Bodeninjektionen zur Untergrundverfestigung und Abdichtung

Transkript

1 Bodeninjektionen zur Untergrundverfestigung und Abdichtung Ehrmann Felix Austraße Kammerstein 6. Semester Maschinenbau mit der Vertiefung Energie

2 Inhalt Problemstellung Lösungsansatz Injektionsverfahren Injektionsmittel Fazit Seite 2

3 Inhalt Problemstellung Lösungsansatz Injektionsverfahren Injektionsmittel Fazit Seite 3

4 Problemstellung σσ mmmmmm Spannung steigt mit zunehmender Tiefe an Die Wand würde ohne Maßnahmen Einfallen σσ mmmmmm Schematische Darstellung der Spannungsverteilung bei einer senkrechten Wand Seite 4

5 Inhalt Problemstellung Lösungsansatz Injektionsverfahren Injektionsmittel Fazit Seite 5

6 Lösungsansatz σσ mmmmmm Festigkeit des Bodens erhöhen Maximalspannung reduzieren Abdichten, gegen Ein- und Austritt Boden gegen Einfallen sichern σσ mmmmmm Schematische Darstellung der Spannungsverteilung bei einer senkrechten Wand mit Injektion Seite 6

7 Lösungsansatz Vorangestellte Überlegungen Injektion soll den Porenraum füllen Porenwasser verdrängen Bodenpartikel verkleben Vorspannung im Boden aufbauen Einschnüren beim Freilegen des Zylinders verhindern Seite 7

8 Inhalt Problemstellung Lösungsansatz Injektionsverfahren Injektionsmittel Fazit Seite 8

9 Injektionsverfahren - Gliederungsmöglichkeiten Nach der Art des Untergrundes in Injektionen in Fels oder Lockerboden, Nach dem Ziel der Behandlung in Abdichtung und Verfestigung, Nach der Funktionsdauer ihrer Wirkung in temporär und permanent geplante Injektion, Nach dem Verfahrensprinzip in Poren- oder Verdrängungsinjektion, Nach dem verwendeten Mittel in Feststoff (Pasten, Suspensionen) oder chemische Injektionen (Lösungen, Kunststoffe) Seite 9

10 Injektionsverfahren - Düsenstrahlverfahren Loch Bohren Von unten nach oben arbeitend Düsenstrahl trägt ab und injiziert Säule entsteht Abdichtend + Festigkeitserhöhung Prinzip des Düsenstrahlverfahrens Quelle: EICHLER, K. (2009): Spezialtiefbau. Erkundung und Ausführung ; Technik und Umwelt ; Methoden und Auswirkungen ; Baustoffe und Verfahren ; mit 77 Tabellen. Renningen. Seite 10

11 Injektionsverfahren - Manschettenrohre Aufbau eines Manschettenrohres Quelle: Edition. SPEKTRUM AKADEMISCHER VERLAG, H.: Manschettenrohrinjektion - Lexikon der Geowissenschaften. Aufbohren Manschettenrohr einbringen Durch Stützflüssigkeit stabilisieren Bohrungen am Umfang mit Ventilen Druckerhöhung öffnet die Ventile Injektion erfolgt Seite 11

12 Injektionsverfahren im standfesten Gebirge Drehschlagbohrungen werden eingebracht (unter Verwendung von Luft oder Wasser) auf Endtiefe Mit Packern 1 die jeweiligen Abschnitte abschotten Abschnittsweise injizieren Von unten Nach oben 1 Packer sind Werkzeuge zum Abdichten von Bohrungen Seite 12

13 Injektionsverfahren im gebrächem Gebirge Drehschlagbohrungen werden eingebracht (unter Verwendung von Luft oder Wasser) bis zum nächsten Abschnitt Mit Packern 1 den jeweiligen Abschnitt abschotten Abschnitt injizieren Aushärten lassen Dann wiederholt sich alles 1 Packer sind Werkzeuge zum Abdichten von Bohrungen Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Felix Ehrmann Seite 13

14 Inhalt Problemstellung Lösungsansatz Injektionsverfahren Injektionsmittel Fazit Seite 14

15 Injektionsmittel auf Zementbasis Beherrschender Ausgangsstoff, aufgrund: Günstigem Preis Festigkeitsentwicklung Verfügbarkeit Mahlfeinheit Seite 15

16 Injektionsmittel auf Zementbasis Microsilica 1 als Zusatzmittel: 100 mal kleiner als Zementkorn Höhere Festigkeit Verbesserte Mikrostruktur in der Verbundzone zwischen Zementstein und Gestein 1 Amorphes Siliziumdioxid Seite 16

17 Injektionsmittel auf Basis von Silikatgelen Besteht aus Wasserglas 1 Werden mit Härtern zur Reaktion gebracht Großtechnische Herstellung -> günstig Gute Fließeigenschaften (gut in sandigem Boden) Toxikologisch nicht unbedenklich Chemische Reaktionen verursachen ph-wert-veränderungen in Richtung basisch 1 Zumeist aus Natriumsilikat (sirupartige klare Lösung) Seite 17

18 Injektionsmittel Weitere chemische Injektionsmittel Sind in den meisten Fällen zu teuer (im Vergleich zu Injektionen auf Zementbasis oder Siliktgelen). Acrylate und Aminoplaste: niedrige Viskosität, Vorteile beim Eindringvermögen in Klüfte und Poren Acrylat-Gele: werden bei festgefahrenen Tunnelbohrköpfen verwendet. PU-Schäume: im zwei-komponentenverfahren gegen strömendes Wasser Epoxidharze: teuer aber hohe Festigkeit, Dauerhaftigkeit und gute Benetzungseigenschaften Seite 18

19 Fazit Keine allgemeingültige Aussage möglich Bodenkenntnisse sind sehr wichtig Auflagen bezüglich der Umwelt sind zu beachten Probeinjektionen sind zwingend notwendig Möglicherweise keine Lösung möglich, da die Schichten zu unterschiedlich sind Seite 19

20 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Seite 20