DE2748268A1

DE2748268A1 - Einrichtung zur stabilisierung von erdreich

Info

Publication number: DE2748268A1
Application number: DE19772748268
Authority: DE
Inventors: Leif Haellgren; Signar Lundmark
Original assignee: Linden Alimak AB
Current assignee: Linden Alimak AB
Priority date: 1976-12-02
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1978-06-08
Also published as: SE411052B; FR2372935B1; JPS5387510A; NL173079C; SE7613559L; FR2372935A1; NL173079B; YU259177A; PL202141A1; CA1065628A; US4316679A; SU1074413A3; PL108790B1; NL7713402A; CS238358B2; DE2748268C2; JPS5730936B2; YU39097B

Description

KARL-HEINZ SCHAUMBURG

8OOO MÜNCHEN 8O

MAUBKXIHCBBBeTR. 31 TBLBFOIt O89-O8197O TBLBX 022O1» BirAT Linden-Alimak AB

S-931 o3 Skelleffceaa Schweden

Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich, umfassend eine mobile Einheit mit einem Zug- und Arbeitefahrzeug, eine Erdbohrvorrichtung zum Einschiessen und Mischen eines Bodenstabilisierungsmittels in das Erdreich während des Bohrvorganges, einen Vorratsbehälter für das Bodenstabilisierungsmittel und eine Fördereinrichtung zum Portionieren und Einführen des Bodenstabilisierungsmittels in eine Zuführleitung, welche den Vorratsbehälter mit der Erdbohrvorrichtung verbindet.

In der britischen Patentschrift 1 234 6o4 ist ein Verfahren zur Stabilisierung insbesondere kohärenter Böden mit

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einem Bindemittel, insbesondere Kalkprodukten, beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein als Bohrkopf mit einer Einschießdüse für das Bindemittel ausgebildetes Werkzeug in das Erdreich auf eine vorgegebene Tiefe eingetrieben, danach herausgezogen und gleichzeitig das Bindemittel unter Druck durch die Düsenöffnungen abgegeben. Dabei wird das Erdreich im engeren Bereich durch den Bohrkopf umgerührt, so daß das Bindemittel mit dem Erdreich vermischt wird. Das Werkzeug ist ein Erdbohrer, der nach dem Drehprinzip arbeitet und ein Bohrgestänge mit einem am Ende des Bohrgestänges angeordneten Bohrkopf umfaßt. Die Düsenöffnungen stehen mit einer sich durch das Bohrgestänge erstreckenden Zuführleitung für das Bindemittel in Verbindung. Das Bindemittel wird mittels Druckluft aus einem Magazin oder Vorratsbehälter durch eine Leitung zu dem Bohrgestänge gefördert.

In der US-PS 3 2oo 599 ist eine Vorrichtung beschrieben, welche eine Steuerung und Überwachung des Pumpvorganges zur Förderung eines Vergußmittels zu vorgebohrten Löchern im Erdboden ermöglicht. Das Vergußmaterial wird nach und nach in dem Maße eingepumpt, wie der Bohrer zurückgezogen wird. Dabei ist es wichtig, daß ein bestimmter Pumpdruck in jedem Augenblick des EinfUlivorganges eingehalten wird, um das beste Ergebnis zu erhalten. Zu diesem Zweck wird eine Druckmeßeinrichtung verwendet, welche die aufwärts gerichtete Bewegung des Bohrers und die Pumpgeschwindigkeit beim Einfüllen des Vergußmaterials überwacht. Die Menge des Vergußmaterials, das in das Bohrloch eingepumpt wird, kann nur aus der Anzahl der Umläufe oder Umdrehungen der Vergußmaterialpumpe während des Zurückziehena de* Bohrers sowie aus dem einer Umdrehung entsprechenden Pumpvolumen ermittelt werden. Dagegen wird weder eine Aufzeichnung der Verteilung des Vergußmateriale in verti-

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kaier Richtung durchgeführt noch ist diese mit der vorstehend beschriebenen Art der Messung der durch Pumpen geförderten Menge Überhaupt möglich.

Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art hat es sich jedoch als wesentlich herausgestellt, daß eine Möglichkeit zur Steuerung und überwachung der Verteilung der zugeführten und in das Erdreich eingerührten KaIkmenge in vertikaler Richtung und über einen großen Landbereich hin besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art eine Möglichkeit zur Überwachung der Menge und Verteilung des in das Erdreich eingeschossenen Bindemittels sowohl in vertikaler als auch horizontaler Richtung über einen großen Land bereich hin zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in dem Zug- und Arbeitsfahrzeug eine Vorrichtung zum Aufzeichnen der Menge und der Verteilung des in das Erdreich eingeschossenen Bindemittels anzuordnen, die folgende Merkmale umfaßtι

a) eine Meßeinrichtung, die beim Durchgang von nahe oder an dem Umfang eines Rotationselementes angeordneten Markierungen durch eine bestimmte Stellung jeweils ein erstes Signal erzeugt, wobei die Drehgeschwindigkeit des als teil eines Antriebs der Brdbohrvorrichtung ausge bildeten Rotationselementes von der Vorschubbewegung der Erdbohrvorrichtung abhängt,

b) eine Xn der mobilen Einheit angeordnete Wiegeeinrichtung sun Wiegen de· Vorratsbehälterinhaltes, auf welcher

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der Vorratsbehälter zwischen Führungseinrichtungen vertikal bewegbar ruht und die für Änderungen des Vorratsbehälterinhaltes kennzeichnende zweite Signale erzeugt und

c] eine Aufzeichnungsvorrichtung mit zwei Eingängen für die ersten bzw. zweiten Signale zur Erzeugung einer graphischen Darstellung, welche die nach und nach abgegebene Menge an Bodenstabilisierungsmittel pro gebohrte Längeneinheit unter der Erdoberfläche für aufeinanderfolgende Bohrungen zeigt, so daß man ein Bild der Verteilung des Bodenstabilieierungsmittels in vertikaler Richtung über eine große Bodenfläche hin erhält.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung erhält man eine preiswert herzustellende, einfach und zuverlässig arbeitende Vorrichtung, die eine kontinuierliche Aufzeichnung der Menge und Verteilung des in das Erdreich eingeschossenen Bindemittels sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung über einen großen Landbereich hin ermöglicht.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand eines AusfUhrungsbeispieles. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der mobilen Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich,

Fig. 2 ein Detail der Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich in Richtung de· Pfeil·· IZ-ZI in Fig. 1 betrachtet,

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Flg. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III-III in Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in der Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich gemäß Fig. 1, und

Fig. 5 ein Beispiel für eine Aufzeichnung, die mit Hilfe des in Fig. 4 dargestellten Systems erhalten wurde.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich umfaßt einen Gittermast 2, der bei 4 mittels eines hydraulisch angetriebenen Schwenkhebelsystems 6 an einem Zugfahrzeug 8 gehalten 1st. Mit Hilfe des Schwenkhebelsystems 6 kann der Gittermast 2 rückwärts aus der in Fig. 1 dargestellten Arbeitsstellung in eine Traneportstellung geschwenkt werden, in der er über dem Zugfahr zeug 8 an einer Stütze 1o anliegt.

Der Gittermast 2 bildet eine Führung für einen Erdbohrer, der mittels einer endlosen Kette angetrieben wird. Der Erdbohrer umfaßt ein Bohrgestänge 14, das an seinem unteren Ende einen Bohrkopf 12 trägt und einen axialen Kanal zur Zufuhr von staubförmigem Bindemittel, beispielsweise Kalk, sum Bohrkopf 12 aufweist, wo Austrittsöffnungen für das Bindemittel vorgesehen sind. Der axiale Kanal in dem Bohrgestänge 14 ist Über eine Zuführleitung mit einem Vorratsbehälter 18 für das Bindemittel verbunden. Der Vorratsbehälter 18 ist auf einen alt dem Zugfahrzeug 8 verbundenen Anhänger angeordnet. An Boden des Vorrats-

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behälters 18 ist eine Fördereinrichtung 2o zur Zufuhr des Bindemittels zu der Zuführleitung angeordnet.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich entspricht in ihrer Art im wesentlichen jener, die in der schwedischen Patentschrift 74o7318-0 (entsprechend der DT-OS 24 24 621.3) beschrieben ist. Hinsichtlich der Einzelheiten der Zuführvorrichtung 2o und anderer in der vorliegenden Beschreibung erwähnter aber in den Figuren nicht dargestellter Details wird auf die genannte Patentschrift verwiesen.

Zur vertikalen Bewegung des Bohrgestänges 14 sind ein Kettenantrieb 22 und eine zugehörige Antriebsvorrichtung 23 vorgesehen. Nahe dem Umfang eines Kettenrades 21 des Kettenantriebs 22 sind an dem Kettenrad 21 mit regelmäßigen Abständen voneinander mehrere Metallkörper 24 angebracht. Ein auf Induktionsbasis arbeitender Sensor 26 mißt die aufeinanderfolgenden Durchgänge der Metallkörper 24 und erzeugt bei jedem derartigen Durchgang einen Impuls. Der Ausgang des Sensors oder Impulsgenerators ist über einen Druckschalter 28 mit einem Schrittmotor zum Vorschub der Papierbahn eines Schreibers 3o verbunden, der sich in der Fahrerkabine des Zugfahrzeugs 8 befindet. Der Druckschalter 28 ist durch die Bewegung des Bohrgestänges 14 mechanisch betätigbar, so daß die Verbindung zwischen dem Impulsgenerator 26 und dem Schreiber 3o unterbrochen wird, wenn sich das Bohrgestänge 14 nach unten bewegt. Dagegen wird der Druckschalter 28 geschlossen, wenn das Bohrgestänge 14 nach oben gezogen wird. Dadurch werden von dem Schreiber 3o nur dann Impulse empfangen, wenn sich das Bohrgestänge 14 nach oben bewegt und Kalk zugeführt wird.

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Der Vorratsbehälter 18 und die Zuführeinrichtung 2o ruhen auf einer Kraftmeßdose 32 auf dem Anhänger 16. Die Kraftmeßdose 32 ist mit einem Brückenverstärker 34 verbunden, der seinerseits mit einem Schaltkreis 36 χum Auswiegen und Eichen verbunden ist, mit Hilfe dessen das Eigengewicht des Vorratsbehälters 18 für den Kalk und der Zuführeinrichtung 2o ausgeglichen werden kann. Der Ausgang des Brückenverstärkers 34 ist mit einem Anzeigeinstrument 38 verbunden, das das Gesamtgewicht des KaIk- Vorrats anzeigt. Ein dem Gewicht des Kalkvorrates proportionales Signal wird auf einen Eingang des Schreibers 3o gegeben. Auf der einen Achse des Schreibers 3o werden die Änderungen des Kalkvorrates und auf der anderen Achse der vom Bohrgestänge zurückgelegte Weg aufgezeichnet.

Die Steigung der auf der Papierbahn des Schreiber· 3o

erhaltenen Kurve ist ein Maß für die verbraucht· Kalkmnge. Der Verbrauch wird in Kilogramm pro Meter angegeben.

Um die vorstehend beschriebene Gewichtsbestimnung zu ermöglichen, ist der Vorratsbehälter 18 mit der Zuftthrein- richtung 2o vertikal beweglich geführt mit Hilfe von Rollen 4o, die an der Oberfläche des Vorratsbehälter· 18 anliegen und in einem den Vorratsbehälter 18 umgebenden und auf dem Anhänger 16 montierten Gestell 42 drehbar gelagert sind. Die Zuführeinrichtung 2o 1st zwischen Wänden 43 geführt, die auf dem Chassis de« Anhänger· befestigt sind.

In Eig. 5 ist ein Beispiel für ein Schreiberdiagramm dargestellt. Wie man erkennt,besteht die dargestellte Kurve aus mehreren aufeinanderfolgenden Stufen, wobei der ansteigende Abschnitt 44 der Kurve der Aufwärtsbewegung de· Bohrgestänges 14 von der tiefsten Stelle de· Bohrer· bis zu einer Position entspricht, in der

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der Nachschub an Bindemittel aufhört. In diesem Bereich wird die Kurve horizontal und zeigt an, daß die Aufwärtsbewegung des Bohrgestänges noch über eine kurze Distanz bis zur oberen Endstellung des Bohrgestänges anhält. Auf diese Welse wird ein Diagramm erhalten, welches die Menge des In das Erdreich eingeschossenen Bindemittels sowohl In vertikaler als auch In horizontaler Richtung über einen großen Landbereich angibt.

In der obigen Beschreibung wurde angenommen, daß es sich bei dsm Sensor oder Impulsgenerator 26, der Kraftmeßdose 32 und dem Schreiber 3o um dem Fachmann wohlbekannte und handelsübliche Geräte handelt.

Zur kurzen Erläuterung sei jedoch gesagt, daß eine Kraftmeßdose dieser bekannten Art einen die Kraft aufnehmenden Metallkörper umfaßt, an dem vier Dehnungsmesser befestigt sind. Die Dehnungsmesser sind In einer BrUckenschaltung mit einer Ausgabeeinrichtung verbunden, die Im vorliegenden Fall von dem Schreiber gebildet wird. Eine unter der Last erfolgende Kompression des Metallkörpers verursacht eine mikroskopisch kleine Deformation desselben, die von den Dehnungsmessern registriert wird und sich In einer Änderung des elektrischen Widerstandes der Dehnungsmesser äußert. Die Gesamtwiderstandsänderung variiert linear mit der Belastung und wird In ein Ausgangsslgnal umge wandelt.

Der Induktive Sensor arbeitet mittels eines LC-Schwlngkrelses, der mit einem Transistor oder Thyristorkreis verbunden 1st.

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Wenn sich ein metallisches Objekt dem Sensor nähert, wird der LC-Kreis so stark gedämpft, daß die Schwingungen der Vorrichtung aufhören, über einen Flipflopverstärker wird der Transistor- oder Thyristorschaltkreis am Ausgang des Sensors getriggert.

Eine Anzahl derartiger Kraftmeßdosen und Sensoren der beschriebenen Art sind im Handel leicht erhältlich.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß mit der Erfindung das Problem gelöst werden soll, wie eine Verteilung des Bindemittels in vertikaler Richtung unter der Erdoberfläche aufgezeichnet werden kann. Dies ist nur durch eine genaue Messung des fortlaufenden Verbrauchs an Bindemittel während der Bewegung des Bohrgestänges möglich. Dieses Problem wurde erfindungsgemäß in über raschender Heise dadurch gelöst, daß der Vorratsbehälter für das Bindemittel von einer auf der mobilen Einheit angeordneten Wiegeeinrichtung getragen wird, mit Hilfe derer Veränderungen des Gewichtes dee Behälterinhalts gemessen werden können. Ferner wird durch den Sensor und seine Anordnung zur Messung der Bewegung des Bohrers eine sehr genaue Steuerung des Schreibers erreicht, so daß auch kleine Änderungen der jeweiligen Lage des Bohrkopf es unter der Erdoberfläche festgestellt werden können.

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eerseite

Claims

Patentansprüche

M ΛEinrichtung zur Stabilisierung von Erdreich, umfassend eine mobile Einheit mit einem Zug- und Arbeitefahrzeug, eine Erdbohrvorrichtung zum Einschießen und Mischen eines Bodenstabilisierungsmittels in das Erdreich während des Bohrvorganges, einen Vorratsbehälter für das Bodenstabilisierungsmittel und eine Fördereinrichtung zum Portionieren und Einführen des Bodenstabilisierungsmittels in eine Zuführleitung, welche den Vorratsbehälter mit der Erdbohrvorrichtung verbindet» dadurch gekennzeichnet , daß in dem Zug- und Arbeitefahrzeug (8) eine Vorrichtung (26, 3o, 32) zur Aufzeichnung der Menge und der Verteilung des in das Erdreich eingeschossenen Bodenstabilisierungsmittels vorgesehen ist, umfassend a) eine Meßeinrichtung (26), die beim Durchgang von - nah· oder an dem Umfang eines Hotationselementea (2t) angeordneten Markierungen (24) durch eine bestimmte Stellung jeweils ein erstes Signal erzeugt, wobei die Drehgeschwindigkeit des ala Teil eines Antriebe der Erdbohrvorrichtung ausgebildeten Rotationselementes (21) von der Vorschubbewegung der Erdbohrvorrichtung (12, 14) abhängt.

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INSPECTED

b) eine in der mobilen Einheit (8, 16) angeordnete Wiegeeinrichtung (32) zum Wiegen des Vorratsbehälterinhaltes, auf welcher der Vorratsbehälter (18) zwischen Führungseinrichtungen (4o, 42) vertikal bewegbar ruht und die für Änderungen des Vorratsbehälter inhaltes kennzeichnende zweite Signale erzeugt und

c) eine Aufzeichnungsvorrichtung (3o) mit zwei Eingängen für die ersten bzw. zweiten Signale zur Erzeugung einer graphischen Darstellung, welche die nach und nach abgegebene Menge an Bodenstabilisierungsmittel pro gebohrte Längeneinheit unter der Erdoberfläche für aufeinanderfolgende Bohrungen zeigt, so daß man ein Bild der Verteilung des Bodenstabilisierungsmittels in vertikaler Richtung über eine große Bodenfläche hin erhält
2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorschubbewegung des Erdbohrers mittels eines eine endlose Kette umfassenden Kettenantriebs erreicht wird, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Meßeinrichtung von einem Sensor (26) gebildet ist, der die an einem der Kettenräder (21) des Kettenantriebs (22) gleichförmig verteilten Markierungen berührungslos registriert und bei jedem Durchgang einerder Markierungen einen Impuls abgibt, und daß diese Impulse den Vorschub der Aufzeichnungsvorrichtung steuern.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schalteinrichtung (28) zwischen die Aufzeichnungsvorrichtung (3o) und den Sensor (26) geschaltet ist, die so angeordnet ist, daß sie nur die während der Aufwärtsbewegung des Erd bohrers erzeugten Impulse durchläßt.

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