67-03D / Das Soilcrete Verfahren - Keller-MTS

Prospekt 67-03 D
Das Soilcrete ® -
Verfahren

Inhalt
Vorgeschichte ........................3
Soilcrete ® -
Düsenstrahlverfahren ........ 4
Verfahrensvarianten ............ 6
Ausführungsformen ............. 7
Arbeitsabläufe ...................... 8
Verfestigungen .................... 10
Abdichtungen ......................11
Adressen ............................. 12

Soilcrete ® – Vorgeschichte
Kleine Unterfangungsarbeiten standen
am Anfang des ungewöhnlichen Weges
von Soilcrete ® . Bis zum heutigen Stand
der Technik waren jedoch noch viele
Entwicklungsschritte notwendig.
•
•
•
•
Wir haben das Verfahren für die
unterschiedlichen Bodenarten modifiziert.
Wir haben die Anwendungsmöglichkeiten
zur Problemlösung bei unseren Kunden
Zug um Zug erweitert.
Wir haben die Geräte entwickelt, die
den bisherigen Erfolg ermöglichten.
Wir haben das Verfahren ständig
weiterentwickelt.
Diese Broschüre berichtet über den Stand
der Soilcrete ® -Technik heute.
Mit dem Erwerb grundlegender Lizenzen
zum Jet-Grouting-Verfahren und der
Einführung der Soilcrete ® -Technik 1979
in Deutschland hat Keller Grundbau
neue Wege bei der Baugrundverfestigung
beschritten.
3

Anwendungsgrenzen
des Verfahrens
4
Soilcrete ®
Kunststofflösungen
Silikatgele [nv]
Silikatgele [hv]
Ultrafeinzemente
Zementsuspensionen
Mörtel
nv = niedrigviskos
hv = hochviskos
günstig
unwirtschaftlich
Soilcrete ® – Düsenstrahlverfahren
Das Düsenstrahlverfahren
Unter dem Düsenstrahlverfahren „Soilcrete ® “
wird eine Bodenvermörtelung verstanden.
Mit Hilfe eines energiereichen Schneidstrahles
mit Austrittsgeschwindigkeiten ≥ 100 m/s aus
Wasser oder Zementsuspension, der auch
mit Luft ummantelt werden kann, wird der im
Bereich des Bohrloches anstehende Boden
aufgeschnitten bzw. erodiert.
Der erodierte Boden wird umgelagert und
mit Zementsuspension vermischt. Die Mischung
wird teilweise durch den Bohrlochringraum
zum Bohrlochmund gespült. Es
können Bauelemente verschiedenster geometrischer
Formen hergestellt werden.
Ton Schluff
Die Erosionsweite des Düsenstrahles im Baugrund
reicht je nach Boden, Verfahrensart
und verwendeter Flüssigkeit bis zu 3,5 Meter.
Nach dem Aushärten hat Soilcrete ® -Mörtel
statisch nutzbare Eigenschaften.
Das Verfahren ist in der Europäischen Norm
EN 12716 geregelt.
Der Name „Soilcrete“ leitet sich von den
englischen Begriffen soil = Boden und to
concrete = sich zu einer kompakten Masse
vereinigen ab und beschreibt, woraus das
Mitglied der Familie Baugrundverfestigung
besteht und wo es in Bezug auf seine
Eigenschaften einzuordnen ist.
Sand Kies Steine
0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2,0 6,0 20 60
Korngröße [mm Ø]
100
Siebdurchgang [Gew. %]
Der Anwendungsbereich
Im Gegensatz zu herkömmlichen Baugrundverfestigungsverfahren
wird Soilcrete ® in Bezug
auf Verfestigung und Abdichtung in allen
Lockergesteinen bis hin zum Ton erfolgreich
angewendet. Dies gilt auch für Mischböden
und Wechsellagerungen, organische Partien
eingeschlossen. Auch felsigen Baugrund hat
Keller bereits soilcretiert, wie beispielsweise
Sandstein mit mäßiger Kornbindung.
80
60
40
20
0

Die Soilcrete ® - Eigenschaften
Soilcrete ® wirkt im Baugrund je nach Aufgabenstellung
als Verfestigungs- oder Abdichtungskörper.
Kombinationen der beiden
Eigenschaften werden in zunehmendem
Maße ausgeführt.
Die Soilcrete ® -Festigkeit wird von Art und
Menge des Zementanteiles sowie den verbleibenden
Bodenanteilen in der Soilcrete ® -
Masse bestimmt. Die Bandbreite reicht etwa
von 2 bis 25 N/mm².
Die Soilcrete ® -Abdichtungswirkung gegen
Wasserzutritt wird durch geeignete Suspensionsrezepturen,
gegebenenfalls unter Zusatz
von Bentonit, erreicht. Auch die Abdichtungseigenschaft
wird bestimmt durch Art und
Menge der eingebauten Stoffe und die Art
und Menge der verbleibenden Bodenanteile.
Soilcrete ® -Druckfestigkeit Entwicklung der Festigkeit von Soilcrete ® [qualitativ]
100
50
0
Siebdurchgang [Gew. %]
Schluff Sand
Kies
0,002 0,06 2,0 60 0 7 14 21 28 35 42
Korngröße [mm Ø] Erhärtungszeit [Tage]
Bodenart Schluff Sand Kies
Druckfestigkeit
[N/mm²]
≤ 5 ≤ 10 < 25
Soilcrete ® -Abdichtungen setzen den Durchlässigkeitsbeiwert
k F je nach Art des Bodens
bis zu mehreren Zehnerpotenzen herab.
Extreme Anforderungen an den Grad der Abdichtung
bedingen einen entsprechend hohen
Aufwand für die Qualitätssicherung. In zahlreichen
Anwendungsfällen wurden vom Kunden
Festigkeits- und Abdichtungseigenschaften der
Soilcrete ® -Körper gleichzeitig genutzt. Hierbei
wird die verwendete Suspension auf beide
Eigenschaften eingestellt.
100
75
50
25
Druckfestigkeit in % der Endfestigkeit
nicht bindiger
Boden
bindiger Boden
Soilcrete ® -Abdichtungsrezeptur
im Labortest
Soilcrete ® -Pump-
und Steuerstation
Funda ment
Soilcrete ®
Soilcrete ® -Kubaturen
binden kraftschlüssig
an jede Funda mentform
an
5

Das Soilcrete ® -Gestänge
führt die Medien Luft,
Wasser und Suspension
getrennt zum Düsenhalter
Bohrkrone mit darüber
befindlichem Soilcrete ® -
Monitor
Programmgesteuerte Berechnung
und Optimierung
komplizierter Soilcrete ® -
Formen durch firmeneigene
Software Soiljet ®
6
Soilcrete ® – Varianten
Soilcrete ® wird in drei unterschiedlichen Verfahren hergestellt. Die vorliegenden Baugrundeigenschaften,
die geometrische Form und die erforderliche Qualität der Soilcrete ® -Körper
bestimmen die Auswahl.
Zement suspension Rückfluss
Luft Rückfluss
Zement suspension
luftummantelter
Zementsuspensionsstrahl
Luft Rückfluss
Wasser
Zement suspension
Zement suspensions-
strahl
Zementsuspensionsstrahl
luftummantelter
Wasserstrahl
Soilcrete ® - S
(Single-Direktverfahren) benutzt einen
Suspensionsstrahl von mindestens 100 m/s
Austrittsgeschwindigkeit zum gleichzeitigen
Schneiden und Soilcretieren des Bodens
ohne Luftummantelung.
Das S-Verfahren wird für kleine bis mittlere
Säulendurchmesser eingesetzt.
Soilcrete ® - D
(Double-Direktverfahren) benutzt einen
Suspensionsstrahl von mindestens 100 m/s
Austrittsgeschwindigkeit zum gleichzeitigen
Schneiden und Soilcretieren des Bodens.
Zur Erhöhung der Erosionsleistung und damit
der Reichweite wird der Strahl über eine
Ring düse zusätzlich mit Druckluft ummantelt.
Das D-Verfahren wird für Lamellenwände,
Unterfangungen und Dichtsohlen eingesetzt.
Soilcrete ® - T
(Triple-Trennverfahren) erodiert den Boden
mit einem luftummantelten Wasserstrahl von
mindestens 100 m/s Austrittsgeschwindigkeit.
Über eine zusätzliche Düse unterhalb der
Wasserdüse wird die Zementsuspension zeitgleich
zugegeben. Der Pumpendruck dazu
beträgt ≥15 bar. Eine Variante des Verfahrens
arbeitet ohne Luftummantelung.
Das T-Verfahren wird bevorzugt für Unterfangungen,
Dichtwände und -sohlen eingesetzt
und ist vor allem bei bindigen Böden
vorteilhaft.

Soilcrete ® – Ausführungsformen
Säule
A = Viertelsäule
B = Halbsäule
C = Vollsäule
einseitig
Lamelle
doppelseitig
Freigelegter Probekörper mehrerer Soilcrete ® -
Scheiben für eine Dichtsohle
Zusammengesetzte Soilcrete ® - Körper
Lamellenwand mit Dichtsohle Unterfangungskörper
Die geometrischen Grundformen von
Soilcrete ® werden durch Bewegungen
des Bohrgestänges erzeugt:
•
•
•
Ziehen des Gestänges ohne
Rotation ergibt Lamellen, bei
Anordnung mehrerer Düsen auch
Mehrfachlamellen.
Ziehen und Schwenken des Gestänges
ergibt Teilsäulen.
Ziehen mit Rotation des Gestänges
ergibt Säulen.
Die Soilcrete ® - Grundformen
Die Soilcrete ® -Grundformen können beliebig
oft aneinandergereiht, ineinander übergehend
angeordnet oder so miteinander kombiniert
werden, dass nahezu jede Körperform herstellbar
ist.
Freigelegter Soilcrete ® -Körper einer Unterfangung
in Sandböden
Zusammengesetzte Körper
aus gleichen Grundformen
Dichtsohlen
Lamellenwände
Kammerwände
Säulenwände
Tiefgründungen
7

Kleinbohrgeräte eigener
Fertigung erreichen auch
beengte Einsatzorte
8
Soilcrete ® – Arbeitsabläufe
Soilcrete ® -Baustelleneinrichtungen bestehen
aus Vorratsbehältern, Silos und einer kompakten
Misch- und Pumpanlage. Von dort
läuft ein Bündel von Schlauch- und Steuerleitungen
zum Einbauort. Hier arbeitet ein
Soilcrete ® -Bohrgerät. Seine Aufrüsthöhe
reicht von 2,0 m in Kellerräumen oder
Arbeitsschächten bis zu 35,0 m im Freien.
Die Bohrpunkte befinden sich im Regelfall in
schmalen, mit Pumpen ausgerüsteten Produktionsgräben.
Von dort fördert die Pumpe
überschüssiges und später erhärtendes Wasser-Boden-Zementgemisch
zu Absetzbehältern
oder -becken.
1 Bohren
Rücklaufverwertung
Ein Bohrgestänge wird mit dem
Düsenhalter und der Bohrkrone
abgeteuft. In der Regel unterstützt
ein Spülstrom aus Suspension den
Vorgang und hält den Ringraum
um das Gestänge für den Abfluss
der Bohrspülung offen. Für Durchbohrungen
von Mauerwerk oder
Beton werden spezielle Bohrkronen
verwendet
Luft
2 Schneiden
Das Auflösen des Korngefüges mit
einem hochenergiereichen Flüssigkeitsstrahl
beginnt an der tiefsten
Stelle des Soilcrete ® -Elementes.
Überschüssiges Wasser-Boden-
Zementgemisch fließt über den
Bohrlochringraum zutage. Die
vorher festgelegten Produktionsparameter
werden überwacht.
Pumpe
3 Soilcretieren
Wasser
Zementsuspension
Vorrats-
behälter
Gleichzeitig mit dem Erodieren
des Bodens wird bei allen Verfahrensarten
Zementsuspension unter
Druck zugeführt und durch die
verfahrensbedingten Turbulenzen
im unmittelbaren Produktionsbereich
optimal eingemischt.
Bis zum Ansteifen der Einzelsäule
wird durch verfahrenstechnische
Maßnahmen am Bohrloch ein
Suspensionsüberdruck aufrechterhalten.

Zement/
Bentonit
Kontrolle
Bei der Herstellung von Soilcrete ® -Körpern
können bis zu zwölf verschiedene Prozessdaten
elektronisch aufgezeichnet und vom
verantwortlichen Bauleiter zur Steuerung
und Überwachung genutzt werden.
Mischer
4 Erweitern
Soilcrete ® -Körper jeder Form lassen
sich sowohl „frisch in frisch“ als auch
„frisch gegen fest“ beliebig miteinander
verbinden und kombinieren.
Die Herstellungsfolge wird dabei auf
die Bedingungen des vorhandenen
Bauwerkes und auf die zu lösende
Aufgabe abgestimmt.
Programm: Soilcrete-D-Verfahren (1.0.0)
Inventar: 130481 Baustelle: 6814225
Los: 0 Punkt: 19 lfd. Nr.: 3
Datum: 12.06.10 Zeit: 16:287:30 Intervall: 2 sek
Wichte:
Legende:
Zeit
[sek]
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Tiefe
[m]
0 5 10
Vorschub
[m/min]
20 0 20
Bohrandruck
[bar]
0 100 200
Druck
Susp.
[bar]
0 250 500
Punktdauer: 149.63 min Max. Tiefe: 6.3 m Säulenlänge: 6.1 m
Durchfluß
Susp.
[l/min]
0 250 500
Drehzahl
[U/min]
0 50 100
Optische und manuelle Überprüfungen sowie
Kontrollen sichern die Ausführungsqualität.
Messgerät M5
Wichtige Herstellungsdaten
können elektronisch
aufgezeichnet werden
Kerngewinn aus
Soilcrete ® -Körpern
9

10
Soilcrete ® – Anwendungen
Soilcrete ® zur Verfestigung
Bei Bodenverfestigungsaufgaben stehen Bauwerksunterfangungen für angrenzende Baugruben
an erster Stelle, gefolgt von Gründungsänderungen und -sanierungen. Auch beim
Tunnelbau in Lockergesteinen hat Soilcrete ® neue Wege eröffnet.
Unterfangungen Tunnelaußenschalen
Verformungsarme Unterfangungen
als verankerbare
Schwergewichtswände,
auch grundwasserhemmend,
lassen sich selbst
bei engen Platzverhältnissen
sicher ausführen.
Gründungssanierungen Soilcrete ® – Horizontal
Gründungsänderungen Schachtverbaue
Flexibilität.
Historische Bauten sind,
wenn Setzungen eintreten,
gefährdet. Soilcrete ®
stellt die sichere Gründung
mit höchstmöglicher
Bauwerksschonung wieder
her.
Nutzungsänderungen
oder Umbauten erfordern
immer häufiger
eine Ergänzung oder
Änderung vorhandener
Gründungen. Soilcrete ®
löst diese Aufgabe wirtschaftlich
und mit hoher
Tiefgründungen Erddruckentlastungen
Soilcrete ® wird bei Neugründungen
eingesetzt,
bei denen die Nachbarbebauungen
wie historische
Bauten und andere erschütterungsempfindliche
Bauten besondere Rücksichtnahme
erfordern.
Soilcrete ® -Tunnelschalen
werden vorzugsweise in
Lockergesteinen unter
oder neben gefährdeten
Gebäuden ausgeführt, bei
Bedarf auch grundwasserhemmend.
Überschnittene, horizontale
Soilcrete ® -Säulen dienen
der Vortriebssicherung
beim Tunnelbau im
Lockergestein. Sie werden
von der Ortsbrust
aus für Einzelabschläge
horizontal oder schwach
geneigt erstellt.
Schächte aus Soilcrete ® -
Säulen werden hergestellt,
wenn ein erschütterungsfreier
Einbau erforderlich
ist und/oder der Schacht
ins Grundwasser reicht.
Erddruckbelastete Bau -
werke wie denkmalgeschützte
Mauern, Widerlager,
Lawinengalerien,
Hangstütz anlagen oder
Kaianlagen werden nachträglich
durch Umwandlung
und Ankopplung
eines statisch berechneten rückwärtigen Soilcrete ® -
Bodenpaketes entlastet.

Soilcrete ® zur Abdichtung
Baugrubenumschließungen aus verformungsarmen, wasserhemmenden Soilcrete ® - Unterfangungen,
kombiniert mit wasserhemmenden Soilcrete ® -Sohlen, ermöglichen die Herstellung
auch tiefer Baugruben ohne großflächige und tiefe Grundwasserabsenkungen.
Es werden umweltverträgliche mineralische Bindemittel eingesetzt.
Lamellenwände Gewölbesohlen
Soilcrete ® -Lamellenwände
zur Abdichtung gegen
Grundwasser werden
unter Straßen und Bauwerken,
bei vielfach kreuzenden
Rohrleitungen
und zur Aufteilung großer
Baugruben in Aushubabschnitte
verwendet. Je nach erforderlicher Abdichtungswirkung
kommen Ein- oder Mehrfachlamellen zur
Anwendung.
Säulenwände Dichtungsdeckel
Bei höheren mechanischen
Beanspruchungen
durch Scherkräfte, bei
Auskolkungsgefahr oder
für höhere Dichtwirkungen
werden Abdichtungswände
aus überschnittenen
Soilcrete ® -Säulen
hergestellt.
Dammabdichtungen Fugenabdichtungen
Mit Soilcrete ® werden
schadhafte Dammkerndichtungen
saniert oder
ergänzende Dichtwände
im Damm oder darunter
hergestellt.
Bei schmalen Baugruben
und Schächten wird die
geringe Spannweite der
Soilcrete ® -Sohle zusätzlich
für ein wirksames
Stützgewölbe gegen Wasserdruck
genutzt. Dies
ermöglicht den Verzicht
auf eine sonst erforderlich werdende größere Tiefenlage
für die Auftriebssicherheit.
Dichtsohlen Grundwasserdurchlässe
Soilcrete ® -Dichtsohlen
werden in auftriebssicherer
Tiefe aus überschnittenen
Säulenscheiben
zusammengesetzt. Sie
schließen an jedes seitliche
Dichtsystem sicher
an.
Der Soilcrete ® -Deckel
schützt das Grundwasser
unter Bauwerken gegen
Beeinträchtigungen aus
Bauaktivitäten und Altlasten.
Die geplante oder nachträglich
notwendige
Ab dichtung von Fugen
zwischen Pfählen, Spundwänden
oder Bauteilen
im Untergrund kann mit
Soilcrete ® -„Wing-Jet“
erfolgen.
Dichtwände sind häufig
temporär genutzte
Grund wassersperren.
Die Wiederöffnung von
Durchlässen wird durch
Auswaschen des Bindemittels
in vorbereiteten
Feldern unter Verwendung
von Soilcrete ® -
Technik erreicht.
11

Deutschland
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