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EP0509385B1 - Verfahren zum Herstellen von Beton- und Zementkörpern im Boden - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Beton- und Zementkörpern im Boden Download PDF

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Publication number
EP0509385B1
EP0509385B1 EP92106097A EP92106097A EP0509385B1 EP 0509385 B1 EP0509385 B1 EP 0509385B1 EP 92106097 A EP92106097 A EP 92106097A EP 92106097 A EP92106097 A EP 92106097A EP 0509385 B1 EP0509385 B1 EP 0509385B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection
columns
sheet pile
pile wall
process according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92106097A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0509385A1 (de
Inventor
Albert Pielsticker
Veiko Warrelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Keller Grundbau GmbH
Original Assignee
Keller Grundbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Keller Grundbau GmbH filed Critical Keller Grundbau GmbH
Priority to AT92106097T priority Critical patent/ATE103026T1/de
Publication of EP0509385A1 publication Critical patent/EP0509385A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0509385B1 publication Critical patent/EP0509385B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/46—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making in situ by forcing bonding agents into gravel fillings or the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/18—Bulkheads or similar walls made solely of concrete in situ
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/24—Placing by using fluid jets

Definitions

  • the invention relates to a method for producing wall-shaped or ceiling-shaped concrete or cement bodies in the floor, in which injection columns which are at least tangent to one another and which are at least tangent in the jet stream method from an injection rod which is driven into the floor, or concrete vibrating columns by means of a deep vibrator which is located in the Soil is driven forward, created one after the other and after hardening form the concrete or cement body, at least one group of adjacent injection columns or concrete vibrating columns being created fresh-in-fresh before the binding of individual columns with mutual penetration.
  • the overall wall-shaped body can be generated in any inclined position between vertical and horizontal and also to several z. B. be arranged in a desk or gable shape.
  • the injection columns made of cement suspension are created parallel to one another in the nozzle jet method by means of an injection rod with at least one nozzle which is driven into the ground;
  • the vibrating columns are made of precast concrete in parallel with one another by means of a deep vibrator that is driven into the ground. After creating an injection or vibrating column, the injection rod or deep vibrator is pulled again.
  • the present invention has for its object to provide methods for producing wall or ceiling-shaped concrete or cement bodies, which enable the simplified introduction of sheet piling elements or reinforcement elements.
  • sheet piling or reinforcement elements are sunk individually or in groups within one injection column at the same time with an injection rod, which remain in the injection column when the injection rod is pulled.
  • This advantageously saves a separate operation for lowering the sheet pile elements or the reinforcement elements. It is particularly advantageous that they can be brought down in the manner according to the invention in the manner of the invention completely free of vibrations. Since the sheet pile wall elements only have to be gripped and guided laterally, it can be brought down directly in front of the wall, ie directly on a structure to be supported. It is operated with much lower forces than is necessary when bringing it down into a concrete or cement column that has already been created.
  • the forces act as tensile forces so that there is no fear of the reinforcement elements buckling.
  • the drilling and injection process can be done in several steps, with the last injection step according to the invention of the sheet pile or reinforcement element is sunk with the injection rod.
  • an injection pressure of approximately 200-400 bar is preferably used for the concrete or cement suspension.
  • the flow rate can be more than 90 l / min.
  • the orientation of the at least one nozzle is essentially perpendicular to the axis of the injection rod. It can be used to create columns with a radius between 50 to 250 cm.
  • This method works by transferring the soil to the suspension, creating a liquid phase of new composition. It is therefore a soil erosion and suspension process that must not be equated with drilling mud processes for discharging drilling material.
  • a second solution is that sheet piling or reinforcement elements are sunk simultaneously with a deep vibrator, either individually or in groups, with the deep vibrator parallel to its longitudinal axis, which remain parallel to the resulting vibrating column when the deep vibrator is pulled.
  • reinforcement elements will be partially integrated into the resulting concrete body.
  • the method described here is of course not vibration-free, but can also be carried out directly in front of the wall with a suitable design of the corresponding device and likewise ensures that the reinforcement elements are brought down without compressive forces, which prevents the reinforcement elements from buckling.
  • the sheet pile or reinforcement elements can be axially lowered are constantly loaded, in particular by means of cable pulling means acting on the drill head slide of a drill or injection rod or the guide slide of a deep vibrator.
  • the tractive force is particularly variable during the lowering depending on the nature of the ground and sinking speed.
  • the sheet piling or reinforcement elements can be axially and possibly laterally shaken when sunk, in particular by means of a top vibrator or top impact tool placed thereon.
  • the invention also relates to devices according to claim 13 for carrying out the method. Further advantageous features are specified in the dependent device claims.
  • the sheet pile or reinforcement elements are then held and guided at their upper end in a tensioning device by suitable means and are guided beneath them a second time in different ways.
  • the upper guide and tensioning device is attached to the drilling or injection head of the injection rod or to the guide and mounting slide of the deep vibrator and moves with each of them.
  • the lower guide device can be fixed in place like a guide of the injection linkage on the drill or as a guide and mounting device directly on the deep vibrator and can be lowered with it.
  • the vibrator tip or the nozzle holder of the injection rod is at a distance of 0.1 to 1.5 m, preferably 0.3 to 0.5 m in the direction of advance in front of the front edge of the respective sheet pile element or reinforcement element, so that the element in the area of freshly injected column or vibrated opening is inserted.
  • the clamping on the tensioning device is released so that the respective sheet pile element or reinforcement element in the one just created Pillar remains.
  • the reinforcement elements can be known baskets, profiles or sheet piling elements that remain permanently in the concrete or cement body, while the sheet piling elements can be pulled again after all floor work has been completed.
  • the profile locks of the sheet pile elements to be lowered in each case of newly created columns can be latched into the columns of the already completed, adjacent sheet pile wall elements of already completed columns.
  • these profile locks can be protected against the ingress of cement or soil, for example by filling them with grease beforehand.
  • sheet pile wall elements are inserted individually into a part of the pillars or used in groups with their profile locks, if this is sufficient for the desired strength.
  • two or more pre-assembled sheet piling profiles can be brought down together with it.
  • At least groups of injection or vibrating columns are created fresh-in-fresh, the above-mentioned latching of the profile locks is readily possible. If there is a column connection freshly tied off due to work interruptions or for other reasons, then in a first preferred embodiment additional columns for reinforcement are to be created at the joint of the resulting wall parts, which can then be attached to the wall parts on one or both sides.
  • Another or additional option is to use a suspension that can be freshly tied to a column connection by a sheet pile or reinforcement element of a new column in the area of the profile lock of a sheet pile or reinforcement element of an already set column, e.g. one with little Cement content or with bentonite or retarder components.
  • this can be connected in a rotationally fixed manner to an inner part of the injection rod, which in turn is driven in a corresponding manner by the drill head in a rotating or pivoting manner.
  • the injection head can, however, also be in several parts, with a holder being connected in a rotationally fixed manner to any part of the injection linkage lying outside or inside, and a nozzle support part which can be driven in rotation or pivoting is provided, the movement of which is generated by a pressure medium.
  • This pressure medium can in particular be water which is supplied via one of the channels formed by the plurality of tubes lying one inside the other. The pressure medium can leave the nozzle carrier essentially without pressure.
  • the individual injection columns or vibrating columns can be created purely linearly but also with drill pipe or vibrator positions jumping to each other in a zigzag shape. Curved or semicircular courses of the column lines through which vault effects can be achieved can also be particularly favorable. Further details emerge from the drawings, in which some exemplary embodiments are described below.
  • FIGS. 1a to 1c parts that correspond to one another are assigned the same numbers.
  • a caterpillar vehicle 1 with a drilling rig 2, a drilling and injecting head 3 and a guiding and intercepting device 4 is symbolically recognizable.
  • FIG. 1a a sheet pile wall element 6 is pulled with one end in the direction of the drilling and injection head 3 over a symbolically illustrated winch rope 5.
  • a clamping device 7 On the drilling and injecting head 3 there is a clamping device 7 to be described in more detail and on the drilling stand 2 below a known guiding and intercepting device 8 for the drilling and injecting rods.
  • the sheet pile wall element 6 has been transferred into a vertical position via the winch cable 5 and has been inserted from below or laterally into the tensioning device 7 and the guide device 8.
  • the lower end of the drilling and injection rod 9 stands on the floor, while the lower edge of the sheet pile element, on the other hand, is slightly back in the vertical working direction.
  • FIG. 1c the drilling and injection linkage 9 has already been partially lowered into the ground, a cutting beam 10 acting and thereby creating a bottom opening 11.
  • the drilling and injection head 3 is pulled downwards via a winch arrangement (not shown in detail) together with the tensioning device 7 in the drilling frame 2, while the guiding and intercepting devices 4 and 8 are recognizably stationary.
  • FIG 1d the end position of the drilling and injection rod 9 and the sheet pile element 6 is shown.
  • the floor opening 11 is filled with a cement-floor mixture 12.
  • the suspension used can form the cutting jet itself or can be fed independently of a cutting jet of water through a further nozzle through the drilling and injection rod.
  • the tensioning device 7 will have to be released. If the drilling and injection head 3 with the When the drill and injection rods 9 are withdrawn into the position a via the positions in FIGS. B and c, the sheet pile wall element 6 remains in its position, at most still sagging vertically - held by the guiding and intercepting device 8.
  • the caterpillar vehicle can now be moved laterally and a further process of the same type can be started, the floor openings 11 cutting and the profile locks of adjacent sheet pile wall elements being inserted into one another.
  • FIGS. 2a to 2c parts that correspond to one another are assigned the same numbers, which correspond to those in FIGS. 1a to 1c again.
  • a crawler vehicle 1 with a drilling stand 2, a deep vibrator 32 and a vibrating stand 2 can be seen in each case.
  • FIG. 2a a sheet pile wall element 6 is pulled over one winch rope 5 with one end in the direction of the upper end of the deep vibrator 32.
  • the deep vibrator 32 has already been partially vibrated into the ground, the sheet pile element advancing parallel to the deep vibrator guided over the guide device.
  • FIG. 3 shows the drilling and injection head 3 with the drilling and injection linkage 9 in cross section without the connection to the slide, the tensioning device 7 with a sheet pile element 6 held therein being shown systematically.
  • This consists of a U-profile 13 with two claw parts 14, 15 fastened at the ends and pivotable, and a support plate 16 for the sheet pile element 6.
  • the size of the U-profile and the claws attached to it is such that the corresponding profile when the claws are open 14, 15 can be inserted laterally and can be held by the claws with support on the support plate 16.
  • the sheet piling profile 6 can also be held in the clamping device 7 in a position rotated by 180 °.
  • the guide devices 8 and 26 are constructed in principle in the same way, but without a fixed clamping, but in such a way that a guide with play is created.
  • FIG. 4 shows the drilling and injection head 3 with the drilling and injection linkage 9 in the same manner as in FIG. 3 in cross section, the tensioning device 7 'being shown systematically with a sheet pile element held therein.
  • the cross section consists of a symmetrical guide piece 33 and claws 14 ', 15' which can be moved transversely therein, into which a sheet pile element 6 can be inserted laterally and can be clamped by the movable claws with support on a support plate 16 '.
  • the claws engage in side walls of the sheet pile wall element so that they can be brought down along the edge of the building with the free legs of the U-profile. This will bring your distance from the development to zero.
  • FIG. 5a shows a cross section through a column, which can be seen in its position relative to the drilling and injection head 3 and to the drilling and injection linkage 9 and which was created by a nozzle jet covering only an angle of somewhat more than 180 °.
  • Drilling and injection head 3, drilling and injection linkage 9 and support plate 16 lie above the cutting plane and are shown in broken lines.
  • the sheet piling profile 6 is placed in reverse relation to that from FIG. 2 against the support plate 16.
  • the holding claws, not shown, would accordingly be used in a modified form.
  • the bottom opening 11 with the suspension 12 can reach as underpinning under a building edge 17 shown in dashed lines.
  • FIG. 5b it can be seen how along the edge of the building 17 in a row floor bodies 11 according to Figure 3a and circular floor bodies 18 according to the usual SOILCRETE® method with a circumferential jet or in pure injection technology in a certain arrangement in a row. Only the floor elements 11 accommodate the sheet piling elements 6 mentioned for reinforcement or reinforcement. Two of the floor bodies 18 alternate with one of the floor bodies 11.
  • the axial distance "x" between two Soil bodies 11 of the first type are, for example, approximately 200 cm if the width b, according to FIG. 5a, is approximately 100 cm.
  • first floor body 19 with an opening angle of approximately 90-120 ° and a radius r 1 and second floor body 20 with an opening angle ⁇ of approximately 200 ° and a radius r 2 are alternately arranged to each other so that each is oppositely oriented Sheet piles with their profile locks, which lie on a line 21, are locked together.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von wand- oder deckenförmigen Beton- oder Zementkörpern im Boden, bei dem zueinander parallele zumindest tangierende Injektionssäulen im Düsenstrahlverfahren aus einem Injiziergestänge heraus, das in den Boden vorgetrieben wird, bzw. Betonrüttelsäulen mittels eines Tiefenrüttlers, der in den Boden vorgetrieben wird, nacheinander erstellt werden und nach dem Aushärten den Beton- oder Zementkörper bilden, wobei zumindest eine Gruppe benachbarter Injektionssäulen oder Betonrüttelsäulen vor dem Abbinden einzelner Säulen unter gegenseitiger Durchdringung frisch-in-frisch erstellt wird. Die insgesamt jeweils wandförmigen Körper können in beliebig geneigter Lage zwischen vertikal und horizontal erzeugt werden und auch zu mehreren z. B. pult- oder giebelförmig angeordnet werden. Beim erstgenannten Verfahren werden die Injektionssäulen aus Zementsuspension parallel zueinander im Düsenstrahlverfahren mittels eines Injiziergestänges mit zumindest einer Düse, das in den Boden vorgetrieben wird, erstellt; im zweiten Verfahren werden die Rüttelsäulen aus Fertigbeton parallel zueinander mittels eines Tiefenrüttlers, der in den Boden vorgetrieben wird, erstellt. Nach der Erstellung jeweils einer Injektions- bzw. Rüttelsäule wird das Injiziergestänge bzw. der Tiefenrüttler wieder gezogen.
  • Verfahren der vorstehend genannten Art sind aus den Veröffentlichungen der Anmelderin unter ihrem früheren Namen GKN Keller GmbH "SOILCRETE®-Jet-Grouting", April 1983, vgl. Oberbegriff des Anspruchs 1, und "Stopfverdichtung", Februar 1976, vgl. Oberbegriff des Anspruchs 2, bekannt. Im Zusammenhang mit einzelnen hiernach erstellten Säulen ist auch bereits vorgeschlagen worden, Bewehrungskörbe oder Bewehrungsstäbe in derartige Säulen einzubringen. Für wand- oder deckenförmige Bodenkörper z.B. Unterfangungskörper entlang der Kante von Bauwerken oder Baugrubenumschließungen (mit jeweils vertikaler Lage) oder Unterfangungen über Stollen oder Galerien (mit schräger oder horizontaler Wandlage) sind die bisherigen Bewehrungen weniger geeignet. Zur Verstärkung der Wand- oder Deckentragwerke stand vorrangig nur die Durchmesservergrößerung der einzelnen Säulenkörper zur Verfügung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zum Herstellen von wand- oder deckenförmigen Beton- oder Zementkörpern bereitzustellen, die die vereinfachte Einbringung von Spundwandelementen oder Bewehrungselementen ermöglichen.
  • Die Lösung hierfür besteht zum einen darin, daß gleichzeitig mit einem Injiziergestänge Spundwand- oder Bewehrungselemente jeweils einzeln oder gruppenweise innerhalb jeweils einer Injektionssäule abgeteuft werden, die beim Ziehen des Injiziergestänges in der Injektionssäule verbleiben. In vorteilhafter Weise wird dadurch ein gesonderter Arbeitsgang zum Absenken der Spundwandelemente oder der Bewehrungselemente eingespart. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß diese beim Düsenstrahlverfahren in der erfindungsgemäßen Weise völlig erschütterungsfrei niedergebracht werden können. Da die Spundwandelemente nur seitlich gefaßt und geführt werden müssen, ist eine Niederbringung unmittelbar vor der Wand, d.h. unmittelbar an einem abzustützenden Bauwerk möglich. Es wird mit wesentlich geringeren Kräften operiert, als dies beim Niederbringen in eine bereits erstellte Beton- oder Zementsäule erforderlich ist. Zudem greifen die Kräfte als Zugkräfte an, so daß ein Ausknicken der Bewehrungselemente nicht zu befürchten ist. Das Bohr- und Injizierverfahren kann hierbei in mehreren Schritten erfolgen, wobei beim letzten Injektionsschritt erfindungsgemäß des Spundwand- oder Bewehrungselement mit dem Injiziergestänge abgeteuft wird. Hierbei wird bevorzugt mit einem Injizierdruck von etwa 200 - 400 bar für die Beton- oder Zementsuspension gearbeitet. Der Mengenstrom kann dabei mehr als 90 l/min betragen. Die Ausrichtung der zumindest einen Düse ist im wesentlichen senkrecht zur Achse des Injiziergestänges. Es lassen sich hiermit Säulen mit einem Radius zwischen 50 bis 250 cm erzeugen.
  • Die Wirkungsweise dieses Verfahrens besteht darin, daß der Boden in die Suspension überführt wird, wobei eine flüssige Phase neuer Zusammensetzung entsteht. Es ist damit ein Bodenerosions- und Suspensionsverfahren, das nicht mit Bohrspülverfahren zum Austragen von Bohrgut gleichgesetzt werden darf.
  • Eine zweite Lösung besteht darin, daß gleichzeitig mit einem Tiefenrüttler Spundwand- oder Bewehrungselemente jeweils einzeln oder gruppenweise mit dem Tiefenrüttler parallel zu dessen Längsachse abgeteuft werden, die beim Ziehen des Tiefenrüttlers parallel zu der entstehenden Ruttelsaüle im Boden verbleiben. Für Spundwandelemente bedeutet dies, daß diese einseitig freiliegen, was ein späteres Ziehen ggfs. erleichtern kann. Bewehrungselemente werden je nach Ausgestaltung teilweise in den entstehenden Betonkörper eingebunden werden. Das hiermit beschriebene Verfahren ist selbstverständlich nicht erschütterungsfrei, kann jedoch bei geeigneter Ausgestaltung des entsprechenden Gerätes ebenfalls unmittelbar vor der Wand ausgeführt werden und stellt ebenso für die Bewehrungselemente ein druckkräftefreies Niederbringen sicher, das ein Ausknicken der Bewehrungselemente verhindert.
  • In besonderer Ausgestaltung des Verfahrens können die Spundwand- oder Bewehrungselemente beim Abteufen axial stetig belastet werden, insbesondere mittels auf den Bohrkopfschlitten eines Bohr- oder Injiziergestänges bzw. den Führungsschlitten eines Tiefenrüttlers einwirkender Seilzugmittel. Deren Zugkraft ist dabei insbesondere auch variabel während des Absenkens je nach Bodenbeschaffenheit und Abteufgeschwindigkeit einzurichten.
  • Nach einer anderen Ausbildung können die Spundwand- oder Bewehrungselemente beim Abteufen axial und ggfs. lateral rüttelnd belastet werden, insbesondere mittels eines auf dieselben aufgesetzten Aufsatzrüttlers oder Aufsatzschlagwerkzeuges.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls Vorrichtungen gemäß Anspruch 13 zur Durchführung der Verfahren. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Vorrichtungsansprüchen angegeben.
  • Die Spundwand- oder Bewehrungselemente werden danach mit geeigneten Mitteln an ihrem oberen Ende in einer Spannvorrichtung gehalten und geführt und darunterliegend ein zweites Mal in unterschiedlicher Weise geführt. Die obere Führungs- und Spannvorrichtung ist am Bohr- oder Injizierkopf des Injiziergestängs bzw. am Führungs- und Halterungsschlitten des Tiefenrüttlers befestigt und bewegt sich jeweils mit diesen. Die untere Führungsvorrichtung kann wie eine Führung des Injektionsgestänges am Bohrgerät ortsfest befestigt sein oder als Führungs- und Halterungsvorrichtung unmittelbar am Tiefenrüttler und mit diesem absenkbar sein. Die Rüttlerspitze bzw. der Düsenträger des Injiziergestänges ist dabei mit einem Abstand von 0,1 bis 1,5 m, bevorzugt 0,3 bis 0,5 m in Vortriebsrichtung vor der Vorderkante des jeweiligen Spundwandelements oder Bewehrungselements, so daß das Element im Bereich der frisch injizierten Säule oder eingerüttelten Öffnung eingeführt wird. Vor dem Ziehen des Injiziergestänges bzw. dem Ziehen des Tiefenrüttlers wird die Einspannung an der Spannvorrichtung freigegeben, so daß das jeweilige Spundwandelement oder Bewehrungselement in der gerade erstellten Säule verbleibt. Die Bewehrungselemente können bekannte Körbe, Profile oder Spundwandelemente sein, die dauernd im Beton- oder Zementkörper verbleiben, während die Spundwandelemente nach dem Abschluß aller Bodenarbeiten ggfs. wieder gezogen werden können.
  • Nach einer weiteren Verfahrensdurchführung können jeweils die Profilschlösser der jeweils abzusenkenden Spundwandelemente neu erstellter Säulen in die der jeweils bereits eingeführten benachbart liegenden Spundwandelemente bereits fertiger Säulen eingeklinkt werden. Hierzu können diese Profilschlösser beispielsweise durch eine vorherige Fettfüllung gegen das Eintreten von Zement oder Erdreich geschützt werden. Nach einer anderen Verfahrensführung werden Spundwandelemente nur in einen Teil der Säulen einzeln eingeführt oder zu Gruppen mit ihren Profilschlössern ineinander eingeklinkt verwendet, wenn dies für die gewünschte Festigkeit ausreicht.
  • Eine günstige Verfahrensführung, die zu einem sparsamen Einsatz von Beton- oder Zementsuspension führt, besteht darin, daß zumindest die mit Spundwand- oder Bewehrungselementen versehenen Injektionssäulen mit Kreissektorquerschnitt erstellt werden. Dieser Querschnitt kann dabei die genannten Elemente symmetrisch und etwa mittig einliegend aufnehmen. Der Betrag des Kreissektors kann in der Größenordnung von 180° liegen. Es sind auch zwei sich etwa gegenüberliegende kleinere Kreissektoren möglich.
  • Jeweils abhängig vom Radius einer im Querschnitt runden oder auch sektorförmigen Injektionssäule können zwei oder mehr bereits vorab zusammengesetzte Spundwandprofile gemeinsam mit dieser niedergebracht werden.
  • Erfindungsgemäß werden zumindest Gruppen von Injektions- oder Rüttelsäulen frisch-in-frisch erstellt, wobei das vorstehend genannte Einklinken der Profilschlösser ohne weiteres möglich ist. Kommt es aufgrund Arbeitsunterbrechungen oder aus sonstigen Gründen zu einem Säulenanschluß frisch-an-abgebunden, so sind in einer ersten bevorzugten Ausführung am Stoß der damit entstehenden Wandteile zusätzliche Säulen zur Verstärkung zu erstellen, die einseitig oder beidseitig flächig anschließend an die Wandteile angesetzt werden können. Eine andere oder ergänzende Möglichkeit besteht darin, für einen Säulenanschluß frisch-an-abgebunden eine durch ein weiteres Spundwand- oder Bewehrungselement einer neuen Säule im Bereich des Profilschlosses eines Spundwand- oder Bewehrungselementes einer bereits abgebundenen Säule anschneidbare Suspension zu verwenden, z.B. eine solche mit wenig Zementanteil oder mit Bentonit- oder Verzögereranteilen.
  • Günstig ist es, die Spundwandelemente jeweils etwa zentral in ihrer jeweiligen Säule niederzubringen. Bei Injektionssäulen nach dem SOILCRETE®-Verfahren kann es hierbei insbesondere günstig sein, durch zwei oder mehr entsprechend angeordnete Düsen oder mittels einer mit dem Injiziergestänge einen Winkelbereich oszillierend überstreichenden Düse Kreissegmentquerschnittsäulen zu erstellen, wobei der Öffnungswinkel der Säulen um einiges vom Halbkreis abweichen kann.
  • Nach einer vorteilhaften Verfahrensführung ist hierbei vorgesehen, daß das Spundwand- oder Bewehrungselement mit einem nicht drehenden Teil des Injiziergestänges beim Abteufen verbunden ist und ein Injizierkopf mit der oder den Injektionsdüsen gegenüber dieser Konfiguration rotierend oder schwenkend angetrieben wird. Hierdurch kann das Bewehrungselement ohne übermäßigen Widerstand abgesenkt werden, während die Injektionssäule in der gewünschten Querschnittsform entsteht. Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß ein aus mehreren ineinanderliegenden Rohren aufgebautes Injiziergestänge einen äußeren nicht-drehenden Teil aufweist, an dem die Führungs- und Abfangvorrichtungen zum Festhalten des Spundwand- und Bewehrungselementes angebracht sind, und einen gegenüber diesem nicht-drehenden Teil rotierend oder schwenkend antreibbaren Injizierkopf umfaßt. Dieser kann nach einer ersten Ausgestaltung fest mit einem inneren Teil des Injiziergestänges drehfest verbunden sein, das seinerseits in der entsprechenden Weise drehend oder schwenkend vom Bohrkopf angetrieben wird. Der Injizierkopf kann aber auch mehrteilig sein, wobei eine Halterung drehfest mit einem beliebig außen- oder innenliegenden Teil des Injiziergestänges verbunden ist und ein demgegenüber drehend oder schwenkend antreibbares Düsenträgerteil vorgesehen ist, dessen Bewegung über ein Druckmittel erzeugt wird. Dieses Druckmittel kann insbesondere Wasser sein, das über einen der von den mehreren ineinanderliegenden Rohren gebildeten Kanäle zugeführt wird. Das Druckmittel kann den Düsenträger im wesentlichen drucklos verlassen. Die zusätzliche Flüssigkeitsmenge ist dann bei der Zusammensetzung der am Bohrkopf über einen anderen der Kanäle zugegebenen Suspension zu berücksichtigen. Es ist auch möglich, das Druckmittel in einem weiteren der von den ineinanderliegenden Rohren gebildeten Kanäle nach oben zum Bohrkopf zurückzuführen und dort austreten zu lassen. Ein Einfluß auf die Suspension wird so vermieden.
  • Die einzelnen Injektionssäulen bzw. Rüttelsäulen können rein linear aber auch mit zick-zack-förmig zueinander springenden Bohrgestänge- oder Rüttlerpositionen erstellt werden. Besonders günstig können auch Bogen- oder Halbkreisverläufe der Säulenlinien sein, durch die sich Gewölbeeffekte erzielen lassen. Näheres ergibt sich aus den Zeichnungen, in denen nachstehend einige Ausführungsbeispiele beschrieben werden.
  • Hierbei zeigt
    • Fig. 1 a-d
    eine Vorrichtung zur Durchführung eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens in vier verschiedenen Phasen,
    Fig. 2 a-d
    eine Vorrichtung zur Durchführung eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens in vier verschiedenen Phasen,
    Fig. 3
    einen Querschnitt durch ein erstes Vorrichtungsdetail zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Fig. 4
    einen Querschnitt durch ein zweites Vorrichtungsdetail zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Fig. 5a
    eine einzelne erfindungsgemäße Säule im Kreissegmentquerschnitt,
    Fig. 5b
    einen erfindungsgemäßen wandförmigen Körper in einer ersten Ausführung,
    Fig. 5c
    einen erfindungsgemäßen wandförmigen Körper in einer zweiten Ausführung,
    Fig. 5d
    einen erfindungsgemäßen wandförmigen Körper in einer dritten Ausführung.
  • In den Figuren 1a bis 1c sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Ziffern belegt. Es ist jeweils symbolisch ein Raupenfahrzeug 1 mit einem Bohrgerüst 2, einem Bohr- und Injizierkopf 3 und einer Führungs- und Abfangvorrichtung 4 erkennbar.
  • In Figur 1a wird über ein symbolisch dargestelltes Windenseil 5 ein Spundwandelement 6 mit einem Ende in Richtung auf den Bohr- und Injizierkopf 3 gezogen. Am Bohr- und Injizierkopf 3 ist eine noch näher zu beschreibende Spannvorrichtung 7 und am Bohrgerüst 2 unten eine bekannte Führungs- und Abfangvorrichtung 8 für das Bohr- und Injiziergestänge angeordnet.
  • In Figur 1b ist das Spundwandelement 6 über das Windenseil 5 in eine vertikale Position übergeführt worden und von unten bzw. seitlich in die Spannvorrichtung 7 und die Führungsvorrichtung 8 eingelegt worden. Das untere Ende des Bohr- und Injiziergestänges 9 steht auf dem Boden auf, während die untere Kante des Spundwandelementes demgegenüber geringfügig in vertikaler Arbeitsrichtung zurücksteht.
  • In Figur 1c ist das Bohr- und Injiziergestänge 9 bereits zum Teil in den Boden abgesenkt, wobei ein Schneidstrahl 10 wirkt und dadurch eine Bodenöffnung 11 erzeugt. Der Bohr- und Injizierkopf 3 wird über eine nicht näher dargestellte Windenanordnung zusammen mit der Spannvorrichtung 7 im Bohrgerüst 2 nach unten gezogen, während die Führungs- und Abfangvorrichtungen 4 und 8 erkennbar ortsfest sind.
  • In Figur 1d ist die Endposition des Bohr- und Injiziergestänges 9 und des Spundwandelementes 6 dargestellt. Die Bodenöffnung 11 ist hierbei mit einem Zement-Boden-Gemisch 12 verfüllt. Die eingesetzte Suspension kann selber den Schneidstrahl bilden oder unabhängig von einem Schneidstrahl aus Wasser über eine weitere Düse durch das Bohr- und Injiziergestänge zugeführt werden. In der dargestellten Position wird die Spannvorrichtung 7 zu lösen sein. Wenn nun der Bohr- und Injizierkopf 3 mit dem Bohr- und Injiziergestänge 9 über die Positionen in den Figuren b und c in die Position a zurückgezogen wird, verbleibt das Spundwandelement 6 in seiner Lage, wobei es allenfalls noch vertikal - durch die Führungs- und Abfangvorrichtung 8 gehalten - nachsackt. Das Raupenfahrzeug kann nun seitlich verfahren werden und ein weiterer Vorgang gleicher Art kann begonnen werden, wobei sich die Bodenöffnungen 11 anschneiden und die Profilschlösser benachbarter Spundwandelemente ineinander eingeführt werden.
  • In den Figuren 2a bis 2c sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Ziffern belegt, die denen in den Figuren 1a bis 1c wieder entsprechen. Es ist jeweils ein Raupenfahrzeug 1 mit einem Bohrgerüst 2, einem Tiefenrüttler 32 und einem Rüttelgerüst 2 erkennbar.
  • In Figur 2a wird über ein Windenseil 5 ein Spundwandelement 6 mit einem Ende in Richtung auf das obere Ende des Tiefenrüttlers 32 gezogen. An diesem ist eine noch näher zu beschreibende Spannvorrichtung 7, am unteren Ende des Rüttelgerüstes 2 eine bekannte Führungsvorrichtung 24 und am unteren Teil des Tiefenrüttlers eine Führungsvorrichtung 26 angeordnet.
  • In Figur 2b ist das Spundwandelement 6 über das Windenseil 5 in eine vertikale Position übergeführt worden und von unten bzw. seitlich in die Spannvorrichtung 7 und in die Führungsvorrichtung 26 eingelegt worden. Das untere Ende des Tiefenrüttlers 32 steht auf dem Boden auf, während die untere Kante des Spundwandelementes 6 demgegenüber in vertikaler Arbeitsrichtung zurücksteht.
  • In Figur 2c ist der Tiefenrüttler 32 bereits zum Teil in den Boden eingerüttelt, wobei das Spundwandelement über die Führungsvorrichtung geführt parallel zum Tiefenrüttler vordringt.
  • In Figur 2d ist die Endposition des Tiefenrüttlers 32 und des Spundwandelementes 6 dargestellt. Letztere liegt hierbei seitlich in der Bodenöffnung 31. Nach einem Lösen der Spannvorrichtung 7 wird nunmehr der Tiefenrüttler 32 unter Einfüllen von Zementsuspension oder Beton und damit unter Auffüllen des Bohrlochs 31 gezogen, wobei das Spundwandelement hierzu eine seitlich abdichtende Lage erhält. Wird statt des Spundwandelementes ein Bewehrungskörper mit Durchbrechungen verwendet, erfolgt eine Einbindung des Bewehrungselementes in die entstehende Säule.
  • In Figur 3 ist der Bohr- und Injizierkopf 3 mit dem Bohr- und Injiziergestänge 9 im Querschnitt ohne die Verbindung zum Schlitten gezeigt, wobei die Spannvorrichtung 7 mit einem darin gehaltenen Spundwandelement 6 systematisch dargestellt ist. Diese besteht aus einem U-Profil 13 mit zwei an den Enden befestigten und schwenkbaren Klauenteilen 14, 15 sowie einer Abstützplatte 16 für das Spundwandelement 6. Die Größe des U-Profiles und der daran befestigten Klauen ist derart, daß das entsprechende Profil bei geöffneten Klauen 14, 15 lateral eingesetzt werden kann und unter Abstützung an der Abstützplatte 16 von den Klauen gehalten werden kann. Unter geringfügiger Abwandlung bzw. unter Verwendung unterschiedlicher Klauen kann das Spundwandprofil 6 in einer um 180° gedrehten Position ebenfalls in der Spannvorrichtung 7 gehalten werden. Die Führungsvorrichtungen 8 und 26 sind im Prinzip in gleicher Weise aufgebaut, jedoch ohne daß hierbei eine feste Einspannung erfolgt, sondern so, daß eine Führung mit Spiel entsteht.
  • In Figur 4 ist der Bohr- und Injizierkopf 3 mit dem Bohr- und Injiziergestänge 9 in gleicher Weise wie in Figur 3 im Querschnitt gezeigt, wobei die Spannvorrichtung 7' mit einem darin gehaltenen Spundwandelement systematisch dargestellt ist. Diese besteht im Querschnitt aus einem symmetrischen Führungsstück 33 und darin quer verschieblichen Klauen 14', 15', in die ein Spundwandelement 6 seitlich eingesetzt werden kann und unter Abstützung an einer Abstützplatte 16' von den verschieblichen Klauen eingespannt werden kann.
  • Die Klauen greifen hierbei in Seitenwände des Spundwandelementes ein, so daß diese mit den freien Schenkeln des U-Profils unmittelbar an einer Gebäudekante entlanggleitend niedergebracht werden können. Damit wird ihr Abstand zur Bebauung auf null gebracht.
  • In Figur 5a ist ein Querschnitt durch eine Säule gezeigt, die in ihrer Lage zum Bohr- und Injizierkopf 3 und zum Bohr- und Injiziergestänge 9 erkennbar ist und die durch einen nur einen Winkel von etwas mehr als 180° überdeckenden Düsenstrahl entstanden ist. Bohr- und Injizierkopf 3, Bohr- und Injiziergestänge 9 und Abstützplatte 16 liegen oberhalb der Schnittebene und sind gestrichelt dargestellt. Das Spundwandprofil 6 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel umgekehrt im Verhältnis zu dem aus Figur 2 gegen die Abstützplatte 16 gesetzt. Die nicht dargestellten Halteklauen wären dementsprechend in abgewandelter Form zu verwenden. Die Bodenöffnung 11 mit der Suspension 12 kann als Unterfangung unter eine gestrichelt dargestellte Bauwerkskante 17 reichen.
  • In Figur 5b ist erkennbar, wie entlang der Gebäudekante 17 in einer Reihe Bodenkörper 11 gemäß Figur 3a und kreisrunde Bodenkörper 18 nach dem üblichen SOILCRETE®-Verfahren mit umfangsgerichtetem Düsenstrahl bzw. in reiner Injiziertechnik in bestimmter Anordnung in Reihe gesetzt werden. Nur die Bodenkörper 11 nehmen zur Verstärkung bzw. als Bewehrung die genannten Spundwandelemente 6 auf. Jeweils zwei der Bodenkörper 18 wechseln sich mit einem der Bodenkörper 11 ab. Der axiale Abstand "x" zwischen zwei Bodenkörpern 11 der ersten Art beträgt beispielsweise ca. 200 cm, wenn die Breite b, gemäß Figur 5a ca. 100 cm beträgt. Der Überstand von der Gebäudekante bis zur Vorderkante des Spundwandprofils ist mit "y" (z.B. 40 cm), der Überstand der Säulenkörper selber gegenüber der Gebäudekante 17 ist mit z" (z.B. 50 cm) bezeichnet.
  • In Figur 5c ist dargestellt, wie entlang der Gebäudekante 17 Bodenkörper 11 gemäß Figur 5a und kreisrunde Bodenkörper 18 nach dem üblichen SOILCRETE®-Verfahren in einer Bogenlinie zu einem vertikalen Tonnengewölbe zusammengesetzt werden. Nur die Bodenkörper 11 weisen als Bewehrung Spundwandelemente 6 auf. Das axiale Rastermaß "x" zwischen zwei Bodenkörpern 11 der ersten Art kann, wie nach Figur 5b in der Größenordnung von 200 cm liegen.
  • In Figur 5d sind zur Baugrubenumschließung erste Bodenkörper 19 mit einem Öffnungswinkel von ca. 90 - 120° und einem Radius r₁ sowie zweite Bodenkörper 20 mit einem Öffnungswinkel β von ca. 200° und einem Radius r₂ miteinander abwechselnd angeordnet, so daß jeweils entgegengesetzt orientiert eingelassene Spundwände mit ihren Profilschlössern, die auf einer Linie 21 liegen, miteinander verriegelt sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Raupenfahrzeug
    2
    Bohrgerüst/Rüttelgerüst
    3
    Bohr- und Injizierkopf
    4
    Führungs- und Injizierkopf
    5
    Windenseil
    6
    Spundwandelement
    7
    Spannvorrichtung
    8
    Führungs- und Abfangvorrichtung
    9
    Bohr- und Injiziergestänge
    10
    Schneidstrahl
    11
    Bodenöffnung/Bodenkörper
    12
    Zement-Boden-Gemisch/Suspension
    13
    U-Profil
    14
    Klauenteil
    15
    Klauenteil
    16
    Abstützplatte
    17
    Bauwerkskante
    18
    Bodenkörper
    19
    Bodenkörper
    20
    Bodenkörper
    21
    Linie
    22
    Führungs- und Halterungsschlitten
    23
    Aufsatzrüttler
    24
    Führungsvorrichtung
    26
    Führungsvorrichtung
    31
    Bodenöffnung/Bohrloch
    32
    Tiefenrüttler
    33
    Führungsstück

Claims (16)

  1. Verfahren zum Herstellen von wand- oder deckenförmigen Beton- oder Zementkörpern im Boden, bei dem zueinander parallele einander zumindest tangierende Injektionssäulen im Düsenstrahlverfahren aus einem Injiziergestänge heraus, das in den Boden vorgetrieben wird, nacheinander erstellt werden und nach dem Aushärten den Beton- oder Zementkörper bilden, wobei zumindest eine Gruppe benachbarter Injektionssäulen vor dem Abbinden einzelner Säulen unter gegenseitiger Durchdringung frisch-in-frisch erstellt wird.
    dadurch gekennzeichnet,
    daß gleichzeitig mit einem Injiziergestänge (9) Spundwand- oder Bewehrungselemente (6) jeweils einzeln oder gruppenweise innerhalb jeweils einer Injektionssäule (11) abgeteuft werden, die beim Ziehen des Injiziergestänges (9) in der Injektionssäule (11) verbleiben.
  2. Verfahren zum Herstellen von wandförmigen Beton- oder Zementkörpern im Boden, bei dem zueinander parallele einander zumindest tangierende Betonrüttelsäulen mittels eines Tiefenrüttlers, der in den Boden vorgetrieben wird, nacheinander erstellt werden und nach dem Aushärten den Beton- oder Zementkörper bilden, wobei zumindest eine Gruppe benachbarter Betonrüttelsäulen vor dem Abbinden einzelner Säulen unter gegenseitiger Durchdringung frisch-in-frisch erstellt wird.
    dadurch gekennzeichnet,
    daß gleichzeitig mit einem Tiefenrüttler (32) Spundwand- oder Bewehrungselemente (6) jeweils einzeln oder gruppenweise mit dem Tiefenrüttler parallel zu dessen Längsachse abgeteuft werden, die beim Ziehen des Tiefenrüttlers parallel zu der entstehenden Rüttelsäule im Boden verbleiben.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spundwand- oder Bewehrungselemente (6) beim Abteufen axial stetig belastet werden, insbesondere mittels auf einen Bohr- und Injizierkopf (3) des Injiziergestänges (9) oder einen Führungsschlitten (22) des Tiefenrüttlers (32) einwirkender Seilzugmittel mit variabler Zugkraft.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spundwand- oder Bewehrungselemente (6) beim Abteufen axial und ggfs. lateral rüttelnd belastet werden, insbesondere mittels eines auf die Spundwand- oder Bewehrungselemente (6) aufgesetzten Aufsatzrüttlers (23) oder Aufsatzschlagwerkzeuges.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spundwand- oder Bewehrungselemente (6) benachbarter Injektions- oder Betonrüttelsäulen durch Einrasten ihrer Profilschlösser miteinander verbunden werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spundwand- oder Bewehrungselemente (6) nur in einen Teil der Injektions- oder Betonrüttelsäulen als Bewehrung eingeführt werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Injizierdüse bzw. die Spitze des Rüttlerkopfes der jeweiligen Spundwandelement- oder Bewehrungselementunterkante vorauseilt, bevorzugt um zwischen 0,1 und 1,5 m.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest die mit Spundwand- oder Bewehrungselementen versehenen Injektionssäulen mit Kreissektorquerschnitt erstellt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Beton- oder Zementsuspension mit einem Druck von etwa 200 - 400 bar injiziert wird, insbesondere in einem Mengenstrom von mehr als 90 l/min.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei einem Anschluß der Injektions- oder Betonrüttelsäulen frisch-an-abgebunden nach dem Abbinden zumindest der äußeren einer Gruppe von Säulen am Stoß eine oder mehrere zusätzliche Säulen zur Verstärkung niedergebracht werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß für einen Anschluß der Injektions- oder Betonrüttelsäulen frisch-an-abgebunden nach dem Abbinden zumindest der äußeren einer Gruppe von Säulen eine durch ein Spundwand- oder Bewehrungselement anschneidbare Suspension verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Spundwand- oder Bewehrungselement (6) mit einem nicht drehenden Teil des Injiziergestänges (9) beim Abteufen verbunden ist und ein Injizierkopf gegenüber dieser Konfiguration beim Abteufen mechanisch oder druckmittelbetrieben rotierend oder schwenkend angetrieben wird.
  13. Vorrichtung mit einem in einem Bohr- und Injizierkopf (3) geführten Injiziergestänge (9) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 12, jedoch nur bei Rückbezug auf Anspruch 1, oder mit einem in einem Führungsschlitten (22) geführten Tiefenrüttler (32) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2, 3, 5 bis 7 oder 10 bis 12, jedoch nur bei Rückbezug auf Anspruch 2,
    gekennzeichnet durch
    jeweils am Bohr- und Injizierkopf (3) oder am Führungsschlitten (22) angeordnete Spannvorrichtungen (7) und unterhalb dieser angeordnete Führungs- und Abfangvorrichtungen (8, 26) vorgesehen sind, in die ein Spundwand- oder Bewehrungselement (6) einspannbar einsetzbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
    gekennzeichnet durch eine auf das Spundwand- oder Bewehrungselement unmittelbar oder mittelbar einwirkende Axialvorschubanordnung.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13,
    gekennzeichnet durch eine auf das Spundwand- oder Bewehrungselement unmittelbar oder mittelbar einwirkende Rüttler- oder Schlaganordnung.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein mehrrohriges Injiziergestänge (9) einen nicht drehenden Teil, an dem die Führungs- und Abfangvorrichtungen angeordnet sind, und einen gegenüber diesem Teil mechanisch oder druckmittelbetriebenen rotierend oder schwenkend antreibbaren Injizierkopf umfaßt.
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