DE3712151C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierten Herstellung von injizierten Verfestigungskörpern in stark durchlässigen Böden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten Verfahren dieser Art (siehe beispielsweise Arti­ kel Hochdruckinjektion" aus dem Prospekt "Der Bohrpunkt" der Firma Bauer Spezialtiefbau) lassen sich je nach der Art der verwendeten Schneidflüssigkeit zwei Verfahrenstypen unterscheiden. Bei dem einen Verfahrenstyp wird ein Einfachgestänge benutzt. Hierbei wird mit einer Hochdruck­ pumpe die Zementsuspension selbst mit so hohem Druck ver­ pumpt, daß sie gleichzeitig zum Aufschneiden der Boden­ struktur und zur Herstellung des Verfestigungskörpers dient.

Demgegenüber wird bei dem anderen Verfahrenstyp ein Zwei­ fachgestänge benutzt, durch welches Luft und Suspension bei getrennter Heranführung gleichzeitig zum Einsatz gelangen. Dabei wird mit einem luftummantelten Suspensionsstrahl die Bodenstruktur aufgelöst, der zerspülte Boden mit der Sus­ pension vermischt und zum Teil zutage gefördert.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß bei stark durchläs­ sigen Böden, z. B. bei Mittelkies, Grobkies ohne Sandanteile oder bei Geröllen, totale Spülverluste auftreten, d. h. daß sich große Suspensionsverluste durch Abfließen in die po­ rösen Bodenschichten ergeben. Dies hat u. a. auch zur Folge, daß die Stützwirkung der Bohrspülung verlorengeht und der Bohrlochringraum zusammenbricht. Unter diesen Bedingungen ist dann eine kontrollierte Herstellung von Verfestigungs­ körpern nicht mehr möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfah­ ren der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß ein Abfließen der Suspension verhindert wird und damit eine durchgehende, homogene Verfestigung der Böden erreicht wer­ den kann.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung hiervon ist in Anspruch 2 angegeben.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei der Anwendung des beschriebenen Bodenverfestigungsverfahrens in stark durchlässigen Böden eine Wasserglaszugabe in Verbindung mit Luftzugabe vorzusehen. Wasserglas (Alkalisilikat) bzw. des sen viskose wäßrige Lösung reagiert je nach Konzentration der Zugabe mit dem Zement der Suspension und führt somit zu einer Erhöhung der Viskosität der Mischung.

Es ist zwar zum Verfestigen von Böden, insbesondere zum Zweck der Herstellung von Straßen und Rollbahnen, bereits bekannt (DE-OS 36 04 108), die oberste Schicht des zu ver­ festigenden Bodens innig mit einer fertigen Mischung aus Zementsuspension und Wasserglas zu vermischen. Dieses Ver­ fahren ist jedoch für die Anwendung von Tiefgründungen zur Erhöhung der Festigkeit nicht geeignet, da die verwendete Mischung nicht an die tiefen Bodenverhältnisse angepaßt werden kann und auf dem langen Transportweg bis zur Aus­ trittstelle im tiefen Boden die Pumpfähigkeit der fertigen Mischung nicht gewährleistet bleibt.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die getrennt von der Suspension an die Austritts­ stelle erfolgende Heranführung von Wasserglas dadurch zu bewirken, daß das Wasserglas entweder drucklos lediglich von oben in den Ringraum der Bohrung oder aber über den Luftkanal der Hochdruckdüsenvorrichtung eingebracht wird, ohne daß im letztgenannten Fall gleichzeitig eine Luft­ zugabe vorgesehen wird. Jedoch sieht eine bevorzugte Ausge­ staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß mit dem Einbringen der Suspension und der Luft in das Bohrloch gleichzeitig die Zugabe von Wasserglas erfolgt, d. h. also daß das Wasserglas und die Luft gemeinsam über die Luftdüse eingebracht werden.

Die Menge der Wasserglaszugabe und damit die Wasserglaskon­ zentration werden nach Bedarf von außen gesteuert und zwar in Abhängigkeit vom auftretenden Suspensionsverbrauch. Die Suspensionsverluste werden hierdurch stark reduziert. Gleichzeitig wird ein kontinuierlicher Austritt der Über­ schuß-Suspension gewährleistet und somit erst ein Arbeiten in durchlässigen Böden ermöglicht.

Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß die für die Reichweite des Schneidstrahles und damit für die Wirt­ schaftlichkeit entscheidende Wirkung der Luft weiterhin ge­ nutzt wird. Das eingesetzte, relativ große Luftvolumen führt zu einer sehr intensiven Verwirbelung des gleichzei­ tig eingebrachten Wasserglases. Hierduch wird auch in größeren Abständen von der Düse eine sehr gute Vermischung des Wasserglases mit der Zementsuspension und damit auch der gewünschte Effekt der sofortigen Erhöhung der Viskosi­ tät gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher er­ läutert. Diese zeigt schematisch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Anordnung.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist zum Abteufen eines Bohrlochs auf die vorgesehene Gründungstiefe ein Düsenkopf 1 vorgesehen, der an seinem unteren Enden Öffnungen 2 zum Austritt von Bohrspülwasser aufweist. Diese Öffnungen 2 sind mit einem im Innern des Düsenkopfes 1 verlaufenden Zu­ fuhrrohr 3 verbunden, durch das hindurch das Bohrspülwasser und, nach Betätigen eines Ventils 18, Zementsuspension bei einem Pumpendruck bis zu 500 bar strömt. Der Düsenkopf 1 weist wenigstens eine seitliche Austrittsöffnung 4 auf, in die ein Zweigabschnitt 5 des Zufuhrrohres 3 sowie ein zwi­ schen dem Düsenkopfmantel 6 und dem Zufuhrrohr 3 gebildeter Ringraum 7 ausmünden. Dieser innerhalb des Düsenkopfes 1 gebildete Ringraum 7 dient als Zufuhrleitung für unter Druck stehende Luft, die von einem Kompressor 8 über eine mit einem Rückschlagventil 10 versehene Luftleitung 9 sowie einen Luftschlauch 11 zugeführt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Luft beisp. mit einem Volumen­ strom von 3 m³/min unter einem Druck von 13 bar zugeführt.

In die Luftleitung 9 mündet nach dem Rückschlagventil 10 eine weitere Zufuhrleitung 12, die der Zufuhr von Wasser­ glas dient, das beispielsweise mit Wasser im Verhältnis 1 : 1 verdünnt ist und durch eine Hydrostatikpumpe 13 beisp. mit einem Volumenstrom von maximal 35 l/min unter einem maxima­ len Druck von 30 bar zugeführt wird. Sobald die Wasserglas­ zufuhrleitung 12 als auch die Luftleitung 9 weisen jeweils einen Kugelhahn 14 bzw. 15 auf, um die Zugabe von Wasser­ glas bzw. Luft und damit die Gesamtkonzentration des Luft- Wasserglas-Gemisches im Luftschlauch 11 steuern zu können.

Wenn dann in der zuvor beschriebenen Weise beim Vorgang des Bohrens und/oder Verfestigens dem Düsenkopf 1 außer der Suspension auch das Luft-Wasserglas-Gemisch zugeführt wird, tritt an der seitlichen Austrittsöffnung 4 aus dem Zweigab­ schnitt 5 ein Suspensionsstrahl 16 aus. Gleichzeitig tritt an dieser Stelle 4 auch das eingebrachte Wasserglas aus, das aufgrund der speziellen Anordnung intensiv mit der Luft vermischt wird und einen Verwirbelungsstrahl 17 bildet. Dieser vermischt sich im weiteren Verlauf mit dem Suspen­ sionsstrahl 16, so daß der gewünschte Effekt der intensiven Vermischung des Wasserglases mit der Zementsuspension und damit der sofortigen Erhöhung der Viskosität erreicht wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur kontrollierten Herstellung von injizierten Verfestigungskörpern in stark durchlässigen Böden zum Zweck der Bodenverfestigung und/oder -abdichtung, beisp. für Gebäudeunterfangungen, wobei in dem zu ver­ festigenden Bodenbereich ein Bohrloch auf die vorgese­ hene Gründungstiefe abgeteuft wird, sodann mit Hilfe eines bei einem Pumpendruck bis zu 500 bar aus Düsen ausgebrachten Hochdruckschneidstrahles sowie vorzugs­ weise unter Luftzusatz der anstehende Boden aufge­ schnitten, ausgefräst und wenigstens teilweise über den Bohrlochringraum nach oben gespült wird, während gleichzeitig mit dem Fräsen der gelöste Boden durch insbesondere aus Zement oder Ton-Zement bestehende Sus­ pension ersetzt bzw. mit dieser vermischt wird, worauf nach dem Erhärten der Suspension der Verfestigungskör­ per als homogener Bodenmörtel in Scheiben- oder Säulen­ form gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserglas oder ein dergleichen die Viskosität der Suspension erhöhendes Mittel getrennt von der Suspen­ sion an die Suspensionsaustrittsstelle herangeführt und dort mit dem herausschießenden Suspensionsstrahl (16) unter starker Verwirbelung vermischt wird und daß die Menge der Wasserglaszugabe nach Bedarf von außen ge­ steuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein luftummantelter Suspensionsstrahl verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserglas gemeinsam mit der unter Druck ge­ setzten Luft über den Luftkanal (11, 7) eingegeben wird.