EP1342851A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Bodenbetonwand - Google Patents

Abstract

Zur Erzeugung einer Bodenbetonwand wird ein kastenförmiger Rohrkörper (10) im Boden eingebracht. Der Rohrkörper (10) enthält vertikale Leitungen (15), durch die Druckluft (27) zugeführt wird, um das Bodenmaterial (28) aufzulockern. Durch die Leitungen (15) wird flüssiger oder pulverförmiger Beton eingeleitet. Auf diese Weise werden formgenaue Betonwände ohne Ausbrüche erzeugt. <IMAGE>

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bodenbetonwand sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Es ist bekannt, dass zur Herstellung von Bodenbetonwänden Zementsuspension beim Abbohren oder Ziehen eines Hohlgestänges mit Bohrschnecken der Boden vermischt wird. Der verbesserte Boden wird als Ausfachung herangezogen. Die Horizontalkräfte werden von eingestellten Trägern übernommen. Das Verfahren kann auch als Gründungselement oder zur Erhöhung der Gleitsicherheit von Böschungen verwendet werden. Die Bohrschnecke wird in Abwärtsrichtung gedreht, so dass das Bodenmaterial in das Bindemittel gedrückt wird. Das Bodenmaterial bildet also einen Füllstoff oder einen Zuschlagsstoff für den Bodenbeton. Dieses Verfahren setzt den Einsatz von Schneckenbohrern voraus und ist nicht für die integrale Herstellung großflächiger Wände geeignet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Bodenbetonwand anzugeben, mit denen definiert begrenzte Wandstrukturen im Boden in integraler Bauweise erzeugt werden können.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bei der Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Rohrkörper, der längslaufende vertikale Leitungen aufweist, in den Boden eingebracht. In das im Rohrkörper enthaltene Bodenmaterial wird über die Rohrleitungen unter Druck Verpressgut eingebracht. Die Verpressrichtung kann sowohl von unten nach oben als auch von oben nach unten gewählt werden. Um das im Rohr befindliche Bodenmaterial aufzulockern, werden zur Unterstützung die Leitungen mit Druckluft versorgt. Diese Druckluft tritt im unteren Bereich des Rohrkörpers in dessen Innenraum hinein aus und lockert das darin befindliche Erdreich auf. Die Auflockerung erfolgt also pneumatisch und nicht durch mechanische Rührwerkzeuge.
• Der Rohrkörper kann beliebigen Querschnitt aufweisen. Er kann rund oder eckig sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Rohrkörper um einen langgestreckten Kasten mit einer horizontalen Länge bis zu ca. 3 Metern, einer vertikalen Höhe von mehreren Metern und einer horizontalen Breite von der Stärke einer üblichen Wand, also maximal etwa 50 cm. Dieser Kasten ist an seinem oberen und an seinem unteren Ende offen und vorzugsweise unten angeschärft, um besser in den Boden einzudringen.
• Das Einbringen des Rohrkörpers in den Boden erfolgt vorzugsweise durch Rütteln mit einem Rüttler, der am oberen Ende des Rohrkörpers befestigt wird und vertikale Vibrationen ausübt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für nichtbindige grobkörnige und gemischtkörnige Böden sowie für Sand-Schluff-Gemische. Es ermöglicht die Herstellung definierter Betonwände ohne unkontrollierte seitliche Ausbrüche. Die Leitungen können gleichzeitig für das Zuführen von Druckluft und das Zuführen von Suspension benutzt werden. Es ist aber auch möglich, für das Verpressgut andere Leitungen zu verwenden als für die Druckluft. Das Injektionsgut kann in Pulverform oder als Suspension zugeführt werden. Als Suspension eignen sich generell härtbare Mischungen, insbesondere Zementsuspension oder Bentonit.
• Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Rohrkörpers,

Fig. 2

einen Vertikalschnitt entlang der Linie II-II von Figur 1,

Fig. 3

einen Horizontalschnitt entlang der Linie III-III von Figur 1,

Fig. 4

das Einrütteln des Rohrkörpers in den Boden,

Fig. 5

das Auflockern und Injizieren des Bodens während des Einbringens des Rohrkörpers,

Fig. 6

das Hochziehen des Rohrkörpers unter weiterer Zugabe von Injektionsgut und Verdichten des Bodenbetons durch die Vibration,

Fig. 7

einen Horizontalschnitt durch die Wand des Rohrkörpers mit einer Rohrschelle zur Befestigung einer Leitung,

Fig. 8

einen Schnitt entlang der Linie V-V von Figur 1, und

Fig. 9

einen Schnitt entlang der Linie VI-VI von Figur 1.

• Zur Erzeugung einer Bodenbetonwand wird ein Rohrkörper 10 in den Boden eingebracht. Im Ausführungsbeispiel besteht der Rohrkörper 10 aus einem kastenförmigen Körper mit einer horizontalen Länge von ca. 3 Metern, einer vertikalen Länge von ca. 15 Metern und einer Breite von etwa 40 cm. Die Darstellung in den Zeichnungen ist nicht maßstäblich. Der kastenförmige Rohrkörper 10 ist an seinem oberen Ende 11 und an seinem unteren Ende 12 offen. An dem unteren Ende 12 weisen die Wände Anschärfungen 13 auf, die das Eindringen in das Erdreich erleichtern. Der Innenraum 14 des Rohrkörpers ist leer. Der Rohrkörper besteht aus einer geschweißten Stahlkonstruktion. An den Innenseiten der Wände verlaufen vertikale Leitungen 15, die sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Rohrkörpers erstrecken. Die Leitungen 15 sind Rohre oder Schläuche, die eng an den Wänden des Rohrkörpers anliegen. Die Leitungen versperren nicht den Innenraum 14. An den oberen Enden der Leitungen 15 befinden sich Anschlusskupplungen 16 zum Zuführen eines Mediums zu den Leitungen. Die unteren Enden der Leitungen 15 führen zu Austrittsdüsen 17, die in den Innenraum 14 hineingerichtet sind. Die Austrittsdüsen 17 sind in einem Abstand von mindestens etwa 30 cm von dem unteren Ende 12 des Rohrkörpers angeordnet. Wie Figur 3 zeigt, sind die Leitungen und Düsen an den beiden gegenüberliegenden Wänden des Rohrkörpers 10 jeweils gegeneinander versetzt, so dass jede Austrittsdüse 17 in den Bereich zwischen den Austrittsdüsen der gegenüberliegenden Wand sprüht. In gleicher Weise sind auch die Leitungen 15 an beiden gegenüberliegenden Wänden gegeneinander versetzt.
• Figur 4 zeigt das Niederbringen des Rohrkörpers 10 in den Boden 19. An dem oberen Ende des Rohrkörpers 10 ist ein Rüttler 20 befestigt. Der Rüttler ist an einem Wagen 21 aufgehängt, der an einem Mast 22 eines Raupenfahrzeugs 23 verfahrbar ist. Der Rüttler 20 besteht aus einem Antriebsteil 24 und einem darunter angeordneten Vibrationsteil 25. Der Antriebsteil 24 enthält einen oder mehrere Motore und der Vibrationsteil 25 enthält Exzentermassen, die um eine Welle rotieren und vertikale Vibrationen erzeugen. Am unteren Ende des Vibrationsteils 25 sind Greifzangen 26 vorgesehen, die die vertikalen Stirnwände des Rohrkörpers 10 ergreifen und einspannen. Das Einbringen des Rohrkörpers 10 in den Boden erfolgt unter dem Gewicht und den Vibrationen des Rüttlers 20. Während des Absenkens des Rohrkörpers wird gemäß Figur 5 durch die Leitungen 15 Druckluft 27 und härtbare Suspension zugeführt, die aus den Austrittsdüsen 17 in den Innenraum 14 hinein austreten. Die Druckluft unterstützt das Vermischen des Bodens mit dem Injektionsmaterial. Sie erzeugt einen Auftrieb und eine Verringerung der Wandreibung, so dass der Vortrieb beschleunigt wird. Druckluft und Suspension können auch in jeweils separate Leitungen 15 eingespeist werden.
• Figur 6 zeigt den Zustand, dass der Rohrkörper 10 die vorgesehene Tiefe erreicht hat. Dann wird durch die Leitungen 15 weiter flüssiges oder pulverförmiges Injektionsgut 29 zugeführt. Durch die Vermischung des Injektionsguts mit dem Bodenmaterial, entsteht eine dickflüssige Masse, die nicht in das umgebende Erdreich hinein ausläuft. Während der Injektion des Betons wird der Rohrkörper 10 zurückgezogen, wobei der Rüttler 20 in Funktion sein kann, um den Reibungswiderstand zu verringern und den Bodenbeton zu verdichten.
• Figur 7 zeigt eine Rohrschelle 30, mit der die Leitung 15 an der Wand des Rohrkörpers 10 fixiert ist. Derartige Rohrschellen können in den erforderlichen Abständen an der Innenwand des Rohrkörpers angeschweißt werden. Figur 8 zeigt eine Leitung 15, die an der Außenseite des Rohrkörpers 10 verläuft und dort von einem an den Rohrkörper angeschweißten Schuh 31 geschützt ist. Figur 9 ist ein Schnitt durch eine Austrittsdüse 17, die mit einer Leitung 15 verbunden ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung einer Bodenbetonwand mit folgenden Schritten:

   - Einbringen eines Rohrkörpers (10), der längslaufende Leitungen (15) aufweist, in den Boden (19),

   - Einspeisen von Druckluft und Injektionsgut in die Leitungen (15) derart, dass die aus den Leitungen austretende Druckluft (27) das Bodenmaterial (28) im Inneren des Rohrkörpers (10) auflockert und sich das Bodenmaterial mit dem Injektionsgut zur Bildung der Bodenbetonwand vermischt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einbringen des Rohrkörpers (10) mit einem am oberen Ende (11) des Rohrkörpers befestigten Rüttler (20) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei auch das Zurückziehen unter Einsatz des Rüttlers (20) erfolgt.
4. Vorrichtung zur Herstellung einer Bodenbetonwand mit einem kastenförmigen Rohrkörper (10), der unten offen ist und an eine Druckluftquelle und eine Injektionsgutquelle anschließbare vertikale Leitungen (15) aufweist, die an ihren unteren Enden mit in das Innere des Rohrkörpers (10) gerichteten Austrittsdüsen (17) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Leitungen (15) im Inneren des Rohrkörpers (10) verlaufen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Austrittsdüsen (17) an entgegengesetzten Wänden des Rohrkörpers (10) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Austrittsdüsen (17) an den entgegengesetzten Wänden relativ zueinander versetzt sind.

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