DE3300971C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen der Bauelemente, wie Anker, Pfähle oder Schlitzwände umgebenden Erdreichwand, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 7.

Es ist aus der schweizerischen Bauzeitung, 1988, Jahrgang- Heft 41, Seiten 923 und 924, bekannt, einen Verpreßanker da­ durch zu erstellen, daß in eine Bohrung im Erdreich ein An­ kerzugglied eingebaut und anschließend über die Veranke­ rungsstrecke eine Injektion mit erhärtendem Baustoff er­ folgt. Hierbei wird als Ankerzugglied ein Ankerrohr verwen­ det. In einer zweiten Arbeitsphase wird in das Ankerrohr ein Injektionsgestänge eingefahren, das am vorderen Ende mit einem Packer versehen ist. Über dieses Injektionsgestänge wird unter hohem Druck Baustoff eingepreßt, der die Ummante­ lung der Primärinjektion sprengt und in das Erdreich ein­ dringt. Diese Nachinjektion erhöht die Haftung zwischen Ver­ preßkörper und umgebendem Erdreich. Nachteilig ist, daß die­ ses Nachinjektionsverfahren aufwendig und zeitraubend ist.

Aus der US-PS 27 18 264 ist es bekannt, Erdreichschichten gegenüber anderen abzudichten, wobei durch diese Erdreich­ schichten ein Bohrloch führt. Hierbei wird ein durch die je­ weiligen Schichten verlaufendes Bohrloch mit einem Rohr ver­ sehen, das einzementiert wird. In passender Höhe zur ab­ dichtenden Erdreichschicht wird im Rohr ein Kolben angeord­ net. Darüber wird das einzementierte Rohr mit flüssigem Zement gefüllt. In diesem Bereich wird eine Mehrfach-Explo­ sivladung angeordnet. Nach Zündung der jeweils gerichteten Explosionsladungen werden die entsprechenden Stellen des einzementierten Rohres durchlöchert und das flüssige Zement­ material in das umgebende Erdreich ausgetrieben. Der ausge­ triebene Zement durchbricht dabei das Rohr und die erhärtende umgebende Zementschicht und dringt in die Spalte radial aber auch axial im umgebenden Erdreich ein. Nachteilig ist hier­ bei, daß die Energie des auszutreibenden flüssigen Zements durch das Metallrohr und die verfestigte, umgebende Erd­ reichschicht erheblich reduziert wird. Zur Abdichtung von irgendwelchen Spalten im umgebenden Erdreich kann die Energie für die auszutreibende flüssige Zementschicht ausreichend sein. Eine erhebliche Verdichtung des umgebenden Erdreiches ist aber hiermit nicht erzielbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem eine Verfestigung der Bauelemente, wie Anker, Pfähle oder Schlitzwände, umgebenden Erdreichwand auf einfache Weise ohne großen Aufwand erfolgen kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die in ein Bohrloch oder in eine Schlitzöffnung im Erdreich eingebrachte Kanone das erhärtende Material in konzentrierter Strahlform unter hohem Druck auf einfache Weise ein- oder mehrmals in die Erdreichwand einschießt. Hierdurch wird die umgebende Erd­ reichwand auf einfachste Weise verdichtet. Der erhärtende Baustoff für das Bauelement kann dabei vor oder nach dem Einschießen des Materials zum Zwecke des Verdichtens in das umgebende Erdreich eingebracht werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Geländeschlitzes mit einer Injektionskanone zum Ein­ schießen von Injektionssträngen in die parallelen Erdwände;

Fig. 2, 3 und 4 schematische Querschnitte mit Injektionssträngen in verschiedenen Richtungen;

Fig. 5 einen schematischen Vertikalschnitt eines Großbohr­ pfahles mit verdichtetem Pfahlfuß;

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht wie in Fig. 2, jedoch mit einem mit Injektionsmaterial gefüllten Gelände­ schlitz, bzw. Bohrloch;

Fig. 7 einen schematischen Teilvertikalschnitt eines Bohr­ loches mit einer Verdichtungsvorrichtung für die Bohrlochwandung.

Nach Fig. 1 werden einander gegenüberliegende, vertikale Wandungen 6, wie z. B. bei einem Geländeschlitz 7 oder der Wandung eines Bohrloches, durch einander gegenüberliegende, vorzugsweise horizontal verlaufende Injektionsstränge 3 ver­ festigt. Hierfür findet eine Injektionskanone 4′ Verwendung. Diese besitzt einander gegenüberliegende, gleichgerichtete Austrittsöffnungen 8. Eine solche Injektionskanone 4′ be­ sitzt einen Aufnahmeraum für das Injektionsmaterial, z. B. flüssigen Kunststoff. Dahinter ist eine explosive Treibla­ dung mit einer weitgehendst rückstoßfreien Explosionswirkung angeordnet. Die Injektionskanone 4′ ist über eine Aufhängung 5′ heb- und senkbar und kann in beliebigen Winkeln zur ver­ tikalen Wandung des Geländeschlitzes 7 feststellbar, gerich­ tet werden. Die Injektionskanone 4′ treibt nach ihrer Zün­ dung 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 Erdreich ist der Geländeschlitz 7 durch die zugfesten Stränge verfestigt. Diese Stränge wirken als Bewehrung des Geländeschlitzes.

Wie aus den Fig. 2, 3 und 4 ersichtlich, können bei ent­ sprechender Winkelausrichtung der Kanone 4 nach Fig. 1, oder der Austrittsöffnungen 8 in Form von gerichteten Düsen bei der Kanone 4′ nach Fig. 1, die Injektionsstränge 3 auch ab­ wärtsgerichtet, aufwärtsgerichtet oder kreuzweise verlaufen.

Bodenverfestigungen nach Fig. 2, 3 und 4 können auch bei einem Bohrloch für einen Anker bzw. einen Reibungspfahl ver­ wendet werden. Für das Injektionsmaterial kann man dann Zement, Mörtel oder Kunstharz, also Zug- bzw. Druckelemente bildende Materialien verwenden. Hierbei entsteht gleichzei­ tig eine Verdichtung und Verfestigung des das Bohrloch umge­ benden Lockergesteins.

Wie aus Fig. 5 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 er­ sichtlichen Richtungen in den Bereich des Fußes 9 einge­ schossen. 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.

Anstatt das Injektionsmaterial in der Injektionskanone 4′ unterzubringen, kann es wie nach Fig. 6 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 Aus­ trittsöffnungen 8 jeweils mit dem Injektionsmaterial 12 vor jedem Injektionsschuß füllen. Nach Zündung der Explosiv­ ladung in der Injektionskanone 4′ wird der in der Druckkam­ mer 13 befindliche Zementmörtel über die Austrittsöffnungen 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 umgeben­ den Erdreiches erstellt werden können. Wird nur ein Verdich­ ten von Zonen an vorbestimmten Stellen im umgebenden Locker­ gestein gewünscht, kann nach Fig. 7 eine abgeänderte Kanone 4′′′ verwendet werden. An den die Explosivladung, gegebenen­ falls in Form eines Magazins, aufnehmenden Teil 14 schließt sich ein birnenförmiger Austrittsteil 15 an. Dieser besitzt in unterschiedlichen Höhen einander diametral gegenüberlie­ gende, bzw. für den Einsatz in ein Bohrloch um den Umfang gleichmäßig verteilte Austrittsöffnungen 16. Im Gelände­ schlitz 7 bzw. im entsprechenden Bohrloch befindet sich neben der Kanone 4′′ mit der entsprechenden Aufhängung zur höhenmäßigen, 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 Austrittsöffnungen 16 nach außen gegen die Wandungen 6 des Geländeschlitzes 7 bzw. die des entsprechenden Bohrloches gedrückt. Druck und Größe der Austrittsöffnungen sind so be­ stimmt, daß das flüssige Medium, wie in Fig. 7 angedeutet, die Wandung des Geländeschlitzes bzw. Bohrloches zurück­ drückt und dadurch das umgebende Material verdichtet. Im Falle eines Bohrlochs 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.

Der Austrittsteil 15 kann auch aus einem geschlossenen Sack aus vorzugsweise elastischem Material bestehen. Die Treib­ gasladung erweitert den Sack plötzlich, wodurch eine Druck­ welle im umgebenden Medium entsteht, die sich auf die Wan­ dung 6 überträgt. Hierdurch wird das Erdreich verdichtet; der hydrostatische Druck des Mediums 17 bewirkt das Austrei­ ben des Treibgases unter Flachlegen des Sackes.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verfestigen der Bauelemente, wie Anker, Pfähle oder Schlitzwände, umgebenden Erdreichwand, wobei fließfähiges, erhärtbares Material unter Druck an ver­ schiedenen Stellen in die Erdreichwand gepreßt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen oder Erhär­ ten des das Bauelement mitbildenden Baustoffes das fließfähige, erhärtbare Material in konzentrierter Strahlform unter Anwendung einer Kanone (4′, 4′′) mit ex­ plosiver Treibladung oder einer Wasserkanone mit Wasserpumpe und Aufnahmekammer für das Material ein- oder mehrmals in die Erdreichwand eingeschossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material zur Injektion in das Erdreich Zementmörtel, Zementmilch oder flüssiger, zugfester oder druckfester Kunststoff verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Injektionsstränge im Abstand voneinander senk­ recht oder unter einem Winkel zur Erdoberfläche einge­ schossen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsstränge sich kreuzend in das Erdreich ein­ geschossen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsstränge gleichzeitig in zueinander entge­ gengesetzten Richtungen in das Erdreich eingeschossen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Druckerzeugung dienende Kanone von fließfähigem Material umgeben wird.

7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanone (4′, 4′′) an einer Aufhängung (5) der Höhe und dem Richtungswinkel nach ein- und feststellbar ange­ ordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanone (4′) einander gegenüberliegende, seitliche Austrittsöffnungen (8) besitzt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanone (4′′) in unterschiedlichen Höhen Austritts­ öffnungen (17) besitzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsteil (15) der Kanone (4′′) birnenförmig ausgebildet ist.