DE4312231A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von flächigen Bauelementen im Boden - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von flächigen Bauelementen im Boden

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von flächigen Bauelementen im Boden; sie betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von gegebenenfalls bewehrten, wandförmigen, mittels Injektion erzeugten Formkörpern, insbesondere zum Baugrubenverbau.
Zum nächstkommenden Stand der Technik ist die DE-OS 41 11 604 zu nennen, die ein Verfahren zum Herstellen von wand- oder deckenförmigen Beton- oder Zementkörpern im Boden beschreibt, bei dem zueinander parallele, einander mindestens 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 und bei dem 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.
Der Stand der Technik ist mit dem technischen Problem behaftet, daß in zahlreichen Fällen die statische Belastbarkeit der erzielten Boden- bzw. Wandelemente für bestimmte Anwendungsweisen, insbesondere für den Baugrubenverbau nicht ausreichen.
Dieses technische Problem wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß stabförmige Bauelemente 5 im Bereich der herzustellenden flächigen Bauelemente 6 in den Boden eingebracht werden und zwischen den stabförmigen Bauelementen 5 mit einem Hochdruckinjektions-Gestänge 8 der anstehende Boden erodiert und mit einem Bindemittel vermischt wird.
Zahlreiche bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie das neue und erfinderische, zur Durchführung des Verfahrens einzusetzende Hochdruckinjektions-Gestänge sind in den Unteransprüchen, die Teil dieser Offenbarung sind, beschrieben.
In der Fachsprache werden die erfindungsgemäß hergestellten, flächigen Bauelemente, insbesondere die Wandelemente auch als Hochdruckinjektions-Lamellen (= HDI-Lamellen) bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von vorzugsweise vertikalen oder horizontalen, flächenförmigen Betonformkörpern oder Zementformkörpern im Boden, die im HDI- Verfahren hergestellt werden und in Verbindung mit längsförmigen Stahl- oder Betonprofilen als stabförmige Bauelemente eine kraftschlüssige Einheit bilden, werden zahlreiche, überraschende Fortschritte erzielt, die weiter unten dargelegt werden.
Bei Verwendung geschlossener Profile kann die erfindungsgemäße Wand wasserdicht ausgeführt werden.
Die Besonderheit der Erfindung liegt neben der Kombination HDI-Lamelle/Trägerprofil ferner auch in der Schaffung eines neuen Düsenstocks des Hochdruckinjektionsgestänges, der statt der üblichen 1 bis 2 Düsen bei runden Düsenstöcken nunmehr 4 bis 8 Düsen aufnehmen kann.
Durch diese Erhöhung der Düsenanzahl und durch die auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmte Ausbildung des Düsenstocks ist es möglich, erfindungsgemäße Lamellen mit einer Stärke von ca. 20 bis 30 cm herzustellen, wohingegen nach den Verfahren des nächstkommenden Standes der Technik Lamellen von maximal 10 cm Stärke herstellbar waren.
Neben der Aufnahme der Lamellenkräfte und der Weiterleitung in den Boden, haben die erfindungsgemäß einzusetzenden Begrenzungsprofile die Aufgabe, eine wasserdichte, definierte Begrenzung der Lamellen zu ermöglichen.
Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Fig. 1-8 in jeweiliger Abhängigkeit von variierbaren Aufgabenstellungen, beschrieben:
Beispiel 1 (sogenannte Regellamelle)
Es wird im S, D oder T-Verfahren ein Injiziergestänge in den Boden vertikal oder gegen die Vertikale geneigt vorgetrieben. Danach beginnt der Injiziervorgang vom Bohrlochtiefsten nach oben. Der hierbei in Richtung der Achsen der Profile ausgerichtete Düsenstock kann dann entsprechend der Anordnung der Düsen die vorgeschriebene Breite sicher erodieren und einen Bodenmörtel erzeugen.
Im nächsten Arbeitsgang wird ein Bewehrungskörper in den noch nicht erhärteten Bodenmörtel abgesenkt, der auf einem Führungsrahmen fixiert ist. Dieser Führungsrahmen greift in die Führungsprofile 7 ein, so daß eine definierte Lage des Bewehrungskörpers erreicht wird.
In Abhängigkeit des anstehenden Bodens wird der Abtauchvorgang durch einen zuschaltbaren Rüttler mittels Spülsuspension oder mittels Spülluft unterstützt.
Diese Ausführungsform ist in der beiliegenden Figur dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 1 ist der Führungsrahmen 1 bezeichnet, auf dem der Rüttler 2 montiert ist; das Spülmedium 3 tritt am unteren Ende des Führungsrahmens vertikal und/oder horizontal aus.
Der Bewehrungskörper ist mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet.
Durch das Eigengewicht und durch die zuvor beschriebenen Eintauchhilfen sinkt der Führungsrahmen 1 in den Bodenmörtel.
Die Bewehrungskörper 4 können gegebenenfalls verlängert werden, so daß auch größere Tiefen bewehrbar sind.
Hat der Bewehrungskörper 4 die Endtiefe erreicht, so wird eine Verriegelung mechanisch gelöst, so daß der Führungsrahmen 1 gezogen werden kann, während der Bewehrungskörper im Bodenmörtel verbleibt.
Durch die optimale Verankerung der Träger und Lamellen entsteht eine standsichere Verbauwand.
Die oben erwähnten Symbole S, D und T-Verfahren bedeuten folgendes:
Beim sogenannten Simplex-Verfahren, das als S-Verfahren bezeichnet wird, wird nur eine Suspension, in der Regel eine Wasser-Zement-Suspension mit sehr hohem Druck von beispielsweise 400 - 600 bar injiziert.
Beim sogenannten Duplex-Verfahren, das als D-Verfahren bezeichnet wird, wird ein Suspensions-Schneidstrahl eines Drucks von 400-600 bar in der Weise eingesetzt, daß gleichzeitig über eine weitere Austrittsöffnung Luft ausgepreßt wird, die den Suspensions-Schneidstrahl mit Luft ummantelt; in der Regel liegt dabei der Luftdruck bei etwa 5 bar.
Beim Triplex-Verfahren, das als T-Verfahren bezeichnet wird, wird über eine erste Düse nur Wasser mit einem Druck von beispielsweise 300-600 bar, mittels einer zweiten Düse, die als Ringdüse ausgebildet sein kann, die Luftummantelung und mittels einer dritten Düse die Suspension bei vorzugsweise einem Druck von 40 bar ausgepreßt.
Beispiel 2
Das vorliegende Beispiel 2 beschreibt eine Abwandlung des Gegenstandes des Beispiels 1 , wobei der Bohr- und Injiziervorgang prinzipiell der gleiche ist, jedoch wird gemäß vorliegendem Beispiel 2 mit einem modifizierten Düsenstock 9 gearbeitet. Dieser Düsenstock 9 hat die Querschnittsgestalt eines gleichseitigen Trapezes, wie dies beispielsweise in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. An den geneigten, d. h. an den nicht parallelen Seitenflächen des Trapezes sind die Hochdruckinjektionsdüsen 10 angeordnet.
Durch diese Neigung der Seitenflächen des Düsenstocks 9 und gegebenenfalls durch die Neigung der an ihm angeordneten Düsen, kann auch eine gewölbeähnliche Lamelle hergestellt werden.
Wegen der statisch höher belastbaren Gewölbewand kann in vielen Fällen auf eine Bewehrung verzichtet werden.
Beispiel 3
Bei vorliegendem Beispiel 3 wird derart gearbeitet, daß statt eines vertikalen, in der Bohrachse angeordneten Düsenstocks 9 ein horizontal liegendes Injektionsgestänge 12 mit dem Führungsgestänge 13 verbunden ist. Durch mehrere, vorzugsweise im unteren Bereich des horizontal liegenden Injektionsgestänges 12 angeordnete Hochdruckinjektionsdüsen 10 wird eine horizontale Schneidwirkung erreicht. Durch diese im horizontal liegenden Injektionsgestänge 12 angeordneten Hochdruckinjektionsdüsen 10 wird das Erodieren des Bodens, das Injizieren und das Vortreiben des Injektionsgestänges 12 bewirkt.
Es besteht dabei die Möglichkeit, bereits beim Vortreiben/Injizieren einen Bewehrungskörper mitzuziehen, so daß bei Erreichen der gewünschten Lamellentiefen auf der gesamten durchfahrenen Strecke bereits eine Bewehrung vorhanden ist.
Beim Ziehen des Injektionsgestänges löst sich ein gegebenenfalls eingeführter Bewehrungskörper ab und verbleibt im Boden.
Das Wesen vorliegender Erfindung wird anhand der beiliegenden Fig. 1 bis 8 weiterhin erläutert, wobei in allen Figuren die gleichen Elemente durch gleiche Bezugsziffern gekennzeichnet sind.
Bezugszeichenliste
1 Führungsrahmen
2 Rüttler
3 Spülmedium
4 Bewehrungskörper
5 Stabförmige Bauelemente
6 Hochdruckinjektions-Lamelle
7 Führungsprofil für die Bewehrung im stabförmigen Bauelement (5)
8 Hochdruckinjektionsgestänge
9 Düsenstock
10 Hochdruckinjektionsdüsen
11 Bohrkopf
12 Horizontal liegendes Injektionsgestänge
13 Führungsgestänge
Winkel α.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung von flächigen Bauelementen im Boden, dadurch gekennzeichnet, daß stabförmige Bauelemente (5) im Bereich der herzustellenden, flächigen Bauelemente (6) in den Boden eingebracht werden und zwischen den stabförmigen Bauelementen (5) mit einem Hochdruckinjektions-Gestänge (8) der anstehende Boden erodiert und mit einem Bindemittel vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als stabförmige Bauelemente (5) Stahlprofile und/oder Stahlbetonfertigteile verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Bauelemente (5) in den Boden eingerammt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Bauelemente (5) in zuvor hergestellte verrohrte oder unverrohrte Bohrlöcher eingestellt werden und der verbleibende Hohlraum vor der Hochdruckinjektion mit Bodenmaterial wiederverfüllt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hochdruckinjektions-Gestänge (8) ein gel- bildendes Bindemittel in den Boden eingebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als gel-bildendes Bindemittel Siloxan eingebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hochdruckinjektions-Gestänge (8) ein hydraulisches Bindemittel in den Boden eingebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hochdruckinjektions-Gestänge (8) Zement in den Boden eingebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den noch nicht erhärteten Bodenmörtel ein Bewehrungselement (4) eingebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (4) an einem Führungsrahmen (Grundrahmen) (1) befestigt wird, der beim Absenken in Führungsprofilen (7), die an den stabförmigen Bauelementen (5) befestigt sind, geführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Führungsrahmen (1) eine Rütteleinrichtung (2) befestigt ist, die beim Einbringen des Bewehrungselementes (4) in den noch nicht erhärteten Bodenmörtel in Betrieb gesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-11, dadurch gekennzeichnet, daß am Führungsrahmen (1) Vorrichtungen zum Zuführen von Spülsuspension und/oder Spülluft befestigt sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülsuspension aus Wasser und/oder einer Bentonit-Suspension und/oder einer Zement-Suspension besteht.
14. Hochdruckinjektions-Gestänge zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß, im Grundriß betrachtet, mindestens zwei um einen Winkel α verschwenkte Injektionsöffnungen (= Düsen) (10) angeordnet sind, durch welche gleichzeitig Bindemittel in den Boden eingebracht wird.
15. Hochdruckinjektions-Gestänge nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α 180 Grad beträgt.
16. Hochdruckinjektions-Gestänge nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α weniger als 180 Grad beträgt, so daß, im Querschnitt betrachtet, bogenförmige oder satteldachförmige Bauelemente (6) herstellbar sind.
17. Hochdruckinjektions-Gestänge zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Führungsgestänge (13) ein hierzu querliegendes Injektionsgestänge (12) angeordnet ist, mit dem beim Vortreiben der anstehende Boden gleichzeitig erodiert und mit Bindemittel durchmischt wird.
18. Hochdruckinjektions-Gestänge nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Herstellung des Bodenmörtels das Bewehrungselement (4) einbringbar ist, wobei dieses am querliegenden Injektionsgestänge (12) befestigt und nach Erreichen der Endteufe lösbar ist.
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