 1, vari steg B innefattar trycksättande av vatten och överförande nämnda trycksatta vatten till en vattendriven sänkborrhammare (16).

3. Metoden enligt krav 1, vari steg B dessutom innefattar steget av förseglande av hammaren (16) huvudsakligen vid sina respektive ändar före påbörjande av steg C. l ll ll Il ll' l lllll ll 'lll ll l' lllll llllllll fllllll" l I 'l GODK. L. 421 10 15 20 30 512 653 ll288SEK 1999-03-16 8

4. En anordning förjordförstärkning omfattande första organ (32) för att tillföra hydraulisk vätska, andra organ (11,12,33) för att tillföra injekteringsblandning, pumporgan (13), borrningsorgan (16,19) och organ (18,40) för jetinjektering, t. vari en borrsträng (17) är fäst vid en rotationsenhet (34) vid en ände och ansluten till nämnda borrningsorgan vid en annan ände, k ä n n e t e c k n a d a v att borrningsorganet är en sänkborrhammare (16) försedd med en borrkrona (19) för slående borrning av ett hål i jorden och av att nämnda organ (18) förjetinjektering är monterat i närheten av en ände av sänkborrhammaren (16) och innefattande åtminstone en sidoöppning (40) i nämnda borrsträng för jetinjektering och av att det första organet (32) för att tillföra hydraulisk vätska och det andra organet (11,12,33) för att tillföra injekteringsblandning är åtskilda och av att ett gemensamt pumporgan (13) är anordnat att trycksätta åtskilda kamrar (36,38) för tillförsel av injekteringsblandning och vätska.

5. Anordningen enligt krav 4, vari en vattenkammare (38) är ansluten till en vattendriven sänkborrhammare (16).

6. Anordningen enligt krav 4, vari borrningsorganet (16,19) innefattar backventiler (2439) för att undvika återströmning av vätska genom hammaren.

7. Ett verktyg för en anordning förjordförstärkning såsom definierad i krav 5 innefattande en borrsträng (17) av ett eller flera borr-rör vari är anordnad en andra kammare (36) för tillförsel av injekteringsblandning till ett organ (18) i borrsträngen förjetinjektering och ett borrningsorgan (16,19) fäst vid en ände av nämnda borrsträng, k ä n n e t e c k n at a v att borrningsorganet är en sänkborrhammare (16) försedd med en borrkrona (19) för slående borrning av ett hål i jorden och av att =, nämnda organ förjetinjektering är monterat i närheten av en ände av sänkborrhammaren (16) och innefattande åtminstone en sidoöppning (40) i nämnda borrsträng förjetinjektering och av att en första kammare (38) för GoDK. L. 421 512 653 ll288SEK 1999-0346 9 tillförsel av trycksatt vatten är anordnad att driva en vattendriven sänkborrhammare (16), nämnda första kammare (38) omslutes huvudsakligen av en andra kammare (36) i borrsträngen (17).