DE4235378A1

DE4235378A1 - Method for erosion injection into soils etc - uses continuous process to cut open and mill out soil, and inject binding agent suspension continuously into hole

Info

Publication number: DE4235378A1
Application number: DE19924235378
Authority: DE
Inventors: Rolf Wagner
Original assignee: BOHRLOCHZEMENTIERUNG GEO TECHN
Current assignee: BOHRLOCHZEMENTIERUNG GEO TECHN
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1992-10-16
Publication date: 1994-04-21

Abstract

The soil in place is cut open and milled out continuously, and the binding agent suspension is introduced continuously. Overlapping or continuous erosion constructions are similarly constructed. Soil in place is cut open beginning at the top edge. Erosion injections are made in drills of random and/or varying inclination. The device uses a cutting/milling/injection nozzle, which is connected to a flexible rod arrangement. USE/ADVANTAGE - For deep injection piles/walls. Improved quality, simpler construction, deep constructions are possible without need to remove/replace tubing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erosionsinjektion in Erdstoffen zur Herstellung von Injekti onssäulen und Injektionswänden.The invention relates to a method and an arrangement for Injection of erosion in soil to produce injecti on columns and injection walls.

Zur Herstellung von Erosionsinjektionen werden Anordnungen benutzt, die einen starren Gestängestrang mit einem Bohrturm in einzelnen, miteinander verschraubten Gestängerohren in ein Bohrloch einbringen. Die Erosionsdüsen am unteren Ende des Gestängestranges werden durch Dreh- sowie Auf- und Abbewegung von obertage in die gewünschte Stellung gebracht. Diese Anord nung und die damit verbundene Bauausführung ermöglicht, selbst bei sehr großen Bohrgeräten, nur eine kontinuierliche Arbeits höhe von max. 20 m (DE-PS 38 21 768, 37 37 259).Arrangements are used to produce erosion injections used a rigid drill string with a derrick in individual, screwed-together rod tubes in one Drill hole. The erosion nozzles at the bottom of the Linkage strands are made by turning as well as up and down movement brought into the desired position by obertage. This arrangement and the associated construction work enables itself with very large drilling rigs, just a continuous work height of max. 20 m (DE-PS 38 21 768, 37 37 259).

Für tiefer einzubauende Injektionssäulen oder Injektionswände sind demzufolge Unterbrechungen der technologischen Prozesse notwendig, die einen erhöhten Aufwand an Zeit benötigen. Ebenso treten durch diese Unterbrechungen auch Unregelmäßig keiten im Pumpvorgang auf, die einen erheblichen Einfluß auf die Qualität der Injektionssäule oder Injektionswand haben.For injection columns or injection walls to be installed deeper are consequently interruptions in technological processes necessary, which require an increased expenditure of time. These interruptions also occur irregularly occur in the pumping process, which has a significant influence have the quality of the injection column or wall.

Ziel der Erfindung ist, den Aufwand für die Herstellung von Injektionssäulen zu verringern und die Qualität zu verbessern.The aim of the invention is the effort for the production of Reduce injection columns and improve quality.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Erosionsinjektionen in einer Bohrung ohne Unterbrechung des Ausbaus der Gestänge rohre über große Längen durchzuführen.The invention is based, erosion injections the task in a hole without interrupting the expansion of the rods to carry pipes over great lengths.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der anstehende Erdstoff kontinuierlich aufgeschnitten sowie ausgefräst und kontinuierlich die Bindemittelsuspension eingebracht wird. Zur Realisierung ist die Schneid-, Fräs- und Injektionsdüse mit einem flexiblen aufwickelbaren Gestängestrang verbunden, so daß die Leitungen in den Gestängestrang einbunden sind. This is achieved in that the pending Continuously cut and milled soil and the binder suspension is continuously introduced. For Realization is the cutting, milling and injection nozzle with connected to a flexible windable rod string, so that the lines are integrated in the rod string.

Durch die Erfindung ist erreicht, daß in einem kontinuier lichen Ablauf von der Bohrlochsohle ein flexibler, auf wickelbarer Gestängestrang nach oben gezogen wird und während dieser Bewegung Injektionsmittel über Düsen zur Erosion des Bodenkörpers unter hohem Druck ohne Unter brechung eingepumpt werden.The invention achieves that in a continuous a flexible, on the bottom of the borehole windable string is pulled up and during this movement, the injection medium is injected via nozzles Erosion of the soil under high pressure without sub refraction are pumped in.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:The invention is illustrated in more detail using an exemplary embodiment explained. The drawing shows:

Fig. 1 Die Gesamtanordnung im Prinzip. Fig. 1 The overall arrangement in principle.

Fig. 2 Die Schneid-, Fräs- und Injektionsdüse als starre Düse in Schnittdarstellungen. Fig. 2 The cutting, milling and injection nozzle as a rigid nozzle in sectional views.

Fig. 3 Die Schneid-, Fräs- und Injektionsdüse als dreh bare Düse in Schnittdarstellungen. Fig. 3 The cutting, milling and injection nozzle as a rotatable nozzle in sectional views.

Fig. 4 Die Schneid-, Fräs- und Injektionsdüse als Spul kopfdüse in Schnittdarstellungen. Fig. 4 The cutting, milling and injection nozzle as a winding head nozzle in sectional views.

Fig. 5 Die Arbeitsweise der Spülkopfdüse im Prinzip. Fig. 5 The principle of operation of the flushing nozzle.

Fig. 6 Die Ausbildung und Arbeitsweise der Mehrfach- Spülkopfdüse im Prinzip. Fig. 6 The design and operation of the multiple flush nozzle in principle.

Fig. 7 Die Ausbildung von Erosionssäulen und -wänden. Fig. 7 The formation of erosion columns and walls.

Auf dem Fahrzeug 1 mit den Antrieben 2 ist die Gestängestrang- Rolle 3 mit dem flexiblen aufwickelbaren Gestängestrang 4, der Tragmast 5 mit Führung 6 sowie die Vorschubeinrichtung das Bohrgerät 7 und die Abfangeinrichtung 8 angeordnet (Fig. 1). In dem Gestängestrang 4 sind die mit der Hochdruckpumpenanlage 10 verbundenen Leitungen 9 eingebunden.On the vehicle 1 with the drives 2 , the drill string roller 3 with the flexible windable drill string 4 , the mast 5 with guide 6 and the feed device, the drilling device 7 and the interception device 8 are arranged ( FIG. 1). The lines 9 connected to the high-pressure pump system 10 are integrated in the rod assembly 4 .

Der Gestängestrang 4 weist die Schneid-, Fräs- und Injektions düse 11 mit Schwerstange 12 und Sohlenmotor 13 auf, die im Bohrloch 30 mit ausgefrästem Hohlraum 31 und Sohle 32 abge teuft sind.The drillstring 4 has the cutting, milling and injection nozzle 11 with a drill collar 12 and sole motor 13 , which are drilled in the borehole 30 with a milled cavity 31 and sole 32 .

Die Hochdruckpumpenanalge 10 ist mit der Mischanlage 14 mit Dosiereinrichtung, Sieb und Rührwerk und der Siloanlage 15 mit Dosierförderschnecke verbunden.The high-pressure pump system 10 is connected to the mixing system 14 with metering device, sieve and agitator and the silo system 15 with metering screw conveyor.

Die Schneid-, Fräs- und Injektionsdüse 11 ist als starre Düse 16 ausgebildet (Fig. 2). Die Düse 16 weist den Düsenkörper 17, die radialen Düsenöffnungen 18, die Hülse 19 und die einwerf bare Schwerkugel 20 auf.The cutting, milling and injection nozzle 11 is designed as a rigid nozzle 16 ( FIG. 2). The nozzle 16 has the nozzle body 17 , the radial nozzle openings 18 , the sleeve 19 and the throwable heavy ball 20 .

Die Schneid-, Fräs- und Injektionsdüse 11 ist als drehbare Düse 21 ausgebildet (Fig. 3) und weist den Düsenkörper 17 mit Bohrungen 24 den über Kugellager 23 geführten Drehkörper 25 mit den tangentialen Düsenöffnungen 22, die Hülse 19 und die einwerfbare Schwerkugel 20 auf.The cutting, milling and injection nozzle 11 is designed as a rotatable nozzle 21 ( FIG. 3) and has the nozzle body 17 with bores 24, the rotating body 25 guided via ball bearings 23 with the tangential nozzle openings 22 , the sleeve 19 and the insertable heavy ball 20 .

Die Schneid-, Fräs- und Injektionsdüse 11 ist als Spülkopfdüse 26 ausgebildet (Fig. 4) und weist die dem Vortrieb 29 zuge wandte Erosionsdüsenöffnungen 27 und die dem Vortrieb 29 abgewandte Vorschubdüsenöffnungen 28 auf. Dabei ist, bedingt durch die Vorschubdüsenöffnungen 28 ein eigener hydraulisch beaufschlagter Vorschub erzielt, so daß der Schneid-, Fräs- und Injektionsvorgang von der Oberkante des Hohlraumes 31 zur Sohle 32 durchführbar ist (Fig. 5). The cutting, milling and injection nozzle 11 is formed as Spülkopfdüse 26 (Fig. 4) and has the propulsion 29 facing erosion nozzle openings 27 and propulsion 29 facing away from the feed nozzle openings 28. Due to the feed nozzle openings 28, a separate hydraulically actuated feed is achieved, so that the cutting, milling and injection process can be carried out from the upper edge of the cavity 31 to the sole 32 ( FIG. 5).

Die Mehrfachanwendung von Spülkopfdüsen 26 im Gestängestrang 4 mit eigenem hydraulisch beaufschlagten Vorschub sowie kleinem Hub, ist ebenso möglich (Fig. 6).The multiple use of rinsing head nozzles 26 in the rod assembly 4 with its own hydraulically actuated feed and a small stroke is also possible ( FIG. 6).

The mode of action is as follows

Über das Bohrgerät 7 (Fig. 1) und den flexiblen aufwickelbaren Gestängestrang 4 wird mit dem aus Schraubenpumpe und Bohrmei ßel bestehenden Sohlenmotor 13 das Bohrloch 30 kontinuierlich bis auf Endteufe, die um die Länge des Sohlenmotors 13 tiefer als die Länge der Erosionssäule oder -wand ist, abgeteuft. Dabei sind Erosionssäulen oder -wände in großen Tiefen und mit groben Längen kontinuierlich über den flexiblen aufwickelbaren Gestängestrang herstellbar. Beim Bohrvorgang sind die Dü senöffnungen 18, 22, 27, 28 der Schneid-, Fräs- und Injekti onsdüse 16, 21, 26 (Fig. 2 bis 5) vollständig geschlossen, so daß die hydraulische Energie des eingepumpten Wassers aus schließlich auf den Sohlenmotor 13 übertragen wird. Zur Stabi lisierung des Bohrvorganges ist die Schwerstange 12 angeord net.About the drill 7 ( Fig. 1) and the flexible windable rod string 4 with the screw motor and Bohrmei ßel existing sole motor 13, the borehole 30 continuously to the final depth, the length of the sole motor 13 deeper than the length of the erosion column or wall is sunk. Erosion columns or walls can be produced continuously at great depths and with great lengths using the flexible windable rod string. During the drilling process, the nozzle openings 18 , 22 , 27 , 28 of the cutting, milling and injection nozzle 16 , 21 , 26 (FIGS . 2 to 5) are completely closed, so that the hydraulic energy of the water pumped in finally onto the soleplate motor 13 is transmitted. To stabilize the drilling process, the drill collar 12 is net angeord.

Nach Erreichen der Endteufe wird die Verbindung zum Sohlenmo tor 13 geschlossen und die Düsenöffnungen 18, 22, 27, 28 geöffnet. Dieser Vorgang ist durch die einwerfbare Schwerkugel 20 (Fig. 2 und 3) auslösbar, die mit eingepumpt wird und auf einen Dichtsitz abdichtet, nachdem die Hülse 19 verschoben worden ist.After reaching the final depth, the connection to the soleplate motor 13 is closed and the nozzle openings 18 , 22 , 27 , 28 opened. This process can be triggered by the insertable heavy ball 20 (FIGS . 2 and 3), which is also pumped in and seals onto a sealing seat after the sleeve 19 has been displaced.

In Abhängigkeit von der eingesetzten Düse 16, 21 (Fig. 2 und 3) werden beim Ausbau des flexiblen Gestängestranges 4 ver schiedene geometrische Erosionskörper (Fig. 7) hergestellt, indem der Erdstoff kontinuierlich aufgeschnitten sowie gefräst und kontinuierlich die eingepumpte Bindemittelsuspension injiziert wird. Dabei werden mit der starren Düse 16 (Fig. 2) Erosionswände und mit der drehbaren Düse 21 (Fig. 3) Erosions säulen hergestellt. Depending on the nozzle 16 , 21 ( FIGS. 2 and 3) used, different geometrical erosion bodies ( FIG. 7) are produced when the flexible rod assembly 4 is removed by continuously cutting open and milling the soil and continuously injecting the pumped-in binder suspension. Erosion walls are produced with the rigid nozzle 16 ( FIG. 2) and erosion columns with the rotatable nozzle 21 ( FIG. 3).

Mit der Spülkopfdüse 26 (Fig. 4) wird aufgrund des flexiblen Gestängestrangs bei der Abwärtsbewegung, d. h. von der Ober kante der auszubildenden Erosionssäule oder -wand, durch den eigenen hydraulischen Vorschub über die Vorschubdüsen 28 in den Erdstoff ein langer Schlitz grober Tiefe erodiert. Bei schnellen Auf- und Abwärtsbewegungen des Gestängestranges wird eine beliebig lange und tiefe Erosionswand hergestellt (Fig. 5). Durch die Anordnung mehrerer Spülkopfdüsen 26 im Gestängestrang 4 (Fig. 6) verringert sich der Hub der Auf- und Abwärtsbewegung, so daß bei erhöhter Leistung der Hochdruck pumpenanlage 10 eine schnellere Vortriebsbewegung erreicht wird.With the flushing nozzle 26 ( Fig. 4) due to the flexible rod string in the downward movement, ie from the upper edge of the erosion column or wall to be formed, a long slot of coarse depth is eroded by the hydraulic feed via the feed nozzles 28 into the soil. With rapid upward and downward movements of the rod string, an erosion wall of any length and depth is produced ( FIG. 5). By arranging a plurality of flushing head nozzles 26 in the rod assembly 4 ( FIG. 6), the stroke of the upward and downward movement is reduced, so that with increased output of the high-pressure pump system 10, a faster forward movement is achieved.

Durch die Erfindung mit überschrittene Erosionskörper (Fig. 7a bis d) sind jedoch auch einzelner Erosionssäulen herstellbar.Individual erosion columns can, however, also be produced by the invention with erosion bodies exceeded ( FIGS. 7a to d).

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:The following advantages are achieved by the invention:

1. Manufacture of erosion columns or walls in any Depth with any heights, due to the flexible Ge rod strand.
2. The continuous production guarantees a complete Execution of erosion walls, used as a sealing wall become.
3. In particular, security measures in environmental protection are in can be produced in a short time and in better quality.
4. The erosion body can be made vertically and also be inclined up to the horizontal. Special civil engineering tasks can be carried out.
5. Construction sites with limited height, z. B. in buildings loadable.

Claims

1.Procedure for erosion injection into soil, whereby a borehole is sunk to the foundation depth, with the help of a cutting jet the soil is cut open as well as milled out and at the same time a binder suspension is introduced into the resulting cavity, characterized in that the soil present is continuously cut open and milled out and the binary suspension is continuously introduced.

2. The method according to claim 1, characterized in that for the continuous production of an erosion wall of the Bo the cut and milled continuously and the Binder suspension is introduced continuously.

3. The method according to claim 1, characterized in that for the continuous production of a column of erosion standing soil continuously cut open and out milled and continuously the binder suspension is brought.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that overlapping or progressive erosion bodies con be manufactured continuously.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that from the top edge the pending soil continuously cut open and milled out and continuously the Binder suspension is introduced.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in the erosion injections in any hole or / and changing inclination.

7. Arrangement for erosion injection in soil, one Cutting, milling and injection nozzle on the one hand with one Linkage and on the other hand with a drill collar as well a sole motor is connected, and that in the linkage Lines of a high pressure pump system are integrated, characterized in that the cutting, milling and In injection nozzle with a flexible windable rod strand is connected, and that the lines in the Ge rod strand are integrated.

8. Arrangement and claim 7, characterized in that on a vehicle has a role for the flexible winding rod string and a mast to hold a Ge rod strand guide as well as a drill and a Ge rod strand interception device are arranged.

9. Arrangement according to claim 7, characterized in that the Cutting, milling and injection nozzle as a rigid nozzle with a radial nozzle position is formed.

10. Arrangement and claim 7, characterized in that the Cutting, milling and injection nozzle as one rotating nozzle is formed with a tangential nozzle position.

11. Arrangement and claim 7, characterized in that the Cutting, milling and injection nozzle as rinsing head nozzle is formed with feed nozzles and an erosion nozzle is provided.

12. Arrangement and claim 7, characterized in that the Cutting, milling and injection nozzle as a multiple flushing head nozzle is formed, one above the other Feed nozzles and erosion nozzle existing arrangement points.

13. Arrangement according to claim 7-12, characterized in that the nozzle has a nozzle body with the nozzle openings and a centrally located sleeve for receiving a throw-in baren heavy ball.

14. Arrangement and claim 10-13, characterized in that the nozzle body a guided over ball bearings, the Have nozzle openings, rotating body.