DE3737259C1 - Apparatus and method for high-pressure injection - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Hochdruckinjektion mit einem Kanalgestänge gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8. Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind bekannt.The invention relates to an apparatus and a method for a high pressure injection with a channel rod according to the preamble of claims 1 and 8, respectively Apparatus and such a method are known.
Die Hochdruckinjektionstechnik wird im Tiefbau zur Herstel lung von Unterfangungskörpern und Dichtwänden eingesetzt. In Vortriebsrichtung oberhalb des Bohrkopfes befindet sich dabei mindestens eine quer zur Bohrerlängsachse ausgerich tete Injektionsdüse, die über das Kanalgestänge mit einer er härtenden Suspension versorgt wird. Nach Erreichen der Endteufe wird die Suspension über die Injektionsdüse unter Hochdruck aus gebracht, wo sie sich im Erdreich verfestigt. Durch Drehen des Gestänges beim Zurückziehen entstehen säulenförmige Injektionskörper. Deren Größe und Festigkeit kann durch die Wahl von Ziehgeschwindigkeit, Pumpendruck und Düsen durchmesser vorher bestimmt werden. Die gewünschte Form und Ausdehnung der Unterfangungskörper oder plattenförmi gen Injektionen für Sohldichtungen erhält man durch Ver bindung mehrerer derartiger Säulen.The high pressure injection technology becomes a manufacturer in civil engineering underpinning bodies and sealing walls. Is located above the drill head in the direction of advance at least one is aligned transversely to the longitudinal axis of the drill Injection nozzle, which over the channel linkage with a he curing suspension is supplied. After reaching the final level the suspension through the injection nozzle under high pressure brought where it solidifies in the ground. Go berserk of the boom when it is pulled back are columnar Injection body. Their size and strength can be determined by the choice of drawing speed, pump pressure and nozzles diameter can be determined beforehand. The shape you want and expansion of the underpinning body or plate-shaped gene injections for base seals can be obtained by Ver binding of several such columns.
Es ist ferner bekannt, das Bohrloch während des Abteufens auszuspülen, indem über die Injektionsdüse(n) eine Spül flüssigkeit ausgebracht wird, mit welcher gelöstes Erd reich nach oben befördert wird. Nachdem der Bohrvorgang beendet ist, erfolgt die Umschaltung auf die Suspension und der Spülvorgang muß eingestellt werden.It is also known to drill the well during drilling rinse out by rinsing over the injection nozzle (s) liquid is applied with which dissolved earth is richly promoted. After the drilling process the suspension is switched over and the rinsing process must be stopped.
Um der Suspension einen möglichst großen Impuls zu ver leihen, damit es das Gefüge des anstehenden Bodens mög lichst zerstört und dann ersetzt, müssen relativ hohe Injektionsdrücke verwendet werden. Es muß dabei jedoch verhin dert werden, daß sich der Druck im Boden aufbaut, weil sonst an der Erdoberfläche Erhebungen auftreten, die ins besondere bei der Herstellung von Unterfangungskörpern absolut unerwünscht sind.In order to give the suspension the greatest possible momentum borrow so that the structure of the existing soil is possible destroyed and then replaced, must be relatively high Injection pressures are used. However, it must be avoided be changed that the pressure builds up in the ground because otherwise surveys occur on the surface of the earth, which ins especially in the production of underpinning bodies are absolutely undesirable.
Damit ein Druckaufbau während der Injektion ausgeschlossen wird, verwendet man Bohrkronen, deren Durchmesser größer ist als der des Kanalgestänges, so daß zwischen Kanalgestän ge und Bohrloch ein mehr oder weniger großer Ringraum ver bleibt, über welchen überschüssige Suspension, die soge nannte Rücklaufsuspension, zur Erdoberfläche hin abfließen soll.This precludes pressure build-up during the injection is used, drill bits with a larger diameter are used is that of the canal linkage, so that between the canal linkage ge and borehole ver a more or less large annulus remains over what excess suspension, the so-called called return suspension, flow to the surface of the earth should.
Es kann bei der Anwendung derartiger Hochdruckinjektions verfahren in feinteilreichen Böden beobachtet werden, daß sich die Rücklaufsuspension sehr stark mit Bodenfeinteilen auflädt, so daß sie sehr schwer und zähflüssig wird. Dies kann dazu führen, daß der Rücklaufstrom im Ringraum zum Erliegen kommt. Dabei besteht die Gefahr, daß der sich im Boden aufbauende Druck nicht abgebaut wird, was zu den un erwünschten Hebungen an der Erdoberfläche führt.It can occur when using such high pressure injection processes in soils rich in fine particles are observed that the return suspension very strongly with fine soil charges so that it becomes very heavy and viscous. This can lead to the return flow in the annulus to Comes to a standstill. There is a risk that the Soil building pressure is not relieved, leading to the un desired elevations on the surface of the earth.
Die Verstopfungen wurden bisher so beseitigt, daß das Kanalgestänge im Bohrloch auf- und abbewegt wurde, wobei die Injektionsdüsen nurmehr mit geringem Druck beauf schlagt werden durften. Dieses "Freiwaschen" ist ins besondere dann sehr aufwendig, wenn das Kanalgestänge von einer kurzen Lafette aus stückweise auf- und abgeschraubt werden muß.The blockages have been removed so far that the Channel rods were moved up and down in the borehole, whereby apply only a little pressure to the injection nozzles were allowed to be hit. This "free washing" is ins especially very expensive if the channel linkage from a short carriage made of pieces screwed on and off must become.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckinjektionsvorrichtung und ein Hoch druckinjektionsverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit wel chen Verstopfungen des Ringraums zwischen Kanalgestänge und Bohrloch verhindert werden.The invention has for its object a high pressure injection device and a high to specify pressure injection methods of the type mentioned, with wel Chen blockage of the annular space between the channel rod and the borehole can be prevented.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der genannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Kanalgestänge mit mindestens einem Spülmedium-Kanal und mit mindestens einer entgegen der Vortriebsrichtung gerich teten Spüldüse zur Beaufschlagung des zwischen dem Kanalgestänge und dem Bohrloch vorhandenen Ringraums mit dem Spülmedium versehen ist.Starting from the device mentioned, this object is achieved in that the channel linkage with at least one flushing medium channel and with at least one against the direction of advance tied flushing nozzle to act upon the existing between the channel rod and the borehole with the Is provided.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß unabhängig vom Ausbrin gen der Injektions-Suspension ein Spülmedium in den Ring raum ausgebracht werden kann. Das Spülmedium verdünnt die an die Erdoberfläche zurückfließende Suspension, setzt des sen Wichte herab und kann ferner insbesondere durch die entgegen der Vortriebsrichtung gerichtete Spüldüse den Rücklauf beschleuni gen, wenn die Austrittsgeschwindigkeit entsprechend ge wählt wird.The invention has the advantage that regardless of the Ausbrin a flushing medium into the ring after the injection suspension space can be deployed. The flushing medium dilutes the suspension flowing back to the earth's surface, sets the Sen weights down and can also in particular through the flushing nozzle directed against the direction of the return accelerate if the exit speed is ge is chosen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß über die gesamte Länge des Kanalgestänges verteilt Spüldüsen vorhanden sind. Das hat den Vorteil, daß der Rückfluß der Suspension kontinuierlich unterstützt wird.A preferred development of the invention consists in that distributed over the entire length of the canal linkage Flushing nozzles are available. This has the advantage that the Reflux of the suspension is continuously supported.
Hierbei kann es zweckmäßig sein, daß der Abstand der Spül düsen mit abnehmender Entfernung von der Erdoberfläche verringert ist. Durch diese Maßnahme wird dem Umstand Rechnung getragen, daß die Verdickung der Suspension mit zunehmender Annäherung an die Erdoberfläche zunimmt. Durch eine höhere Dichte der Spüldüsen ist die Zuführung einer entsprechend größeren Menge von Spülflüssigkeit möglich. It may be appropriate that the distance of the rinsing nozzles with decreasing distance from the earth's surface is reduced. This measure makes the circumstance Taken into account that the thickening of the suspension with increasing approach to the earth's surface increases. By a higher density of the flushing nozzles is the supply of one correspondingly larger amount of rinsing liquid possible.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß mehrere Spüldüsen in Umfangsrichtung am Kanalgestänge angeordnet sind. Somit wird eine gleichmäßige Beaufschla gung des Ringraumes erreicht.Another development of the invention consists in that several flushing nozzles in the circumferential direction on the channel linkage are arranged. Thus, an even flow is achieved reached the annulus.
Die Spüldüsen werden vorteilhafterweise dadurch gebildet, daß das Kanalgestänge mit einer unter einem spitzen Win kel zur Gestängelängsachse verlaufenden Bohrung versehen sind.The flushing nozzles are advantageously formed by that the canal linkage with an under a sharp win hole to the longitudinal axis of the boom are.
Alternativ dazu können die Spüldüsen auch dadurch auf ein fache Weise hergestellt werden, daß auf dem Außenzylinder des Kanalgestänges jeweils ein nach oben geöffnetes Um lenkblech angeordnet ist, welches einer Düsenöffnung zuge ordnet ist.Alternatively, the rinsing nozzles can also be switched on fold way that are made on the outer cylinder each of the canal linkage is an open top Steering plate is arranged, which zuge a nozzle opening is arranged.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zwei unabhängige Kanäle und entsprechende Spül düsen zur Zuführung und zum Ausbringen von unterschiedli chen Spülmedien vorhanden sind. Dies bietet den Vorteil, daß gasförmiges und flüssiges Medium in einer frei wähl baren Kombination zur Unterstützung des Suspensionsrück flusses ausgebracht werden kann.Another preferred development of the invention exists in that two independent channels and corresponding flushing nozzles for feeding and discharging different types of Chen rinsing media are available. This has the advantage that gaseous and liquid medium in one freely choose possible combination to support the suspension return river can be applied.
Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird die Aufgabe ferner durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 8 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.Based on the method mentioned at the outset, the task is further accomplished by the method steps specified in the characterizing part of claim 8 solved.
Verfahrensmäßig erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß als Spülmedium ein Gas, im einfachsten Fall Luft, ver wendet wird. Ein gasförmiges Medium hat den Vorteil, daß die Rücklaufmenge durch das Spülmedium nicht vergrößert wird, so daß die Kosten für die Beseitigung des Rücklaufs relativ niedrig gehalten werden können.In terms of method, it proves to be particularly advantageous that a gas, in the simplest case air, ver is applied. A gaseous medium has the advantage that the return flow through the flushing medium does not increase will, so the cost of eliminating the return can be kept relatively low.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung besteht verfahrens mäßig darin, daß dem Spülmedium ein Mittel beigegeben wird, welches das Anstreifen des in der Rücklaufsuspension ent haltenen Zements verzögert. Diese Maßnahme wirkt unter stützend bei der Verhinderung von Verstopfungen, da die flüssige Phase der Suspension möglichst lange erhalten bleibt.Another advantageous further development is procedural moderate in that an agent is added to the flushing medium, which entails brushing the in the return suspension holding cement delayed. This measure works under supportive in preventing constipation since the maintain the liquid phase of the suspension for as long as possible remains.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung weiter beschrieben.Below is an embodiment of the invention with reference to the drawing further described.
Diese zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Vorrichtung, zur Hochdruckinjektion.This shows schematically a cross section through a Device for high pressure injection.
Die Vorrichtung, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist, ist unter Bildung eines Bohrloches 11 im Erdreich 12 abgeteuft. Die Vorrichtung besteht aus einem Kanalgestänge 2, an dessen unterem Ende ein Bohr kopf 13 angebracht ist. Da der Durchmesser des Bohrkopfes 13 größer ist als der Durchmesser des Kanalgestänges 2, befindet sich im Bohrloch 11, zwischen dem Kanalgestänge 2 und der Bohrlochwand ein Ringraum 5.The device, which is provided overall with the reference number 10 , is sunk to form a borehole 11 in the ground 12 . The device consists of a channel linkage 2 , at the lower end of a drilling head 13 is attached. Since the diameter of the drill head 13 is larger than the diameter of the channel rod 2 , there is an annular space 5 in the borehole 11 , between the channel rod 2 and the borehole wall.
Das Kanalgestänge 2 besteht aus einem Hohlrohr mit einem Hochdrucksuspensionskanal 14, einem Spülmediumkanal 15 sowie in dem hier gezeigten Beispiel einem weiteren Spül mediumkanal 16. Grundsätzlich kann auch ausreichend sein, daß ein einziger Spülmediumkanal vorhanden ist, wobei das Kanalgestänge 2 doppelwandig ausgebildet sein kann und der Spülmediumkanal als Ringraum um den Hochdrucksuspen sionskanal ausgebildet ist.The channel linkage 2 consists of a hollow tube with a high-pressure suspension channel 14 , a flushing medium channel 15 and, in the example shown here, a further flushing medium channel 16 . In principle, it may also be sufficient that a single flushing medium channel is present, the channel linkage 2 being double-walled and the flushing medium channel being designed as an annular space around the high-pressure suspension sionskanal.
Oberhalb der Bohrkrone 13 befindet sich ein Hochdruckinjek tions-Düsenkörper 1 mit mindestens einer senkrecht zur Gestängelängsachse ausgerichteten Injektionsdüse 6. Die über den Hochdrucksuspensionskanal 14 zugeführte Suspen sion wird unter großer Geschwindigkeit über die Injek tionsdüse 6 in das Erdreich injiziert, wobei durch Drehen und Zurückziehen der Injektionsvorrichtung 10 ein sich verfesti gender zylinderförmiger Injektionskörper 17 erzeugt wird.Above the drill bit 13 there is a high-pressure injection nozzle body 1 with at least one injection nozzle 6 oriented perpendicular to the longitudinal axis of the rod. Sion supplied via the high pressure suspension Suspen channel 14 is under high speed about the Injek tionsdüse 6 injected into the ground, said log verfesti gender cylindrical injection element 17 is produced by rotating and retracting the injection device 10th
Überschüssige Hochdrucksuspension gelangt über den Ring raum 5 an die Erdoberfläche, wo sie entsorgt wird.Excess high-pressure suspension reaches the earth's surface via the annular space 5 , where it is disposed of.
Die Spülmediumkanäle 15, 16 sind jeweils mit Spüldüsen 3 versehen, die mit einem Spülmedium beaufschlagt werden. Die Spüldüsen 3 sind unter einem spitzen Winkel 4 bezüg lich der Kanallängsachse ausgerichtet, so daß das austre tende Spülmedium nach rückwärts in Richtung auf die Erd oberfläche gemäß Pfeilen 8 gerichtet wird. Das Spül medium wird der rücklaufenden Hochdrucksuspension beige mischt, wobei es diese verdünnt. Über die Austrittsge schwindigkeit des Spülmediums wird der Rück lauf der Suspension unterstützt und beschleunigt.The flushing medium channels 15, 16 are each provided with flushing nozzles 3 , to which a flushing medium is applied. The flushing nozzles 3 are aligned at an acute angle 4 bezüg Lich the longitudinal axis of the channel, so that the austre-ending flushing medium is directed backwards in the direction of the earth surface according to arrows 8 . The flushing medium is beige mixed with the returning high pressure suspension, whereby it dilutes it. The return flow of the suspension is supported and accelerated via the discharge speed of the flushing medium.
Die Figur veranschaulicht zwei unterschiedliche Varianten der Spüldüsen 3. Die beiden oben wiedergegebenen Spüldüsen 3 sind als Bohrungen realisiert, die im Zylindermantel des Kanalgestänges angebracht sind. Die beiden darunter wieder gegebenen Beispiele 3′ sind beispielhaft in der Weise reali siert, daß jeweils über einer Düsenöffnung 18 ein Umlenk blech 7 am Kanalgestänge 2 angebracht ist. Selbstverständ lich kann die Ausbildung auch auf eine einzige Variante beschränkt sein. Wenn - wie in dem dargestellten Beispiel - zwei unabhängige Spülmediumkanäle 15, 16 vorhanden sind, so ist es möglich, diese mit unterschiedlichen Spülmedien, beispielsweise flüssigen oder gasförmigen, zu beaufschlagen.The figure illustrates two different variants of the flushing nozzles 3 . The two flushing nozzles 3 shown above are implemented as bores which are provided in the cylinder jacket of the channel rod. The two examples given below 3 ' are exemplified in such a way that a deflection plate 7 is attached to the channel linkage 2 in each case via a nozzle opening 18 . Of course, the training can also be limited to a single variant. If - as in the example shown - there are two independent flushing medium channels 15, 16 , it is possible to apply different flushing media, for example liquid or gaseous ones, to these.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in der Figur darauf verzichtet, den oberflächenseitig vorhandenen Antrieb der Injektionsvorrichtung 10 sowie die Vorrats-, Pump- und Versor gungseinrichtungen zur Zuführung der Hochdrucksuspension und der Spülmedien darzustellen.For the sake of clarity, the figure does not show the drive on the surface of the injection device 10 and the supply, pump and supply devices for supplying the high-pressure suspension and the flushing media.
Claims (10)
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|---|---|---|---|
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Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |