DE3300971C2

DE3300971C2 -

Info

Publication number: DE3300971C2
Application number: DE19833300971
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 8011 Poering De Reichert
Original assignee: Stump Bohr 8045 Ismaning De GmbH
Current assignee: STUMP SPEZIALTIEFBAU GMBH, 40764 LANGENFELD, DE
Priority date: 1983-01-13
Filing date: 1983-01-13
Publication date: 1989-08-24
Also published as: DE3300971A1

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.The invention relates to a method for solidifying the Components such as anchors, piles or diaphragm walls surrounding them Soil wall, with the features of the generic term of Claim 1 and a device for execution this method according to the features of the preamble of Claim 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.It is from the Swiss Bauzeitung, 1988, vintage Booklet 41, pages 923 and 924, known, a grout there by creating a hole in a hole in the ground Tension member installed and then over the anchor an injection with hardening building material follows. Here, an anchor tube is used as an anchor tension member det. In a second phase, the anchor tube is inserted Injection linkage retracted, at the front end with a packer is provided. About this injection rod is pressed in under high pressure building material that the Umantte Primary injection blows up and into the ground penetrates. This post-injection increases the liability between Ver compact and surrounding soil. The disadvantage is that the this post-injection process is complex and time-consuming.

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.From US-PS 27 18 264 it is known to soil layers to seal against others, being through this soil stratification leads a borehole. Here is one by each because of stratified borehole with a pipe see that is cemented. At the appropriate height A sealing piston is placed in the pipe net. The cemented pipe with liquid Cement filled. In this area, a multiple exploitation siv charge arranged. After ignition of each directed Explosion charges are the corresponding locations of the cemented pipe and the liquid cement material expelled into the surrounding earth. The out Driven cement breaks through the pipe and the hardening surrounding cement layer and penetrates the column radially though also axially in the surrounding soil. The disadvantage here at that the energy of the liquid cement to be expelled through the metal pipe and the solidified surrounding earth rich layer is significantly reduced. For sealing of any gaps in the surrounding earth can cause energy sufficient for the liquid cement layer to be driven out be. A considerable compaction of the surrounding soil is not achievable with this.

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. The invention has for its object a method and specify a device with which a solidification of the Components, such as anchors, piles or diaphragm walls, surrounding Soil wall can be done easily without much effort can.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7.The invention solves this problem with the characterizing Features of claims 1 and 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.The invention offers the advantage that the in a borehole or cannon placed in a slot opening in the ground the hardening material in a concentrated jet form high pressure in a simple way one or more times in the Ground wall shoots in. This will make the surrounding earth Reichwand compacted in the simplest way. The hardening one Building material for the component can be before or after Injection of the material for the purpose of compression in the surrounding soil.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention result from the Subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the drawing explained in more detail. In the drawing shows

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Geländeschlitzes mit einer Injektionskanone zum Ein schießen von Injektionssträngen in die parallelen Erdwände; Figure 1 is a schematic side view of a terrain slot with an injection gun for shooting injection strands into the parallel earth walls.

Fig. 2, 3 und 4 schematische Querschnitte mit Injektionssträngen in verschiedenen Richtungen; Figures 2, 3 and 4 are schematic cross sections with injection strands in different directions;

Fig. 5 einen schematischen Vertikalschnitt eines Großbohr pfahles mit verdichtetem Pfahlfuß; Figure 5 is a schematic vertical section of a large bored pile with compacted pile base.

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht wie in Fig. 2, jedoch mit einem mit Injektionsmaterial gefüllten Gelände schlitz, bzw. Bohrloch; Fig. 6 is a schematic side view as in Figure 2, but with a container filled with injection material terrain slit or hole.

Fig. 7 einen schematischen Teilvertikalschnitt eines Bohr loches mit einer Verdichtungsvorrichtung für die Bohrlochwandung. Fig. 7 is a schematic partial vertical section of a drill hole with a compression device for the borehole wall.

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.According to Fig. 1 are mutually opposing, vertical walls 6 such. B. at a site slot 7 or the wall of a borehole, by opposite, preferably horizontal injection strands 3 strengthened ver. For this, an injection cannon 4 'is used. This has opposing, rectified outlet openings 8 . Such an injection cannon 4 ' be sitting in a receiving space for the injection material, for. B. liquid plastic. Behind it is an explosive propellant charge with a largely recoil-free explosion effect. The injection cannon 4 ' can be raised and lowered via a suspension 5' and can be locked at any angle to the vertical wall of the slit 7 ver, tet. The injection cannon 4 ' drives the injection material under high pressure and a highly concentrated jet after its ignition. According to the predetermined direction angle, it penetrates the loose rock 2 over a corresponding length. Single shots or series of shots can be provided according to the desired penetration depth of the injection strands 3 . After solidification of the injection material, e.g. B. plastic, the terrain slot 7 is solidified by the tensile strands. These strands act as reinforcement of the slit.

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. As the gun 4 may be made of Figs. 2, 3 and 4 at the corre- sponding angular orientation of FIG. 1, or the outlet openings 8 in the form of directional nozzles in the cannon 4 'according to FIG. 1, the injection strands 3 and continuing down directed , upward or crosswise.

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.Soil stabilization according to Fig. 2, 3 and 4 ver turns can also be used in a well bore for an armature and a friction pile. Cement, mortar or synthetic resin, that is to say materials which form tensile or pressure elements, can then be used for the injection material. This creates a compression and consolidation of the loose rock surrounding the borehole.

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.As can be seen from FIG. 5, it is also possible in this way to form the foot 9 in the case of a large bored pile 10 loaded with peak pressure. For this purpose, downward-pointing injection strands 3 are shot from the borehole 11 in the directions visible in FIG. 6 into the region of the foot 9 . This creates the solidification of the area of the foot 9 . Then, by pouring the borehole 11, the pile 10 is poured out, e.g. B. formed with concrete.

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.Instead of accommodating the injection material in the injection cannon 4 ' , it can be seen, as shown in FIG . B. in the site slot 7 or in the corresponding borehole, in particular in the form of a cement mortar 12 , can be accommodated. The pressure chamber 13 can then fill through the openings 8 each with the injection material 12 before each injection shot. After ignition of the explosive charge in the injection cannon 4 ' , the cement mortar located in the pressure chamber 13 is expelled through the outlet openings 8 , preferably as a concentrated jet, and driven into the surrounding earth. There the injection strands 3 form , which solidify the surrounding soil. If the surrounding soil of a borehole is to be solidified to create a pile or anchor, the injection cannon 4 ' must be height-adjustable by means of the suspension 5 , but also pivotable about the vertical axis. The mass of injection material located above the injection cannon 4 ' then acts as insulation material during the injection of the injection strands 3 . As a result of the given characterized Dämmdruckes the outlet openings can be obtained by an enlarged diameter 8 so that thicker strands 3 of the injection surround the soil can be created for the purpose of solidification. If only a compression of zones at predetermined locations in the surrounding loose rock is desired, a modified cannon 4 ''' can be used according to FIG. 7. A pear-shaped outlet part 15 adjoins the part 14 which receives the explosive charge, optionally in the form of a magazine. This has diametrically opposite at different heights, or for use in a borehole around the circumference evenly distributed outlet openings 16 . In the terrain slot 7 or in the corresponding borehole is next to the cannon 4 '' with the appropriate suspension for height, and possibly angular adjustment, a liquid medium 17th Water, cement milk or liquid concrete can be used for this. Other liquid materials could also be used. This liquid medium 17 in turn penetrates through the openings 16 into the interior of the outlet part 15 and fills it. After firing the cannon 4 '' pressure waves are pressed in the indicated arrow directions through the outlet openings 16 to the outside against the walls 6 of the terrain slot 7 or that of the corresponding borehole by the explosive charge. Pressure and size of the outlet openings are so be true that the liquid medium, as indicated in Fig. 7, pushes back the wall of the terrain slot or borehole and thereby compresses the surrounding material. In the case of a borehole, this expansion can also create the necessary space for the foot of a pile. The necessary insulation pressure is in turn supplied by the liquid medium 17 located at an appropriate height above the cannon 4 '' .

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.The outlet part 15 can also consist of a closed sack made of preferably elastic material. The propellant gas charge suddenly expands the sack, creating a pressure wave in the surrounding medium, which is transferred to the wall 6 . This compresses the soil; The hydrostatic pressure of the medium 17 causes the propellant gas to be expelled by laying the sack flat.

Claims

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.1. A method for solidifying the components, such as anchors, piles or diaphragm walls, surrounding earth wall, whereby flowable, hardenable material is pressed under pressure at different locations in the earth wall, characterized in that before the introduction or hardening of the component that forms the building element Building material the flowable, hardenable material in concentrated jet form using a cannon ( 4 ', 4'' ) with explosive propellant charge or a water cannon with water pump and receiving chamber for the material is shot one or more times in the ground wall.

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. 2. The method according to claim 1, characterized in that as material for injection into the ground cement mortar, Cement milk or liquid, tensile or pressure resistant Plastic is used.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Injektionsstränge im Abstand voneinander senk recht oder unter einem Winkel zur Erdoberfläche einge schossen werden.3. The method according to claim 1, characterized in that lower several injection lines at a distance from each other right or at an angle to the surface of the earth be shot.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsstränge sich kreuzend in das Erdreich ein geschossen werden.4. The method according to claim 3, characterized in that the injection strands intersect in the ground be shot.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsstränge gleichzeitig in zueinander entge gengesetzten Richtungen in das Erdreich eingeschossen werden.5. The method according to claim 3, characterized in that the injection strands concurrently in each other opposite directions shot into the ground will.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Druckerzeugung dienende Kanone von fließfähigem Material umgeben wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the flowable cannon used to generate pressure Material is surrounded.

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.7. The device for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cannon ( 4 ', 4'' ) on a suspension ( 5 ) of the height and the directional angle is arranged and lockable.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanone (4′) einander gegenüberliegende, seitliche Austrittsöffnungen (8) besitzt.8. The device according to claim 7, characterized in that the cannon ( 4 ' ) opposite one another, lateral outlet openings ( 8 ).

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanone (4′′) in unterschiedlichen Höhen Austritts öffnungen (17) besitzt. 9. The device according to claim 7, characterized in that the cannon ( 4 '' ) has outlet openings ( 17 ) at different heights.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsteil (15) der Kanone (4′′) birnenförmig ausgebildet ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the outlet part ( 15 ) of the cannon ( 4 '' ) is pear-shaped.