DE2630027C2

DE2630027C2 - Verfahren zum Herstellen von dichten Schutzwänden im Erdreich sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE2630027C2
Application number: DE2630027A
Authority: DE
Inventors: Jacques Boulogne Rochmann
Original assignee: SOLETANCHE PARIS FR
Current assignee: SOLETANCHE PARIS FR
Priority date: 1975-07-03
Filing date: 1976-07-03
Publication date: 1982-05-13
Also published as: CA1044901A; NL172088B; BE843743A; NL7607207A; FR2316383A1; ES449490A1; US4057969A; DE2630027A1; JPS528616A; JPS5932618B2; FR2316383B1; NL172088C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von dichten Schutzwänden im Erdreich, wobei ein Werkzeug in das Erdreich mittels eines Flüssigkeitsstrahles eingebracht und ein erhärtbarer Brei, insbesondere Zementbrei, zum Aufbrechen des Erdbodens mitteis Injektionsdüsen am unteren Ende des Werkzeuges injiziert wird, so daß der Brei mit dem aufgebrochenen Erdreich gemischt und eine Art Mörtel gebildet wird, welcher nach dem Erhärten die Schutzwand darstellt, wobei die Injektion des Breies während des Anhebens des Werkzeuges erfolgt und das Injizieren schrittweise wiederholt wird, derart daß das Werkzeug jeweils an dem Teil der Schutzwand angreift, welcher in dem vorausgegangenen Vorgang gebildet wurde.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 21 24 385 bekannt. Hiernach erfolgt zwar das Einbringen des Werkzeuges in das Erdreich mittels eines Flüssigkeitsstrahles, und zwar eines Wasserstrahles, jedoch erfolgt das Einspritzen des Verfestigungsmittels unter langsamen Zurückziehen des Einspritzrohres erst dann, wenn das Einspritzrohr die festgesetzte Tiefe im Boden erreicht hat. Durch die eingespritzten Flüssigkeits- bzw. Wasserstrahlen ergibt sich eine unregelmäßige Durchfeuchtung des umgebenden Erdreich und Verdünnung des Verfestigungsmittels. Daher ist eine verhältnismäßig große Menge an Verfestigungsmittel erforderlich.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem sehr wenig lnjektioiisbrei benötigt wird. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

gelöst, daß bereits beim Einbringen des Werkzeuges der erhärtbare Brei verwendet wird, wobei eine verhältnismäßig geringe Menge von Brei unter verhältnismäßig großem Druck durch eine erste Injektionsdüse injiziert wird, und daß die Bildung eines Gemenges dieses Breies mit dem Erdreich durch eine koaxial zur ersten angeordnete zweite Injektionsdüse in einem Umlauf gewährleistet wird. Da das Einbringen des Werkzeugs in den Erdboden durch den Injektionsbrei selbst erfolgt, indem der Injektionsbrei mit dem umgebenden Erdreich in einen Umlauf gebracht wird, können einmal sehr große Tiefen erreicht werden, denn es brauchen keine mechanischen Eintreibkräfte über die Länge des Werkzeuges übertragen werden und durch den Umlauf des Injektionsbreies mit dem umgebenden Erdreich ergibt sich eine gute Mischung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens wird dadurch erreicht, daß ein Volumenausgleich des injizierten Breies und des Erdreiches mittels eines an dem oberen Teil der Schutzwand befindlichen Grabens vorgenommen wird. Auf diese Weise kann ein Überschuß des Gemisches von Injektionsbrei und Erdboden aufgenommen werden und bei Bedarf in entstehende Hohlräume selbsttätig nachfließen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit einem in das Erdreich einbringbaren Werkzeug, welches rohrförmig ausgebildet und an seinem Kopfstück mit einem Anschluß für die Zuführung eines zu injizierenden Breies, insbesondere Zementbreies, versehen ist und welches an seinem Fußstück mit Injektionsdüsen ausgestattet ist

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des rohrförmigen Werkzeuges eine erste Injektionsdüse angeordnet und mit Abstand von der ersten eine zweite Injektionsdüse koaxial mit der ersten vorgesehen ist, daß mit Abstand und parallel zu dem rohrförmigen Werkzeug ein weiteres rohrförmiges Werkzeug mit zwei koaxial und mit Abstand voneinander angeordneten Injektionsdüsen vorgesehen ist und daß die beiden Werkzeuge durch Distanzstücke miteinander verbunden sind, deren Dicke kleiner als der Durchmesser der Werkzeuge gewählt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 4 bis 13.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Veranschaulichung, wie das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird,

Fig.2 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie H-II in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab und

Fig.3 einen Schnitt gemäß Schnittlinie IH-III in F i g. 2, wiederum in vergrößertem Maßstab.

Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung weist die Vorrichtung ein Kopfstück 1, ein Fußstück 2 und gegebenenfalls ein oder mehrere Zwischenstücke 3 auf, je nachdem, welche Tiefe man zu erreichen wünscht.

Sämtliche Stücke (1-3) können Ende für Ende miteinander verbunden werden, und zwar mit Hilfe von doppelseitigen Verbindungsstücken 4, die so angebracht und ausgebildet sind, daß sie möglichst wenig in Querrichtung nach außen hervorragen. Die vorbeschriebenen Stücke bestehen aus zwei parallel zu einander verlaufenden rohrförmigen Werkzeugen, nämlich einem ersten Werkzeug 5 und einem zweiten Werkzeug 6 (Fig. 1). Diese Werkzeuge sind mit Hilfe von Distanzstücken 7 mit einem gewünschten Abstand voneinander gehalten, wobei die Distanzstücke 7 in der gemeinsamen Mittelebene der Werkzeuge 5,6 angeordnet sind. Die Dicke der Distanzstücke 7 ist geringer als der Durchmesser der rohrförmigen Werkzeuge 5, 6 gewählt, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist Der Durchmesser des zweiten Werkzeuges 6 ist kleiner gehalten als derjenige des ersten Werkzeuges 5.

In dem Kopfstück 1 ist das erste Werkzeug 5 mittels eines Hohlträgers 8 (F i g. 1) mit dem zweiten Werkzeug 6 verbunden. Dieser Hohlträger 8 dient nicht nur zur Verbindung der beiden Werkzeuge 5, 6 untereinander, sondern bildet außerdem eine querverlaufende Schiene, an welcher man in veränderbarer Stellung eine Aufhängevorrichtung 9 befestigen kann, welches seinerseits zum Einhaken für einen Ausleger eines Hebezeuges, wie zum Beispiel eines Kranes 10 dient Die veränderliche Stellung der Aufhängevorrichtung 9 ermöglicht es, die Gleichgewichtslage der Werkzeuge 5, 6 zu ändern, d. h. die Vertikallage zu gewährleisten oder ein Nachstellen bzw. Nachjustieren zu ermöglichen.

Weiterhin ist im Bereich des Kopfstücks 1 das Werkzeug 5 mit einem Rohrkrümmer 11 versehen, an welchen ein Schlauch 12 zum Zuführen von Mcrtel bzw. ZementLrei angeschlossen ist Dieser Schlauch 12 ist mit einem nicht dargestellten Speicherbehälter für den Zementbrei verbunden (F i g. 1).

Die Zwischenstücke 3 sind ebenfalls aus zwei rohrförmigen Werkzeugen 5, 6 gebildet, die in geeigneter Weise durch Distanzstücke 7 miteinander verbunden sind und die an ihren Enden mit den Verbindungsstücken 4 zusammenpassen. Sie können verschiedene Länge aufweisen und je nach den betreffenden Gegebenheiten in unterschiedlicher Art Verwendung finden.

Das Fußstück 2 des Werkzeuges 5 (F i g. 3) endet in einem Ansatz 13, welcher koaxial mit dem Werkzeug 5 verläuft. Mittels einer Schraube 14 ist axial zu dem Ansatz 13 ein Ausströmstück 15 befestigt, welches einen Düsenhalter 16 trägt. Die hierin sitzende Injektionsdüse 17 ist austauschbar angebracht.

Das Ausströmstück 15 weist radial um den Düsenhalter 16 herum angeordnete Rippen 18 auf, die ihrerseits einen Düsenhalter 19 und eine von ihm koaxial 7.11 der Injektionsdüse 17 angeordnete zweite Injektionsdüse 20 hält, und zwar mit einem gewissen Abstand von der Injektiondüse 17 und von einem Mantel 21, dessen Durchmesser etwas größer als derjenige des Werkzeuges 5 und des Ansatzes 13 ist.

Zwischen den Rippen 18, dem Düsenhalter 19 und dem Mantel 21 sind Durchlässe 22 vorhanden.

Der Mantel 21 beginnt etwas unterhalb des Niveaus der Ei.itrittsöffnung der zweiten Injektionsdüse 20 und endet mit Abstand unterhalb des Niveaus der Austrittsöffnung dieser Injektionsdüse, wie Fig.3 verdeutlicht. Der untere Rand des Mantels 21 ist mit scharfkantigen Zähnen 23 versehen, deren Außenflanken zylindrisch und deren Innenflanken konisch und divergierend ausgebildet sind, so daß der Mantel 21 die Aufgabe eines kalibrierenden Sägesehuhs übernimmt. In der Mittelebene des Werkzeuges 5, 6 weist der Mantel 21 nach dem zweiten Werkzeug 6 hin gerichtet eine vorspringende Platte 24 auf, deren Unterkante einen großen Zahn 25 bildet.

In ähnlicher Weise endet das zweite Werkzeug 6 in einem Ansatz 26, auf welchem ein Ausströmstück 27

befestigt ist, das seinerseits einen Düsenhalter 28 mit einer ersten austauschbaren Injektionsdüse 29 (Fig.3) festhält.

Das Ausströmstück 27 trägt zusätzlich einen weiteren Düsenhalter, der mit einer zweiten Injektionsdüse 30 ausgestattet ist und von einem Mantel 31 umgeben ist, dessen AuBendurchmesser im wesentlichen gleich demjenigen des Ansatzes 26 ist. Das Ganze wird in angemessenem Abstand von der Injektionsdüse 29 durch radiale Rippen 32 gehalten. Der Mantel 31 ist an seinem unteren Rand nach der Außenseite zu abgeschrägt gestaltet, um die Aufgabe eines zentrierenden Schuhs zu übernehmen.

In jedem der Ansätze 13 und 26 und in den Werkzeugen 5 und 6, und zwar bei den letzteren etwas oberhalb der Ansätze 13, 26. sind in der Mittelebene der Werkzeuge Spritzrohre 33, 34, 35 und 36 eingesetzt, die mit weiteren austauschbaren Injektionsdüsen 37 ausgestattet und die paarweise mit unterschiedlicher Neigung schräg nach unten hin gerichtet sind, wie F i g. 3 verdeutlicht.

An dem unteren Distanzstück 7 des Fußstückes 2 sind Bohrschneiden 38 beiderseitig der vier Spritzrohre 33 bis 36 angeordnet und dazu bestimmt, die Spritzrohre 33 bis 36 in bezug auf ihre Wirksamkeit freizuhalten. Die unteren Schneidkanten 39 der Bohrschneiden 38 sind derart schräg verlaufend geschnitten, daß sie im wesentlichen parallel zu den aus den unteren Spritzrohren 33 und 34 austretenden Strahlen verlaufen, während die aus den Spritzrohren 35 und 36 austretenden Strahlen zu den Schneidkanten der Bohrschneiden 38 schräg verlaufen.

Seitlich des zweiten Werkzeuges 6, und zwar auf der von dem ersten Werkzeug 5 abliegenden Seite ist in der Hauptebene der Werkzeuge 5,6 eine Führungsrippe 40 vorgesehen, wie in F i g. 1 deutlich zu erkennen ist.

Die oben beschriebene Vorrichtung kann wie folgt angewendet werden:

ί In dem Erdboden 41, und zwar in dem Bereich, in dem eine dichte Schutzwand hergestellt werden soll, gräbt man zunächst einen kleinen Graben 42 (Fig. 1), beispielsweise mit Hilfe einer mechanischen Schaufel. Dieser Graben 42 kann beispielsweise einen Meter tief

ίο sein und 0,60 m Breite aufweisen. Der Graben 42 dient als Expansionsraum für den Mörtel, der während der Verwendung der Werkzeuge 5,6 gebildet wird.

In dem Maße, in dem der Zerfall des Erdbodens 41 unter Wirkung der von den verschiedenen Injektionsdü-

!S sen 37 des Fußstückes 2 ausgestoßenen Strahlen fortschreitet, werden die Werkzeuge 5, 6 bis zu der gewünschten Tiefe in den Erdboden 41 abgesenkt, wobei erforderlichenfalls Zwischenstücke 3 angeschlossen werden. Ohne das Injizieren zu unterbrechen.

>n werden die Werkzeuge 5, b sodann wieder nach oben hin zurückgezogen, so daß auf diese Weise ein erstes Wandelement gebildet ist. welches aus zwei im wesentlichen zylindrischen Säulen 43 und 44 und einer diese miteinander verbindenden Wand 45 besteht.

2ί Man senkt sodann die Werkzeuge 5, 6 wieder in den Boden ein, wobei das zweite Werkzeug 6 in die Säule 44 eingeführt wird, die vorher von dem ersten Werkzeug 5 während des vorausgegangenen Eindringens in den Erdboxjen gebildet worden war und welche noch nicht verfestigt ist. Die Führungsrippe 40 gewährleistet dabei eine zusätzliche Führung. Man kann nun diesen Vorgang solange wiederholen, bis die Schutzwand fertiggestellt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1_T Verfahren zum Herstellen von dichten Schutzwänden im Erdreich, wobei ein Werkzeug in das Erdreich mittels eines Flüssigkeitsstrahles eingebracht und ein erhärtbarer Brei, insbesondere Zementbrei, zum Aufbrechen des Erdbodens mittels Injektionsdüse am unteren Ende des Werkzeuges injiziert wird, so daß der Brei mit dem aufgebrochenen Erdreich gemischt und eine Art Mörtel gebildet wird, welcher nach dem Erhärten die Schutzwand darstellt, wobei die Injektion des Breies während des Anhebens des Werkzeuges erfolgt und das Einbringen des Werkzeuges und das Injizieren schrittweise wiederholt wird, derart, daß das Werkzeug jeweils an dem Teil der Schutzwand angreift, welcher in dem vorausgegangenen Vorgang gebildet wurde, dadurch gekennzeichnet, daß bereits beim Einbringen des Werkzeuges der erhärtbare Brei verwendet wird, wobei eine verhältnismäßig geringe Menge voc Brei unter verhältnismäßig großem Druck durch eine erste Injektionsdüse injiziert wird, und daß die Bildung eines Gemenges dieses Breies mit dem Erdreich durch eine koaxial zur ersten angeordnete zweite Injektionsdüse in einem Umlauf gewährleistet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Volumenausgfeich des injizierten Breies und des Erdreiches mittels eines an dem oberen Teil der Schutzwand befindlichen Grabens vorgenommen wird.
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem in das Erdreich einbringbaren Werkzeug, weluies lohrförmig ausgebildet und an seinem Kopfstück mit einem Anschluß für die Zuführung ein. j zu injizierenden Breies, insbesondere Zementbreies, versehen ist und welches an seinem Fußstück mit Injektionsdüsen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des rohrförmigen Werkzeuges (5) eine erste Injektionsdüse (17) angeordnet und mit Abstand von der ersten eine zweite Injektionsdüse

(20) koaxial mit der ersten vorgesehen ist, daß mit Abstand und parallel zu dem rohrförmigen Werkzeug (5) ein weiteres rohrförmiges Werkzeug (6) mit zwei koaxial und mit Abstand voneinander angeordneten Injektionsdüsen (29, 30) vorgesehen ist und daß die beiden Werkzeuge (5,6) durch Distanzstükke (7) miteinander verbunden sind, deren Dicke kleiner als der Durchmesser der Werkzeuge (5, 6) gewählt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Injektionsdüse (20) mit Abstand von einem Mantel (21) umgeben ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Mantels

(21) größer als der Außendurchmesser des Werkzeuges (5) gewählt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (21) des Werkzeuges (5) am unteren Rand mit Zähnen (23) versehen ist, und daß die zweite Injektionsdüse (30) des anderen Werkzeuges (6) mit Abstand von einem Mantel (31) umgeben ist, dessen unteres Ende auf der Außenseite abgeschrägt ist
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem unteren Ende der beiden Werkzeuge (S, 6) in den Ansätzen

(13,26) Spritzrohre (33,34) mit Injektionsdüsen (37) in der gemeinsamen Mittelebene der beiden Werkzeuge (5,6) angeordnet und schräg nach unten gerichtet sind,
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Werkzeug (5,6) zwei weitere Spritzrohre (35, 36) mit Injektionsdüsen (37) oberhalb der Ansätze (13, 26) trägt, welche ebenfalls schräg nach unten gerichtet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der weiteren Spritzrohre (33 bis 36) Bohrschneiden (38) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Werkzeug (6) einen kleineren Durchmesser als das Werkzeug (5) aufweist und mit einer äußeren Führungsrippe (40) versehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide Mäntel (21,31) eine in der Mittelebene verlaufende nach innen hervorragende Platte (24) mit einem großen Zahn (2S) aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden rohrförmigen Werkzeuge (5, 6) am oberen Ende miteinander durch einen Hohlträger (8) verbunden und an einen Speicher für Brei angeschlossen sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Werkzeug (5, 6) durch Einsetzen von Zwischenstücken (3) zwischen Kopfstück (1) und Fußstück (2) verlängerbar ist