BE1009256A3

BE1009256A3 - Werkwijze en inrichting voor het behandelen van hoofdzakelijk uit slib en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen.

Info

Publication number: BE1009256A3
Application number: BE9400320A
Authority: BE
Original assignee: Hydro Soil Servicessa; Smet Boring Nv
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1997-01-07
Also published as: CN1112177A; HK107295A; GB2276185B; GB2276185A; GB9411288D0; TW366373B

Abstract

De uitivinding betreft een werkwijze en een inrichting voor het behandelen van hoofdzakelijk uit slib en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen teneinde deze te stabiliseren door hierin een bindmiddel te injecteren, met het kenmerkt dat men ter plaatse waar men deze stabilisatie wil tot stand zien komen men bedoelde materialen waaruit de grondlagen zijn gevormd, loswerkt door de snijdende werking van hogedrukjets, terwijl men aan de losgekomen materialen minstens een verhardend bindmiddel toevoegt.

Description

EMI1.1

"WMicwijM en inrichting hoefdMtcwlijk nt l < m bttttBdw wn"
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van hoofdzakelijk uit slib en/of aanverwante materialen be. taande grond1aqen teneinde deze te stabiliseren door hierin ean bindmiddel te injecteren.

Door de uitdrukking "slib en/of aanverwante materialen" worden diverse grondspecies bedoeld die de grondlagen van een waterbekken of een terrein tot op een zeer variabele diepte kunnen vormen.

Dergelijke grondlagen behoren bijvoorbeeld tot zeearmen, stromen en rivieren, dokken, spaarbekkens, toegangegeulen tot sluisen of insteekdokken. Ook moeraegebieden en gebieden die tot slibstortenhebbengediend, vallenonderditbegrip.

Een domein waar de uitvinding toepassing vindt, is ondermeer het vormen van stabiele funderingslagen in bedoelde uit slib of technisch equivalente materialen bestaande grondlagen. Een ander domein is het tegen alle vormen van erosie resistent maken van dergelijke grondlagen, taluds enzovoort.

De techniek dis erin bestaat deze zeer specifieke grondspecies door toevoeging van een bindmiddel te stabiliaeren, is bekend.

Een van de meest gebruikelijke werkwijzen bestaat erin de slibachtige grondspeciee met roterende schoepen te bewerken en achteraf in de losgewerkte species een verhardend bindmiddel te

injecteren.

Door roterende schoepen worden hier mechanische middelen bedoeld voor het loswerken van da grondspecies.

Het mechanisch loswerken van grondmassa's, ook wanneer zij hoofdzakelijk uit alib of hiermede verwante species bestaan, biedt duidelijke nadelen die hieronder worden uitaangezet : a) hat vereiste mechanisch koppel in zeer groot ; b) de dragende structuren van da inrichting is betrekkelijk zwaar ; c) de messen slijten snel omdat de snijkrachten die in dergelijkeomstandighedenzeergrootzijn, degrootte van da slijtagesnelheid bepalen; d) het gavaar van blokkeren van de roterende messen is zeergroot ; e) ook wanneer da messen in anij- en roerwarktuigen worden onderverdeeld, wordt de inrichting en de aandrijfmiddalan daarvan zwaar belast ;

f) hat gebied van de in de grondlagan bewerkte grondmassablijftnagenoegconstantomdatde actiestraal van da inrichting hoofdzakalijk beperkt is tot da langte van da messen.

Da uitvinding heeft nu tot doel aan werkwijze en aan bijhorende inrichting voor te schrijven die met minder zware geresdschappen sen hoga bewerkingscapaciteit vertoont, waarvan kan worden aangenomen dat per tijdaaanhaid da omvang van da
EMI2.1
bewarkte grondspecias zaer hoog ligt an hat zear grootvoordeel biadt variabele oppervlakten en dus ook grondvolumes to kunnen bewerken.

Om dit volgens da uitvinding mogelijk
EMI2.2
to maken werkt man ter plaat.. waar man deze stabilisatie wil tot stand zien komen bed08148 materialen waaruit da grondlagen zijn gevormd, indien

EMI3.1
nodig, los door de anijdende werking van hogedrukjeta, terwijl men aan da losgekomen materialen minstens verhardend bindmiddel toevoegt en het geheel mechanisch mengt door middel van schoepen.

Zeer kenmerkend voor de uitvinding in hat feit dat man de karakteristieken van het onder hoge druk geinjecteerde fluïdum derwijze regelt, dat hogerbedoelde materialen gesneden en deels verdrongen worden en bedoeld fluIdum volgens een roterend patroon wordt geXnjecteerd, terwijl de nodige turbulentie worden gecreëerd om deze materialen ta homogeniseren.

Volgensdeuitvindingvoegtmeninean earste uitvoeringsvorm hogerbedoeld bindmiddel in de losgewerkte grondspecie in tegenstroom met eerstgenoemd roterend patroon toe.

Volgens een andere mogelijke uitvoeringsvorm injecteert men hogerbedoeld bindmiddel in de losgewerkte materialen door gebruik te maken van hogedrukjeta.

Volgens een vordere uitvoeringsvorm injecteert men hogerbedoeld bindmiddel tegelijkertijd onder hoge druk door gebruik te maken van hogerbedoelde hoqedrukje8 en voegt men eveneens dit bindmiddel volgens een willekeurige hoek hiermede, onder een lagers druk aan de losgekomen materialen tos.
EMI3.2

De uitvinding op de inrichting voor het tewerkstellen van de werkwijze volgens de uitvinding.

Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een werkwijze en een inrichting voor het behandelen van hoofdzakelijk uit alib en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt uitaluitend bij wijze van voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding

niet. De verwijzingscijfers hebben betrekking op da hieraan toegevoegde figuren.

Figuur 1 ia aan perspectivische voorstelling van de roterende kop uit da inrichting volgens de uitvinding.
EMI4.1

Figuur 2 ia aan schematisch vooraanzicht van aan hefeiland uitgerust om da werkwijze volgens de uitvinding in da praktijk uit ta werken.

Figuren 3 - 6 zijn schematische voorstellingen van diverse mogelijke grondbewerkingspatronen.

Da werkwijze door deze figuren duidelijkgamaakt, werdontwikkeldombepaaldewarken zoals in da aanhef van da aanvraag uiteengezet, mogelijktamaken. Dewerkwijzevolgensdeuitvinding an da daaruit afgeleide inrichting maken hat mogelijk uit alib of aanverwante materialen bestaande grondlagen tot op da gewenste diepte te bewerken, hetzij om dese grondlagen to stabiliseren, hetzij om hierin zuilen of funderingen aan te brengen.

Hat essentieel verschil met de tot nog toe bestaande technieken moot dus worden gezien in hat feit dat da grondspecies worden aangesneden, deels verdrongen en deals vermengd door een fluïdum onder hoge druk in da te verwarken grondlagen te injecteran.

Door hoge druk wordt hiar een druk tussen 200 en 1000 bar bedoald. Dit fluidum kan water of lucht zijn (desgevallend een combinatie van beide), waaraan een bindmiddel ia toegevoegd.

In de losgewerkte grondspecies wordt dan ook onmiddellijk een bindmiddel geïnjecteerd. Hat in dus duidelijk dat de injectie onder hoge of zeer hoge druk in da aersta plaat. tot doel heeft de grondmassa'sopentewerkenentevermengen. De

injectie onder hoge druk geschiedt inderdaad volgens n ronddraaiend patroon en hat bindmiddel kan dan zo nodig onder een lagere druk in tegenstroom met 4. injectie ander hoge druk plaatsvinden. De toevoeging van bindmiddel kan ook, weliswaar eveneens onder ean lagere druk, in dezelfde zin als de injectie onder hoge druk plaatsvinden.

Het valt dus onmiddellijk op dat door in hoofdzaak beroep te doen op de anijkracht van het onder hoge druk geïnjectserde fluXdum voor een nelle slijtage van mogelijke aanwezige anijwerktuigen, die dan ean ondergeschikte rol spelen, niet most gevreesd worden.

Daarenbovenzalheteveneensopvallen dat de flexibiliteit van de werkwijze zeers groot is omdat op elk ogenblik de gebruikte druk kan worden gevarieerd zodat ook het door hat onder hoge druk geïnjecteerde fluïdum beïnvloed gebied op slk ogenblik aan de behoeften kan worden aangepast.

Een inrichting die aan het meetelde doel uitstekend beantwoordt, in afgebeeld in figuur l.

De inrichting bestaat du uit *en au 1 die zelt over de ganse lengte in rotatie kan worden gebracht, of waarvan desnoods uitsluitend de kop, d. 1. hat onderste deel daarvan, roterend ia uitgevoerd.
EMI5.1
onderaan da buis 1 kamt min. etn schoep 2 voor, bestemd voor hat onder hoge druk injecteren van een flutdum. De openingen waardoorheen dit fluidum onder hoge of zeer hoge druk wordt geinjecteerd, worden verduidelijkt met de verwijzing 3.

De pijlen 4 tonen de zin aan waarin de as 1 met schoepen 2 roteert. Met de schoepen 2 zijn nog twee elementen 5 met openingen 31 gekoppeld. Hat toevoegen van ean bindmiddel onder ean lagere druk (tot max. 50 bar bijvoorbeeld) geschiedt dan hoofdzakelijk

in tegenzin met de rotatiezin van de schoepen 2, essentieel voorzien voor hat opensnijden van de te verwerkengrondmassa.

Hat aangewende bindmiddel kan cement, bentoniet, vliegassen, kalk, mortel, afgeleide cementsoorten, gele, polymeren zijn of ean combinatie van bepaalde stoffen. Het bindmiddel kan dus worden toegevoegd in een massa die reeds eerder, door het injwctwrwn op hoge druk van een tluïdum, opengesneden
EMI6.1
word an gehomogeni.

In bepaalde omstandigheden kan hat nuttig zijn ook langs de zijd- van de injectie onder hoge druk een injectie van bindmiddel te voorzien. Deze an andere variantes van de werkwijze bewijzen dus de grote flexibiliteit hiervan.

In de aan de beschrijving toegevoegde figuren werden de schoepen 2 en de daaraan gekoppelde elementen 5 buisvormig voorgesteld. Buisvormige schoepen en daarbijhorende buisvormige elementen 5 bieden uit constructief oogpunt seer grote voordelen omdat de aldus gevormde eohoepen en daarmede verbonden elementen uitstekend dienst doen voor het geleiden van het gebruikte fluïdum samen met het bindmiddel.

In een totaal andere uitvoeringsvorm kunnen de schoepen bestaan uit stalen profielen of balkjes waarop dan de nodige leidingen voor het injecteren van fluidum en bindmiddel zijn bevestigd.

De structuur van bedoelde schoepen wordt door hun diverse function bepaald. Deze functies kunnen als volgt hoofdzakelijk worden samengevat : a) het snijden en vermengen van grondmassa's; b) hat injecteren over regelbare afstanden van diverse bindmiddelsamenstellingen ;
EMI6.2
c) het opnemen of steunen van de leidingen voor fluidum en bindmiddelen

d) desgevallend de onder c) genoemde leidingen vormen.

De lengte van de schoepen gemeten vanaf de wand van da roterende kop ia uiteraard afhankelijk van het gestelde doel. In de praktijk ligt de totale lengte van de schospen tussen ongeveer 0,50m en ongavoar Sm.

Uit een construotief oogpunt ia, zoals blijkt uit figuur l, een veraterkingaarmatuur 6 voorzien. Deze versterkingsarmatuur 6 kan gelijk welke vorm aannemen an vormt geen kenschetsend onderdeel van de uitvinding. De an 1 waarvan dus het onderste deel aotief ia, kan in twee richtingen roteren en wel met verschillende snelheden. Het kan eveneens op en neer worden bewogen en dit eveneens met verschillende snelheden.

De as zelf kan als koker dienen voor het opbergen van de fluldum-doorvoerkanalen. De an 1 kan op zichzelf de achoepen aandrijven maar het ia duidelijk dat de schoepen met de roterende kop van de inrichting een afzonderlijk onderdeel hiervan kunnen uitmaken.

Hoewel in de aanvraag op verachillende plaatsenverwezenwordtnaareenroterendekopishet technisch equivalent hiervan een over da ganse lengte roterende as. De keuze van de geschikte constructie doet in geen geval afbreuk aan het beginsel van de uitvinding.

De an kan ten opzichte van het grondoppervlak volgens gelijk welke hook worden ingesteld, en wel vanaf een hefeiland of ponton of vanaf de landzijde wanneer de inrichting deel uitmaakt van een voertuig, bijvoorbeeld.

Figuur 2 vertoont, bij wijze van voorbeeld, een hefeiland 7 met spudpalen 8 an een aantal noodzakelijke onderdelen zoals een silo 9, een pomp en verschillende aandrijfaggregaten 10 en een toren 11 met daarin gemonteerde as 1. Sommige van deze

onderdelen die uiteraard noodzakelijk zijn voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding maken echter geen specifiek duel hiervan uit. Het rends behandelde gebied wordt met de verwijzing 12 aangeduid, terwijl met 13 wordt verwezen naar het gebied dat wordt behandeld.

Wanneer tot op een zekere diepte da grondlagen moeten worden gestabiliseerd en hierin of erop een eteunende structuur moet worden opgebouwd, o.m. voor hat nadien optrekken van een kaaimuur bijvoorbeeld, kan volgens diverse patronen worden gewerkt.

Piguren 3 en 4 tonen een driehoekig, respectievelijkeenvierhoakigrasterwaarbijtussende zuilen 14 een niet bewerkt gebied is blijven bestaan.

Figuur 5 vertoont bewerkte grondlagen van het z.g. muur-type waarbij tussen de rijen naast elkaar opgebouwde zuilen 15 ean niet bewerkt gebied ie blijven bestaan.

Figuur 6 vertoont een over een meer uitgeetrekt gebied bewerkte grondlagen waarbij een bepaald gebied "volledig" ward behandeld en de diverse zuilen 16 het betreffende gebied volledig bezatten.

In verband met de zuilen8truc : turen volgens de figuren 5 en 6 zal opgemerkt worden dat de opgebouwde zuilen 15, 16 in elkaar zijn vergroeid. Dit in natuurlijk mogelijk omdat het hier gebruikte en ingespotenbindmiddelslechtsprogressiefgaat verharden en meerdere tegen elkaar aanliggende zuilen in feite, en voor een deel, in elkaar zijn vervloeid.

Het zeer duidelijk doel van de uitvinding ie het opensnijden, deel. verdringen en vermengen van de materialen die de hier beschreven grondlagen vormen door gebruik te maken van hogedrukjete. Hierdoor vervallen de aan een snelle

slijtage onderhevige gebruikelijke snijwerktuigen.

Aan da door deze techniek bewerkte grondlagen wordt een hiertoe geschikt bindmiddel toegevoegd. De toevosging van hat bindmiddel kan op meerderewijzenplaatsvinden :
EMI9.1
a) In d < *erste geschieden plaate kan da toavoaging von binduiddelhet bindmiddel en een fluïdum, als vehioulum van het bindmiddel, onder een lagere druk doorlaten. Hat toevoegan onder een lagers druk (tot max. ongeveer 50 bar) van het bindmiddel geschiedt in tagenstroom mat de zin waarin de hogedrukjets actief zijn.

De lage druk volstaat om het fluldum en hat gatranaportaerde
EMI9.2
bindmiddel in d opangewerkte to voordelen b) In bepaalde in functie van de uit to voeren stabilisatie, kan hat hogdrukete wrken twriMi geXnjcttrd. om to worden getranaportserdp wordt hast materialen to brengen an. amen met het fluIdum onder hoge druk (200 à 100 bar) geïnjecteerd.

Uit het hierboven uitaengezatte blijkt zeer duidelijk de grots flexibilitait van de werkwijze, de grotere verwerkingscapaciteit per esnheid van tijd an da afwesigheid van mechanische snijwerktuigen die onder normale omstandighaden voor hat anijden, vorderingen en vermengen van de grondsoorten ingezet worden.

Da uitvinding is niet beperkt tot da hier beschreven uitvoeringsvorm en vele wijzigingen zouden hieraan kunnen worden aangebracht voor zover deze wijzigingen binnen het raam van de hieraan toegevoegde conclusies vallen.

Zo i8 het in de eerste plaats duidelijk

dat vanaf een hefeiland of vanaf een voertuig aan landzijde gebruik kan worden gemaakt van een structuur waarin meerdere van schoepen voorziene rotorange anne kunnen worden ingeschakeld.

Claims

conctualzo 1. Werkwijze voor het behandelen van hoofdzakelijk uit alib en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen teneinde deze te etabiliaeren door hierin een bindmiddel te injecteren,. met hat kenmerk dat man ter plaatste waar men deze stabilisatie wil tot stand zien komen men bedo@lde materialen waaruit de grondlagen zijn gevormd, loswerkt door da snijdende werking van hogedrukjeta, terwijl men aan de losgekomen materialen minstens een verhardend bindmiddel toevoegt en hat geheel mengt door middel van de mechanische werking van de schoepen en door de gecreëerde turbulentie van de hogedrukjets.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met hat kenmerk dat men hogerbedoeld bindmiddel onder een lagere druk aan de door hogerbedoelde hogedrukjets losgekomen materialen, en in teganstroom met bedomlde hogedrukjets toevoegt.
3. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 an 2, met hat kenmerk dat men hogerbadoeld bindmiddel in de los te werken materialen injecteert door gebruik te maken van hogerbedoelde hogedrukjets.
4. Werkwijze volgens een van de conclusies 2 en 3, met hat kenmerk dat men hogerbedoeld bindmiddel tegelijkertijd onder hoge druk injecteert door gebruik te maken van hogerbedoelde hogedrukjets en, in tegenstroom hiermede, onder een lagere druk aan de losgekomen materialen toevoegt.
5. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 - 3, met het kenmerk dat men de karakteristieken van hat onder hoge druk qetnjecteerde fluïdum derwijze regelt dat hogerbedoelde materialen bewerkt (deels gesneden en/of deels verdrongen) worden en bedoeld fluIdum volgens een roterend patroon wordt geïnjecteerd, terwijldenodigeturbulentiesworden <Desc/Clms Page number 12> EMI12.1 gecroaerd om deze materialen te homogeniseren.
6. Werkwijze volgens één van de conclusie. 1 - 5, met het kanmerk dat man hogarbedoalda materialen loswerkt door gabruik ta maken van jetinjactia bij een druk die ligt tussen ongeveer 200 an ongeveer 1000 bar. EMI12.2
7. warkwijza volgena aan van daconclusies 2 en 4, mat hat kanmark dat man als lagere druk gebruik maakt van een druk die ligt tussah 1 bar en ongeveer 50 bar.
8. Warkwijza volgens aan van da conclusies1-7, methetkenmerkdatmenalsfluïdum lucht gabruikt.
9. Werkwijze volgens één van de conclusies1-7, methetkanmerkdatmenalsfluïdum watar gebruikt.
10. werkwijze volgens één van da conclusies 1 - 7, met het kanmark dat men als fluïdum water an lucht gabruikt.
11. Werkwijze volgana aan van da EMI12.3 concluaiaa bindmiddel aaman
12. Warkwijza volgens één van da conclusies 1 - 11, met het kanmerk dat man als bindmiddel minstens één van de volgenda stoffen of aan combinatie hiervan gebruikt, t.w. cement, bantoniet, vliegassen, kalk,polymeren,mortel,afgeleide cementsoorten, gels.
13. Inrichting voor hat behandelen van hoofdzakelijk uit alib en/of aanverwante materialen bestaandegrondlagentensindsdezetestabiliserendoor hieraan een bindmiddel toe ta vosgen, met het kenmerk dat zij wordt gavormd door minstans ean ten opzichte van hat grondoppervlak onder aan hoek inatelbare as (1) waarvan minstans het onderste eind van een roterende <Desc/Clms Page number 13> kop is voorzien die met schoepen (2) is uitgerust voor het enerzijds onder druk injecteren van een fluldum voor hat loswerken van da materialen, en anderzijds, voor hat in tegenstroom hiermeds onder een lagere druk aan da losgewarkte materialen toavoegen van een bindmiddel.
14. Inrichting volgens conclusie 14, met hat kanmark dat hogerbedoelde schoapan (2) uitgerust zijn voor hat onder druk injactaren van aan fluïdum voor het loswerken van de materialen en van een bindmiddel.
15. Inrichting volgens conclusie 13 en 14, met hat kenmerk dat hogerbedoelde schoepen (2) een totale lengt vertonen dia ligt tussen ongevear 0,5 en ongavoar 5 m.
16. Inrichting volgens één van da EMI13.1 conclusies 13-15, ahoapan voor hat onder hoge druk injecteren van aan fluldum en/ofeanbindmiddel.
17. Inrichting volgens aan van da conclusies 13 - 15, met hat kenmerk dat hogerbedoelde schoepen zijn gevormd door profielen waaraan leidingen voor hat injaetaran van aan fluïdum onder hoge an/of lag* druk, an/of ean bindmiddel, zijn bavaatigd.
18. Inrichting volgana aan van da conclusies 13-16, mat hat konmerk dat met elk van hogerbedoelde tubulaire schospen nog een tubulair element is verbonden voor het onder een lagere druk an EMI13.2 in tegenstroom met injeeteran
19. Inrichting volgens aan van da conclusies 13 - 18, met het kenmerk dat hogerbedoelde roterende kop van een versterkingsarmatuur (6) in voorzien. <Desc/Clms Page number 14> EMI14.1
20. Inrichting concluwiea dat hogerbedoelde an (1) over de ganse lengte roterend in g
21. Inrichting volgens conclusies 13-20, rk doelde es (1) op n drijvande
22. Inrichting volgens 66n van d < conclusies 13 met het kenm. aw (7) ie gemonteerd.
23. Inrichting volgens van da conclusie. dat hogerbe4o. aw Mf voertuig aan landzijde kan worden bevolen.
24. Inrichting volgens conclus 13-23, nmwrk voorzien om hogerbedoelde an (1) op verschillende dieptttw to laten werken.