DE3300971A1 - Method of producing stabilised or compacted zones or holes in the earth and device for carrying out the method - Google Patents
Method of producing stabilised or compacted zones or holes in the earth and device for carrying out the methodInfo
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Abstract
Description
Patentanwalts
Dipl.-ing. E.£eePatent attorney
Dipl.-ing. E. £ ee
Dlp!.-Ing. K-^Dlp! - Ing. K- ^
8000 Münöien 40 - Elisalwlhstr. 'M 8000 Münöien 40 - Elisalwlhstr. 'M
STUMP BOHR GMBH·
Ismaning/Mchn.STUMP BOHR GMBH
Ismaning / Mchn.
"Verfahren zum Herstellen von verfestigten oder verdichteten Zonen bzw. Löchern im Erdreich, sowie Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens""Process for producing consolidated or compacted zones or holes in the ground, as well as device to carry out the procedure "
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von verfestigten oder verdichteten Zonen bzw. Löchern im Erdreich, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.The invention relates to a method for producing consolidated or compacted zones or holes in the ground, and a device for carrying out the method.
Zum Verfestigen bzw. Verdichten von Erdreich ist es bekannt, Inj elctionsmaterial, z.B. Zementmörtel oder Zementmilch über sogenannte Injektionslanzen in das Erdreich einzubringen. Dies setzt jeweils das zeitraubende, daher teure Bohren von Löchern voraus.For consolidating or compacting soil, it is known to use injection material, e.g. cement mortar or cement milk to bring so-called injection lances into the ground. This requires the time-consuming and therefore expensive drilling of holes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfestigen oder Verdichten von Zonen im Erdreich oder das Erstellen von Löchern zu erleichtern und die hierfür notwendige Zeit erheblich zu reduzieren.The invention is based on the task of solidifying or compacting zones in the ground or making holes easier and the time required for this to reduce significantly.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.The invention solves this problem with the features of claim 1.
"5"" 5 "
Dadurch, daß zur Verfestigung bzw. zur Verdichtung des Erdreiches Injektionsmaterial unter hohem Druck in Form von Strängen in das Erdreich eingeschossen wird, kann die Verfestigung des Erdreiches rasch und den Forderungen angepaßt erstellt werden. Zur·■ Verdichtung des Erdreiches sieht die Erfindung vor, daß flüssiges "Material unter hohem Druck in Form von Druckwellen gegen die Wandung des Erdreiches gerichtet wird. Auf diese Weise kann einfach eine Verdichtung des Erdreiches, gegebenenfalls unter Erweiterung eines Hohlraumes, erreicht werden, der dann zugleich als erweiteter Fuß für einen Pfahl dient. Schließlich bietet die Erfindung den Vorteil, daß bei Schießen von flüssigen Medium, z.B. Wasser, unter hohem Druck gegen das Erdreich, ein langgestrecktes Loch in diesem gebildet wird. In solche Löcher kann wiederum verfestigendes" Material oder' aber Anker o.dgl. eingebracht werden.The fact that the soil is solidified or compacted using injection material under high pressure in the form is shot by strands into the ground, the solidification of the ground can be quickly adapted to the requirements to be created. For · ■ the compaction of the soil, the invention provides that liquid "material under high Pressure in the form of pressure waves is directed against the wall of the ground. In this way, a Compaction of the soil, possibly with expansion a cavity, which then also serves as an enlarged foot for a post. Finally offers the invention has the advantage that when a liquid medium, e.g. water, is shot under high pressure against the ground, an elongated hole is formed in it. Solidifying material or anchors can in turn be placed in such holes or the like. be introduced.
Für die Erfindung findet eine Injektionskanone Verwendung, die nach Art einer Kanone mit Treibladung, z.B. nach der DE-PS 29 07 759, aufgebaut sein kann.An injection cannon is used for the invention, which can be constructed in the manner of a cannon with propellant charge, e.g. according to DE-PS 29 07 759.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Geländesprunges mit einer Injektionskanone zum Einschießen von Injektionssträngen; 1 shows a schematic side view of a terrain jump with an injection cannon for shooting in injection strands;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Galändeschlitzes mit einer Injektionskanone zum Einschießen von Injektionssträngen in die parallelen Erdwände. 2 shows a schematic side view of a Galändeschlitzes with an injection cannon for shooting injection strands into the parallel earth walls.
Fig. 3, 4 und 5Figures 3, 4 and 5
Schematische Querschnitte mit Injektionssträngen in verschiedenen Richtungen; Schematic cross-sections with injection lines in different directions;
Fig. 6 einen schematischen Vertikalschnitt.eines Großbohrpfahles mit verdichtetem Pfahlfuß;6 shows a schematic vertical section of a large bored pile with a compacted pile base;
Fig. 7 eine schematische Seitenansicht wie in Fig. 2FIG. 7 shows a schematic side view as in FIG. 2
jedoch mit einem mit Injektionsmaterial gefüllten Geländeschlitz, bzw. Bohrloch^but with one filled with injection material Terrain slot or borehole ^
Fig.. 8 einen schematischen Teilvertikalschnitt eines Bohrloches mit einer Verdichtungsvorrichtung für die Bohrlochwandung und8 shows a schematic partial vertical section of a borehole with a compression device for the borehole wall and
Fig. 9 eine schematische Seitenansicht wie in Fig. 1 zur Ausführung von Bohrungen mit einer Inj ektionskanone.FIG. 9 shows a schematic side view as in FIG. 1 for the execution of bores with a Injection cannon.
Der in Fig. 1 dargestellte Geländesprung 1 eines Lockergesteins 2 wird mittels Injektionssträngen 3 verfestigt. Hierzu werden mehrere, vorzugsweise parallele, im Abstand voneinander angeordnete Injektionsstränge 3 in das Lockergestein 2 eingebracht.The terrain jump 1 of a loose rock 2 shown in FIG. 1 is consolidated by means of injection strands 3. For this purpose, several, preferably parallel, spaced apart injection strands 3 are inserted into the loose rock 2 introduced.
Die Injektionsstränge 3 können aus einem erhärteten zugfesten Kunststoff bestehen. Diese bilden Zugelemente.The injection strands 3 can be made of a hardened tensile strength Made of plastic. These form tension elements.
Das Einbringen der Injektionsstränge 3 in das Lockergestein 2 erfolgt durch Einschießen von der Außenseite her. Hierzu findet eine Injektionskanone 4 Verwendung. Eine solche Injektionskanone 4 besitzt einen Aufnahmeraum für das Injektionsmaterial, z.B. flüssigen Kunststoff. Dahinter ist eine explosive Treibladung mit einer weitgehendst rückstoßfreien Explosionswirkung angeordnet. Die Injektionskanone 4 ist über eine Aufhängung 5 heb- und senkbar undThe introduction of the injection strands 3 into the loose rock 2 is done by shooting in from the outside. An injection cannon 4 is used for this purpose. One such injection cannon 4 has a receiving space for the injection material, e.g. liquid plastic. Behind it is an explosive propellant charge with a largely recoil-free one Arranged explosion effect. The injection cannon 4 can be raised and lowered via a suspension 5 and
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kann in beliebigen Winkeln zur vertikalen Oberfläche des Geländesprunges 1 feststellbar, gerichtet werden. Die Injektionskanone 4 treibt nach ihrer Zündung das Injektionsmaterial unter hohem Druck und einem stark konzentrierten Strahl aus. Es dringt entsprechend dem vorbestimmten Richtungswinkel über eine entsprechende Länge in das Lockergestein 2 ein. Es können Einzelschüsse oder Schußserien entsprechend der gewünschten Eindringtiefe der Injektionsstränge 3 vorgesehen werden. Nach Verfestigung des Injektionsmaterials, z.B. Kunststoff, im Lockergestein 2 ist der Geländesprung 1 durch die zugfesten Stränge verfestigt. Diese Stränge 3 wirken als Bewehrung des Geländesprunges.can be at any angle to the vertical surface of the Terrain jump 1 detectable, be directed. The injection cannon 4 drives the injection material after it has been ignited under high pressure and a highly concentrated jet. It penetrates according to the predetermined one Directional angle into the loose rock 2 over a corresponding length. It can be single shots or series of shots can be provided according to the desired depth of penetration of the injection strands 3. After the injection material has solidified, E.g. plastic, in loose rock 2 the terrain jump 1 is due to the tensile strands solidified. These strands 3 act as reinforcement of the terrain jump.
Nach Fig. 2 werden einander gegenüberliegende, vertikale Wandungen 6, wie z.B. bei einem Geländeschlitz 7 oder der Wandung eines Bohrloches, durch einander gegenüberliegende, vorzugweise horizontal verlaufende Injektionsstränge 3 verfestigt. Hierfür findet eine abgewandelte Injektionskanone 41 Verwendung. Diese besitzt einander gegenüberliegende, gleichgerichtete Austrittsöffnungen 8. Die Aufhängung 5' ist für den Geländeschlitz bzw. das Bohrloch entsprechend abzuändern. Die Injektionsstränge 3 gleicher Ebene werden gleichzeitig erzeugt. According to FIG. 2, opposite, vertical walls 6, such as in the case of a terrain slot 7 or the wall of a borehole, are strengthened by injection strings 3 lying opposite one another, preferably horizontally. A modified injection cannon 4 1 is used for this purpose. This has opposite, rectified outlet openings 8. The suspension 5 'is to be modified accordingly for the terrain slot or the borehole. The injection strands 3 of the same level are generated at the same time.
Wie aus den Figuren 3, 4 und 5 ersichtlich, können bei
entsprechender Winkelausrichtung der Kanone 4 nach
Fig. 1, oder der Austrittsöffnungen 8 in Form von
gerichteten Düsen bei der Kanone 4f nach Fig. 2, die
Injektionsstränge 3 auch abwärtsgerichtet, aufwärtsgerichtet
oder kreuzweise verlaufen.As can be seen from FIGS. 3, 4 and 5, with a corresponding angular orientation of the cannon 4 after
Fig. 1, or the outlet openings 8 in the form of
directed nozzles in the cannon 4 f according to FIG. 2, the injection strands 3 also run downwards, upwards or crosswise.
Bodenverfestigungen nach Fig. 3, 4 und 5 können auch bei einem Bohrloch für einen Anker bzw. einem Reibungspfahl verwendet werden. Für das Injektionsmaterial kann
man dann Zement, Mörtel oder Kunstharz, also Zug- bzw.
Druckelemente bildende Materialien verwenden. Hierbei
entsteht gleichzeitig eine Verdichtung und VerfestigungSoil consolidation according to FIGS. 3, 4 and 5 can also be used in a borehole for an anchor or a friction pile. Cement, mortar or synthetic resin, i.e. tensile or synthetic resin, can then be used for the injection material.
Use materials that form printing elements. Here
a compression and solidification occurs at the same time
des das Bohrloch umgebenden Lockergesteins.of the unconsolidated rock surrounding the borehole.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist es auch möglich, auf diese Weise den Fuß 9 bei einem mit Spitzen-Druck belasteten Großbohrpfahl 10 "zu bilden. Hierzu werden vom Bohrloch 11 nach abwärts weisende Injektionsstränge 3 in aus Fig'. 6 ersichtlichen Richtungen in den Bereich des Fußes 9 eingeschossen. Dadurch entsteht die Verfestigung des Bereiches des Fußes 9. Hierauf wird durch Ausgießen des Bohrloches 11 der Pfahl 10 durch Ausgießen z.B. mit Beton, gebildet.As can be seen from Fig. 6, it is also possible to in this way to form the foot 9 in the case of a large bored pile 10 ″ which is loaded with peak pressure Injection strings 3 pointing downward in FIG. 6 apparent directions in the area of the foot 9 shot in. This results in the consolidation of the area of the foot 9. This is followed by Filling the borehole 11 of the pile 10 by pouring it with concrete, for example.
Anstatt das Injektionsmaterial in der Injektionskanone 4 bzw. 4· unterzubringen, kann es wie nach Fig. 7 ersichtlich, auch z.B. im Geländeschlitz 7 bzw. im entsprechenden Bohrloch, insbesondere in Form eines Zementmörtels 12, untergebracht werden. Die Druckkammer 13 kann sich dann über die Austrittsöffnungen 8 jeweils mit dem Injektionsmaterial 12 vor jedem Injektionsschuß füllen. Nach Zündung der Explosivladung in der Injektionskanone 41 wird der in der Druckkammer 13 befindliche Zementmörtel über die Austrittsoffnungen 8, vorzugsweise als konzentrierter Strahl, aus- und in das umgebende Erdreich eingetrieben. Es bilden sich dort die Injektionsstränge 3, die das umgebende Erdreich verfestigen. Soll das umgebende Erdreich eines Bohrloches zur Erstellung eines Pfahles oder Ankers verfestigt werden, muß die Injektionskanone 4' mittels der Aufhängung 5 höhenbeweglich, aber auch um die Vertikalachse schwenkbar einstellbar sein. Die überhalb der Injektionskanone 4! befindliche Masse an Injektionsmaterial wirkt dann als Dämm-Material während des Einschießens der Injektionsstränge 3. Infolge des dadurch gegebenen Dämmdruckes können die Austrittsöffnungen 8 .einen vergrößerten Durchmesser erhalten, so daß auch' dickere Injektionsstränge 3 zum Zwecke, der Verfestigung des um- " gebenden Erdreiches erstellt werden können.Instead of accommodating the injection material in the injection cannon 4 or 4, it can also be accommodated, as can be seen from FIG. The pressure chamber 13 can then be filled with the injection material 12 via the outlet openings 8 before each injection shot. After the explosive charge has been ignited in the injection cannon 4 1 , the cement mortar located in the pressure chamber 13 is driven out and into the surrounding soil via the outlet openings 8, preferably as a concentrated jet. The injection strands 3 are formed there and solidify the surrounding soil. If the surrounding soil of a borehole is to be solidified in order to create a pile or anchor, the injection cannon 4 'must be adjustable in height by means of the suspension 5, but also pivotable about the vertical axis. The one above the injection cannon 4 ! The mass of injection material located then acts as an insulating material during the shooting in of the injection strands 3. As a result of the resulting insulation pressure, the outlet openings 8 can have an enlarged diameter, so that even thicker injection strands 3 for the purpose of consolidating the surrounding soil can be created.
Wird nur ein Verdichten von Zonen an vorbestimmten Stellen im umgebenden Lockergestein gewünscht, kann nach Fig. 8 eine abgeänderte Kanone 41' verwendet werden. An den die Explosivladung, gegebenenfalls in Form eines Magazins aufnehmenden Teil 14, schließt sich ein birnenförmiger Austrittsteil 15 an. Dieser besitzt in unterschiedlichen Höhen einander diametral gegenüberliegende, bzw. für den Einsatz in ein Bohrloch um den Umfang gleichmäßig verteilte Austrittsöffnungen 16. Im Gelandeschlitz 7 bzw. im entsprechenden Bohrloch befindet sich neben der Kanone 411 mit der entsprechenden Aufhängung zur höhenmäß'igen und gegebenenfalls winkelmäßigen Einstellung, ein flüssiges Medium 17. Hierfür kann Wasser, Zementmilch oder flüssiger Beton verwendet werden. Auch andere flüssige Materialien könnten eingesetzt werden. Dieses flüssige Medium 17 dringt wiederum über die Öffnungen 16 in das Innere des Austrittsteils 15 ein und füllt diesen an. Nach Zündung der Kanone 4'' werden durch die Explosivladung Druckwellen in den angedeuteten Pfeilrichtungen über die Austritt söffnungen 16 nach außen gegen, die Wandungen 6 des Geländeschlitzes 7 bzw. die des entsprechenden Bohrloches gedrückt. Druck und Größe der Austrittsöffnungen sind so bestimmt, daß das flüssige Medium, wie in Fig. 8 angedeutet, die Wandung des Geländeschlitzes bzw. Bohrloches zurück drückt und dadurch das umgebende Material verdichtet. Im Falle eines Bohrloches kann durch diese Erweiterung zugleich der notwendige Raum für den Fuß eines Pfahles geschaffen werden. Der notwendige Dämmdruck wird wiederum durch das in entsprechender Höhe über der Kanone 4 '· befindliche flüssige Medium 17 geliefert.If only a compression of zones at predetermined points in the surrounding loose rock is desired, a modified cannon 4 1 'can be used according to FIG. 8. A pear-shaped exit part 15 adjoins the part 14 receiving the explosive charge, possibly in the form of a magazine. At different heights of this has diametrically opposite, or for use in a well bore about the periphery of uniformly distributed outlet openings 16. In Gelandeschlitz 7 and in the corresponding hole is located beside the gun 4 11 with the respective suspension for höhenmäß'igen and optionally angular setting, a liquid medium 17. Water, cement milk or liquid concrete can be used for this. Other liquid materials could also be used. This liquid medium 17 in turn penetrates through the openings 16 into the interior of the outlet part 15 and fills it. After firing the cannon 4 ″, the explosive charge presses pressure waves in the indicated arrow directions through the outlet openings 16 outwards against the walls 6 of the terrain slot 7 or those of the corresponding borehole. The pressure and size of the outlet openings are determined in such a way that the liquid medium, as indicated in FIG. 8, pushes back the wall of the terrain slot or borehole and thereby compresses the surrounding material. In the case of a borehole, this expansion can also create the necessary space for the foot of a pile. The necessary insulating pressure is in turn supplied by the liquid medium 17 located at the appropriate height above the cannon 4 ′.
Der Austrittsteil 15 kann auch aus einem geschlossenen Sack aus vorzugsweise elaizischem Material bestehen." Die Treibgasladung erweitert den Sack plötzlich, wodurch eine Druckwelle im umgebenden Medium entsteht, die sich aufdie Wandung 6 überträgt. Hierdurch wird das-ErdreichThe outlet part 15 can also consist of a closed sack made of preferably elastic material Propellant charge suddenly expands the sack, creating a pressure wave in the surrounding medium that affects the Wall 6 transfers. This creates the-earth
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verdichtet. Der hydrostatische Druck des Mediums 17 bewirkt das Austreiben des Treibgases unter Flachlegen des Sackes.condensed. The hydrostatic pressure of the medium 17 causes the propellant gas to be expelled by laying the sack flat.
Neben dem Verfestigen und Verdichten des umgebenden Lockergesteins bzw. Erdreiches kann nach Fig. 9 aber auch ein Bohren von Löchern erreicht werden. Es findet wiederum eine Kanone 4!lt mit entsprechender Aufhängung 5 zum gezielten Einschießen eines flüssigen Mediums in einen Geländesprung 1 eines Lockergesteins 2 Verwendung. Diese Kanone kann eine Kanone mit einer Explosionsladung sein. Es kann aber auch eine Kanone mit einer einen sehr hohen Pumpdruck erzeugenden Pumpe sein. An den die Explosivladung bzw. die Pumpe aufnehmenden Kanonenteil 18 schließt sich wiederum ein Düsenteil 19 zur Aufnahme und Konzentrierung des flüssigen Mediums, z.B. Wasser, an. Nachdem mit hohem Druck und entsprechender Konzentrierung der Wasserstrahl in das Lockergestein eingeschossen wurde und ein Loch 20 entstand, kann das Düsenteil 19 eine vorne aufsteckbare, in das Loch 20 passende, Verlängerungsdüse 21 erhalten, welche in das erzielte Loch eingeführt und mit dem Düsenteil 19 verbunden wird. Durch-einen erneuten Schuß, eine Schußserie bzw. Eindrücken eines Wasserstrahls kann das Loch 20, wie strichliert angedeutet, in das Lockergestein 2 hinein verlängert werden. Dieses Loch kann mit verfestigtem Material, wie z.B. Zementmörtel o.dgl. ausgefüllt werden oder als Loch für einen Injektionsanker o.dgl. Verwendung finden.In addition to solidifying and compacting the surrounding loose rock or soil, however, according to FIG. 9, it is also possible to drill holes. There is again a cannon 4 ! Lt with a corresponding suspension 5 for the targeted injection of a liquid medium into a terrain jump 1 in loose rock 2. This cannon can be a cannon with an explosive charge. However, it can also be a cannon with a pump generating a very high pumping pressure. A nozzle part 19 for receiving and concentrating the liquid medium, for example water, is in turn connected to the cannon part 18 receiving the explosive charge or the pump. After the water jet has been injected into the loose rock with high pressure and appropriate concentration and a hole 20 has been created, the nozzle part 19 can receive an extension nozzle 21 which can be attached to the front and which fits into the hole 20, which is inserted into the hole made and connected to the nozzle part 19 will. With another shot, a series of shots or pressing in a water jet, the hole 20, as indicated by dashed lines, can be extended into the loose rock 2. This hole can with solidified material, such as cement mortar or the like. be filled or as a hole for an injection anchor or the like. Find use.
Patentanw^i Dipl.-!ng. I Dipl.-Ing. K. SiibfeschkePatentanw ^ i Dipl .-! Ng. I. Dipl.-Ing. K. Siibfeschke
8000 München 40 //ElfSibethstr. Si 8000 Munich 40 // ElfSibethstr. Si
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|---|---|---|---|
| DE19833300971 DE3300971A1 (en) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | Method of producing stabilised or compacted zones or holes in the earth and device for carrying out the method |
| DE19833348301 DE3348301C2 (en) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | Consolidation of zones or holes in ground |
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Publications (2)
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