DE3002680A1

DE3002680A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstllung von unterfangungskoerpern unter fundamenten oder von abdichtungsmembranen

Info

Publication number: DE3002680A1
Application number: DE19803002680
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr.-Ing. 8000 München Chambosse; Herbert 6054 Rodgau Samol
Original assignee: GKN Keller GmbH
Current assignee: GKN Keller GmbH
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1981-07-30
Also published as: NL8006784A; BE886355A; ATA546180A; GB2068038A; DE3002680C2; AT375986B; GB2068038B

Description

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GKN Keller GmbH, 6o5o Offenbach 3

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Unterfangungskörpern unter Fundamenten oder von Abdichtungsmembranen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Unterfangungskörpern unter Fundamenten oder von Abdichtungsmembranen durch Injizieren eines oder mehrerer erhärtender flüssiger Stoffe unter hohem Druck in den Baugrund mittels einer Injektionsvorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem derartigen Verfahren besteht das wesentliche Problem darin, einen freien Raum in Form eines Spaltes oder einer Auflockerung im Boden für die zu erhärtenden Stoffe zu schaffen. Es ist ein Verfahren (Zeitschrift "Der Bauingenieur", 1964, S. 25o) bekannt, bei dem durch Einsenken eines Düsenrohres ein Raum unter Hochdruckeinwirkung freigespühlt und beim Hochziehen des Rohres der Raum mit Zementmörtel aufgefüllt wird. Dieses . Verfahren läßt sich jedoch nur bei bestimmten Böden anwenden, da entweder die Spühlung nicht zu einer entsprechenden umfang-

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reichen Entfernung der umliegenden Erdformationen ausreicht oder aber die Gefahr besteht, daß bereits während des Spü—lens bzw, Vergießens lockerer Boden, z.B. Triebsand, nachrutscht. Darüber hinaus ist dieses Verfahren zur Herstellung von Unterfangungskörpern nicht geeignet.

Wird dagegen der Boden nur teilweise verdrängt, ist es aus wirtschaftlichen Gründen erforderlich, daß der Hochdruckstrahl des erhärtenden flüssigen Stoffes eine große Reichweite aufwöist. Nach dem aus der DE-AS 21 24 3 85 bekannten Verfahren wird dieses Problem dadurch zu lösen versucht, daß mittels eines Injektionsrohres, das mit mindestens zwei koaxialen und unter einem Winkel zur Rohrachse gerichteten Düsen ausgerüstet ist, der erhärtende Stoff oder seine Komponenten unter hohem Druck injiziert und ein Druckluftstrahl durch die äußeren Ringdüsen in den Boden eingebracht wird. Die verwendeten koaxialen Düsen sind jedoch technisch aufwendig und störanfällig. Zudem hat die Praxis gezeigt, daß die Reichweite dieses Verfahrens gegenüber einem solchen, das keine Druckluft verwendet, nicht nennenswert vergrößert wird.

D6r Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, mit dem auf einfache Weise eine größere Rdbhweite des Hochdrucksijahles erreicht werden kann.

Überraschend zeigte sich, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß der flüssige Stoff in Form eines intermittierend verdichteten Strahles injiziert wird.

Angestellte Versuche haben ergeben, daß mit einem intermittierend verdichteten Hochdruckstrahl großer Geschwindigkeit eine zwischen 5o bis 1oo % vergrößerte Reichweite verbunden mit optimaler Durchmischung mit dem anstehenden Material erzielt werden kann. Der intermittierende Hochdruckstrahl kann durch eine Kolbenpumpe, die

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ohne einen Pulsierungsdämpfer bzw. ohne Windkanal arbeitet, erzeugt werden. Möchlich ist jedoch auch eine mechanische Vorrichtung vor den Düsen, die durch wechselseitiges Öffnen und Schließen in Folge Rotation einer geschlitzten, zylinderförmigen Steuervorrichtung mindestens zwei Austrittsdüsen beschickt.

Eiiß weitere Lösung der Aufgabe besteht darin, daß dem flüssigen Stoff vor dem Austritt aus der Injektionsvorrichtung eine verdichtete gasförmige Phase zugeführt wird.

Es hat sich herausgestellt, daß im Hochdruckstrahl des erhärteten flüssigen Stoffes enthaltene Luft die gleiche, wirtschaftlich erwünschte Vergrößerung der Reichweite bei technisch befriedigender Durchmischung mit dem anstehenden Material des Untergrundes ergibt, da die nach Verlassen der Düse expandierende Luft das Zerstören des Gefüges des anstehenden Bodens oder der Aufschüt tung wesentlich unterstützt. Erfindungsgemäß wird die Luft mit einem Hochdruckkompressor oder aus einem Hochdruckbehälter in den zur Austrittsdüse führenden Strom des flüssigen Stoffes eingeleite

Für viele Materialien des Untergrundes, z.B. kohäsive Böden, Einlagerungen grober Bestandteile usw. wird vorteilhaft dem intermittierend verdichteten flüssigen Stoff vor dem Austritt aus der Injektionsvorrichtung eine verdichtete gasförmige Phase zugeführt.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzuschlagen, mit der unabhängig von der Formation des Bodens der gewünschte Unterfangungskörper bzw. die Abdichtungsmembrane erstellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,¹ daß am unteren Ende des Injektionsrohres ein Düsenträger mit axial, radial und/oder geneigten Düsen angeordnet ist.

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Der Lösung liegt die Überlegung zugrunde, daß das Verfahren desto besser durchführbar ist, je näher eine oder mehrere Düsen an die aufzuspü.-*lende Bodenschicht herangeführt werden können.

Wird, der Düsenträger sowohl beim Absenken des Injektionsrohres als auch vorzugsweise beim Ziehen gedreht, so wird der Boden bzw. der Baugrund nach der Injektion des erhärtenden Stoffes derart imprägniert, daß nach dem Erhärten ein Verfestigungselement mit Abmessungen entsteht, die auf alle Fälle denen des Düsenträgers entsprechen.

Der Unterfangungskörper bzw. die Abdichtungsmembrane wird durch Wiederholungen in erforderlicher räumlicher Anordnung hergestellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine vorteilhafte Ausführungsform des Düsenträgers und

Fig. 2

und 3 schematisch die Herstellung eines Unterfangungskörpers.

Die Ausführungsform des Düsenträgers 1 weist eine Kreuzform auf und ist mit dem Injektionsrohr 2 verbunden. An den horizontalen Teilen sind axiale und radiale Düsen 3 angeordnet. Ferner sind die unteren äußeren Ecken der horizontalen Teile abgeschrägt und veLsen geneigt angeordnete Düsen auf. Eine weitere Düse ist in dem unteren senkrechten Teil axial angeordnet. Durch diesen Düsenträger ist gewährleistet, daß auch an einem sehr kohäsiven Boden z.B. ein säulenartiger Körper hergestellt werden kann, der mit Sicherheit einen Durchmesser aufweist, der dem des Düsen-

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trägers entspricht.

Die Form des Düsenträgers ist jedoch nicht auf die dargestellte Form beschränkt.Für relativ lockere Böden hat sich zur Errichtung eines säulenartigen Körpers mit relativ großem Durchmesser ejn DüsenträgEr in Dreiecksform bewährt, der in der Mitte eines Schenkels mit dem Injektionsrohr verbunden ist. An den übrigen Schenkeln und an der dem Befestigungspunkt gegenüberliegenden Spitze sind in geeigneten Abständen voneinander Düsen angeordnet.

Der Durchmesser der Düsen liegt bei 2 bis 4 mm. Die Durchsatzmenge beträgt 8o bis 6oo l/min, bei einem Druck von 1oo bis 3oo bar. Die Strahlgeschwindigkeit liegt bei diesen Verhältnissen zwischen 1oo bis 15o m/s. Die Frequenz der Intermittierenden Verdichtung liegt vorteilhaft zwischen 0,2 und 2 Hz, wobei die Druckdifferenz mindestens 5o bar betragen soll.

Wird eine gasförmige Phase, vorteilhaft Preßluft, dem flüssigen Stoff zugeführt, soll dessen Druck mindestens 5o bar betragen; aber auch flüssige Luft und Flüssigstickstoff sind dafür geeignet.

Zur Injektion wird vorteilhaft ein selbsthärtender flüssiger Stoff auf Zementbasis benutzt, der je nach Erfordernis Zusätze enthalten kann.

Im folgenden wird beispielhaft die Herstellung eines Unterfangungskörpers erläutert.

Von der Arbeitsebene A aus wird mit einem Drehbohrgerät B der an einem Rohrstrang C montierte Düsenträger D rotierend in den Boden abgesenkt. Gleichzeitig drückt intermittierend das Pumpenaggregat E das Injektionsmittel mit hohem Druck über den Hochdruckdrehkppf F durch den Rohrstrang und die Düsen in den Boden. I_{n S}i_tu kommt es zu einer innigen und

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energiereichen Vermischung des Bodens mit dem Injektionsmittels, aus der nach einstellbarer Erhärtung eine Säule der Unterfangungskörper resultiert.

Durch die Wiederholung des Vorganges ergeben sich die im Schnitt dargestellten Säulen 1 bis 3, die zusammen einen monolithischen Körper bilden.

Die Form der Körper für Gebäudeunterfangungen hängt von der Aufaabenstellung und dem erforderlichen statischen
Nachweis der Standsicherheit ab. Zwei typische Beispiele enthält die Figur 3.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von ünterfangungskörpern unter Fundamenten oder von Abdichtungsmembranen durch Injizieren eines oder mehrerer erhärtender flüssiger Stoffe unter hohem Druck in den Baugrund mittels einer in den Baugrund einzubringenden Injektionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Stoff in Form eines intermittierend verdichteten Strahles injiziert wird.

2. Verfahren zur Herstellung von ünterfangungskörpern unter Fundamenten oder von Abdichtungsmembranen durch Injizieren eines oder mdrerer erhärtender flüssiger Stoffe unter hohem Druck in dem Baugrund mittels einer in den Baugrund einzubringenden Injektionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß dem flüssigen Stoff vor dem Austritt aus der Injektionsvorrichtung eine verdichtete gasförmige Phase zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem intermittierend verdichteten flüssigen Stoff vor dem Austritt aus der Injektionsvorrichtung eine verdichtete gasförmige Phase zugeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende eines Injektionsrohres (2) ein Düsenträger (1) mit axial, radial und/ oder geneigten Düsen (3) angeordnet ist.

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