760-1 BMA HDI - bauer.de · PDF filemit Lafette 1 6,1 m 12,9 m 20 m 27,3 m ... –...

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Bauer Hochdruckinjektion

2 HDI | © BAUER Maschinen GmbH 3/2017

Vorteile des HDI-Verfahrens

Mit dem Düsenstrahlverfahren wird der Boden von einem Flüssigkeitsstrahl

mit hoher Energie aufgeschnitten und mit einer erhärtenden Suspension ge-

mischt.

Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass mit einem

relativ kleinen Bohrgestänge (Bohrdurchmesser ca. 15 cm) im Boden größere

Verfestigungskörper hergestellt werden können. Den Einsatzmöglichkeiten

sind nahezu keine Grenzen gesetzt.

Anwendungsbereiche:

– Unterfangungen / Nachgründungen

– Lückenschluss

– Tief- und hochliegende Sohlen

– Schirminjektion im Tunnelbau

– Dichtwand

3HDI | © BAUER Maschinen GmbH 3/2017

– Hohe Sicherheit durch Herstellung vor dem Aushub (z. B. Dichtsohlen und Unter-

fangungen)

– Statisch tragfähig durch hohe Druckfestigkeit

– Anwendung bei beengten Platzverhältnissen und beschränkten Arbeitshöhen

– Nahezu unbegrenzte Bohrtiefen und komplizierte geometrische Formen möglich

– HDI-Unterfangungen ermöglichen platzsparenden Aushub in der Gebäudeflucht

– Erschütterungsarm


Verfahrensbeschreibung

Schritt 1:

Mit einem Bohrgerät wird ein Gestänge (HDI-Gestänge) in den Boden abgeteuft. Am unteren Ende des HDI-Gestän-ges ist seitlich eine Düse (HDI-Düse) angebracht.

Schritt 2:

Mit Hochdruck (400 – 600 bar) wird eine Flüssigkeit (Wasser oder Bindemittelsuspension, je nach HDI-Ver-fahren) durch die HDI-Düse gepresst. Dabei entsteht ein energiereicher „Schneidstrahl“, der den Boden aus seiner natürlichen Lagerung löst und mit Bindemittel versetzt. Der Durchmesser der Säule (bis 5 m) wird durch die Lage-rungsdichte, Bodenart und HDI Parameter bestimmt.

Schritt 3:

Durch Drehen und gleichzeitiges Ziehen des HDI-Gestän-ges durchfährt der Schneidstrahl im Boden eine enge Spirale mit dem Ergebnis, dass ein säulenartiger Hohlraum entsteht, der mit Bindemittelsuspension und Boden gefüllt ist. Das Bindemittel verfestigt dieses Gemisch, wodurch eine belastbare HDI-Säule entsteht.

31 2Abbohren des Gestänges

Umschalten auf Injektion

Umschalten unter Hochdruck

Arbeitsablauf


Definition BAUER Definition nach EN 12716:2001

BBindemittelschneiden. In rolligen Böden für kleine und mittlere Säulendurchmesser

1-Phasensystem

BLBindemittelschneiden mit Luftunterstützung.In rolligen Böden für mittlere bis große Säulendurchmesser

2-Phasensystem (Suspension und Luft)

WBWasserschneiden und verfüllen mit Bindemittel.In bindigen Böden für kleine bis mittlere Säulendurchmesser

2-Phasensystem (Wasser und Suspension)

WLB

Wasserschneiden mit Luftunterstützung und verfüllen mit Bindemittel. In bindigen Böden für mittlere bis große Säulen-durchmesser

3-Phasensystem

Den jeweiligen Bodenverhältnissen entsprechend, kommen unterschiedliche HDI-Verfahren zum Einsatz.

Zementsuspension,Hochdruck 100 - 600 bar

Luftunterstützung 5 - 6 bar

Wasser,Hochdruck 100 - 600 bar

Zementsuspension,Niederdruck 3 - 10 bar

Luftunterstützung 5 - 6 bar

HDI-Verfahren B HDI-Verfahren BL

HDI-Verfahren WB HDI-Verfahren WLB

Unterschiedliche HDI-Verfahren


Verfahrensbeschreibung

Prozess Verfahren B und BL

Verfahren B und BL werden vorzugsweise bei nicht kohäsiven Böden verwendet.Bei Verfahren BL bewirkt die Luftunterstüt-zung eine Vergrößerung der Reichweite des Düsenstrahls.

Prozess Verfahren WB und WLB

Verfahren WB und WLB werden vorzugsweise bei kohäsiven Böden verwendet. Bei diesen zwei Verfahren wird die Bodenstruktur durch den Hochdruckwasserstrahl zerstört und später mit der Bindemittelsuspension ge-mischt.

Baustelleneinrichtungen


Die wesentlichen Parameter, die für das Ergebnis maßgebend sind: – Hochdruckpumpe 100 – 600 bar – Düsenanzahl 1 – 2 – Düsendurchmesser 2 – 7 mm – Ziehzeit des Gestänges 1 – 12 min/m – Luftunterstützung 4 – 12 bar – Drehzahl des Gestänges 2 – 15 U/min – Bindemittelsuspension W/B-Wert 0,5 – 1,5 – Verfüllmenge 100 – 400 l/min – Verfülldruck 3 – 10 bar

Materialien

Im Prinzip sind für die HDI lediglich Wasser und Bindemittel (im Allge-meinen Zement) erforderlich. Die Auswahl des Bindemittels richtet sich nach folgenden Anforderungen: – Festigkeit – Dichtigkeit – Erosionsbeständigkeit – Verarbeitbarkeit

Je nach Drehung des Gestänges können verschiedene Elementformen gedüst werden.Zum Beispiel: – Rundsäulen – Halbsäulen – Segmentsäulen – Scheiben

Die lösende Wirkung des Schneidstrahles macht das HDI-Verfahren in nahezu allen Böden anwendbar. Die Anwendungsgrenzen liegen in festen und felsartigen Böden, in denen eine Verfestigung im Allgemeinen nicht erforderlich bzw. nicht wirtschaftlich ist.

(%)

100Ton Schluff Sand Kies

Zement-injektion

50

0 0,002 0,06 2,0Korndurchmesser (mm)

60

Hochdruckinjektion

Chemikal-injektion

Das Düsenstrahlverfahren „Bauer (HDI)“ kann in nicht bindigen oder bindigen Böden und in schwach organischen Böden sowie in Auffül-lungen angewendet werden.

HDI-Parameter

HDI-Elementformen

Anwendungsgrenzen

Sektorwinkel Ω = 360°(Rundsäule)

Sektorwinkel Ω = 180°(Halbsäule)

Sektorwinkel Ω = z. B. 66°(Segmentsäule)

Sektorwinkel Ω = 0°(Scheibe)


Ausführungsbeispiele

Unterfangung Sohlabdichtung

Sohlabdichtung Nachgründung


Geräte für das HDI-Verfahren


Bauer-Geräte

Die universellen Bauer BG-Trägergeräte können für die meisten gängigen Spezialtiefbauverfahren umgerüstet werden. So lässt sich auch mühelos eine HDI-Ausrüstung anbringen.

Weltweit wurden bereits zahlreiche HDI-Projekte mit verschiedenen BGs realisiert. Exemplarisch sind hier drei BG-HDI-Konfigurationen dargestellt.

Die Bauer-Geräte können wahlweise für einen Betriebs-druck von 420 bar (Standard) bzw. 560 bar vorgerüstet werden.

BG 15 H BG 24 H BG 30

Gestänge Durchmesser 89 – 133 mm 89 – 133 mm 89 – 133 mm

Düstiefe 1 ca. 29,9 m ca. 35,3 m ca. 35,5 m

Gesamte Gerätehöhe 39,24 m 45,2 m 45,4 m

Max. Motorleistung 230 kW 354 kW 403 kW

Gewicht 56,1 t 80 t 107 t

Mastneigung ± 5° ± 5° ± 5°

Drehantrieb KDK 10 S KDK 10 S KDK 10 S

1 abhängig von der Düsstockhöhe


Klemm-Geräte

Die KLEMM Bohrtechnik GmbH, ein Tochterunternehmen der BAUER Maschinen GmbH, ist führend in der Entwick-lung und Herstellung von Produkten für Anker-, Überlage-

rungs-, Injektions- und Mikropfahlbohrungen. Die kom-pakten Klemm-Bohrgeräte sind für vielfältige HDI-Arbeiten einsetzbar.

KR 704-1 KR 801-3FS KR 909-2 KR 714

Länge 1 3,8 m 6,3 m 8,8 m 15,3 m

Breite 1 0,75 – 1,2 m 1,8 m – 2,4 m 2,3 m 2,5 – 3,3 m

Gesamthöhe mit Lafette 1 6,1 m 12,9 m 20 m 27,3 m

Gewicht 5,0 t 12,0 t 13,3 t 27,5 t

Leistung 45 kw 115 kW 129 kW 173 kW

Gestänge Durchmesser 2 89 mm 89 – 133 mm 89 – 133 mm 89 – 133 mm

Mastneigung mit Lafette

-2,5/+10° -2,5/+10° -2,5/+10° -3/+5°

Bohrtiefe single pass max.

5,5 m 12,5 m 16,5 m 24 m

Drehantrieb empfohlen KH9SK KH9SK/KH14SK KH12SK/KH14SK KH12SK/KH14SK

1 Abmessungen im Betrieb 2 Die Gestänge Durchmesser können je nach Bedarf geändert werden.


Zusatzgeräte

HDI-Gestänge

Bauer und Klemm bieten Gestänge in verschiedenen Durchmessern für alle drei HDI-Systeme an. Je nach Anwendung können die Gestän-ge mit Schraub- oder Steckverbindungen ausgestattet sein.

Durchmesser 1-Phase 2-Phase 3-Phase

88,9 mm X X X

114,3 mm X

Mischanlagen

Unsere Zweigniederlassung MAT Mischanlagentechnik liefert kom-pakte Injektionsanlagen zur kolloidalen Aufbereitung und Injektion von Suspensionen für verschiedene Anwendungsbereiche. Mit den SCC- und SCA-Mischanlagen werden alle Projektgrößen abgedeckt.

SCA-20K SCA-30K SCA-40K

Mischleistung 20 m3/h 30 m3/h 40 m3/h

Ges. Antriebsleistung 43 kW 43 kW 63 kW

Gewicht 2,8 t 2,9 t 4,7 t

Mischvolumen 1000 dm3 1500 dm3 2500 dm3

Verfüllpumpen (Exzenterschneckenpumpen)

Für die Verfüllung der Zementsuspension im 2- und 3-Phasenverfahren mit Wasser (WB bzw. WLB) sind die MAT-Exzenterschneckenpumpen optimal geeignet.

EP-12-400 EP-12-600 EP-14-400

Förderleistung 400 dm3/min 600 dm3/min 400 dm3/min

Förderdruck max. 12 bar 12 bar 12 bar

Antriebsleistung 18,5 kW 30 kW 30 kW

Gewicht 0,91 t 1,4 t 1,78 t

Hochdruckpumpe

Die MP7 Hochdruckpumpe ist speziell auf die Erfordernisse der Bauer HDI-Geräte abgestimmt.

MP7-MP7ST

Max. Durchfluss 550 l/min

Max. Leistung 600 kW

Gewicht 14 – 15 t

Üblicher Betriebsdruck ca. 450 bar


Rückflusspumpen

Der bei der HDI anfallende Rückfluss kann mit den robusten MAT-Schlauchpumpen abgesaugt werden.

HP – 30 HP – 50

Förderleistung 30 m3/h 50 m3/h

Förderdruck 8 bar 8 bar

Gewicht 1 t 1,8 t

Antriebsleistung 18,5 kW 30 kW

Korngröße max. 24 mm 32 mm

Entsandungsanlagen

Die BE-Entsandungsanlagen ermöglichen die effiziente Trennung des Rückflussschlammes in seine Bestandteile und damit die teilweise Wiederverwendung der Suspension.

Die BE 100 – 60 ist eine kleine, sehr kompakte Anlagen für geringe Suspensionsmengen. Wirtschaftlicher Einsatz bei kleinen Baustellen durch minimale Installationszeit und geringe Stromanschlussleistung.

Der Bauer Dekanter BD 90 kann zur Feinreinigung von Suspensionen bis in den Schluffbereich eingesetzt werden. Bei Bedarf ist es möglich die Restsuspension durch Zugabe von Flockmitteln in Feststoff und Wasser zu trennen.

BE 100 – 60 BD 90

Förderleistung 100 m3/h 90 m3/h

Antriebsleistung 24 kW 75 kW

Trennschnitt (BE) bzw. max. Korngröße (BD)

0,06 mm 2 mm

Gewicht 2,8 t 12,5 t

Bauer-Pumpen

Die Bauer Zentrifugalpumpen BP 50 bis BP 250 dienen zur Beschickung der unterschiedlichen Bauer-Desiltereinheiten. Sie können darüber hinaus für vielfältige weitere Pumpaufgaben verwendet werden. Die Pumpeneinheiten sind mit einem Schutz- und Grundrahmen versehen. Der Antrieb der Pumpeneinheiten erfolgt über einen Elektromotor und Keilriemen. Die gesamte Einheit kann über einen Elektroschrank gesteu-ert werden.

BP 85 BP 125 BP 250

Beschickungsmenge 85 m3/h 125 m3/h 250 m3/h

Leistung 18 kW 22 kW 55 kW

Gewicht 0,75 t 0,78 t 1,39 t


Die Qualitätssicherung des HDI-Elements ist in folgende Punkte verteilt: – Einmessen der Bohrpunkte - Maßband, Gradwaage und

Nivelliergerät – HDI-Herstellparameter - Druckmesser, Drehzahl und

Durchfluss werden von den elektronischen Kontroll-systemen B-Tronic (Bauer) bzw. MB S-4 (Klemm) im Arbeitsablauf überprüft.

– Element-Durchmesser - durch Ausbohrung von Proben-säulen, Stangenpegel oder Messschirm

– Festigkeit - an Bohrkernen oder Rückflussproben – Dichtigkeit - durch Laborversuche – Bewegungskontrolle - insbesondere für Unterfangungen

durch Nivelliergeräte oder Lasersysteme

(am Monitor des Gerätefahrers)

Bauer B-Tronic

Das elektronische Steuerungs- und Kontrollsystem (B-Tronic) kann in alle HDI-Geräte eingebaut werden. Die-ses Messdatenerfassungssystem überwacht und steuert sowohl Herstellparameter als auch allgemeine Geräte-funktionen.

Die folgenden Produktionsparameter können kontinuier-lich erfasst, visualisiert und gespeichert werden: – Tiefe – Menge – Suspensionsdruck in der Leitung – Drehzahl – Durchfluss – Suspensionswaage – Neigung in 2 Richtungen

Klemm MB S-4

Das HDI-Controller-System MB S-4 ist ein hochmodernes programmierbares Aufzeichnungs- und Regelungssystem für den täglichen Einsatz auf Baustellen. Ähnlich der B-Tro-nic werden verschiedene Produktionsparameter (Tiefe, Drehzahl, Drücke usw.) kontinuierlich erfasst.

Bauer B-Tronic Bildschirm

Klemm MB S-4 Bildschirm

Kontrolle der Herstellparameter

Qualitätssicherung allgemein

Qualitätskontrolle


Alle Produktionsdaten werden während der Herstellung im Gerät erfasst und gespeichert. Diese Daten können für jedes HDI-Element als Qualitätsprotokoll ausgedruckt

werden. Die Darstellung kann wahlweise über die Zeit oder über die Tiefe erfolgen.

Auf jeder Baustelle sind vor Baubeginn Probesäulen her-zustellen, falls keine vergleichbaren Eignungsprüfungen vorliegen.

Von jeder Probesäule ist der mittlere Durchmesser zu bestimmen und mit dem im Entwurf vorgesehenen Durch-messer zu vergleichen. Die Herstellparameter sind auf-grund dieses Vergleiches ggf. zu verändern.

MB S-4 HerstellungsprotokollB-Tronic Herstellungsprotokoll

Dokumentation

Probesäule

Text

BAUER Maschinen GmbH BAUER-Straße 1 86529 Schrobenhausen Deutschland Tel. +49 8252 97-0 [email protected] www.bauer.de

905.760.1 3/2017

Konstruktionsentwicklungen und Prozessverbesserungen können Aktualisierungen und Änderungen von Spezifikation und Materialien ohne vorherige Ankündigung oder Haftung erforderlich machen. Die Abbildungen enthalten möglicherweise optionale Ausstattung und zeigen nicht alle möglichen Konfigurationen. Diese Angaben und die technischen Daten haben ausschließlich Informationscharakter.

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