Das Soilcrete®- Verfahren

Prospekt 67-03 D

Inhalt

Vorgeschichte ........................3

Soilcrete®-Düsenstrahlverfahren ........ 4

Verfahrensvarianten ............ 6

Ausführungsformen ............. 7

Arbeitsabläufe ...................... 8

Verfestigungen .................... 10

Abdichtungen ......................11

Adressen ............................. 12

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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.

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.

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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.

Soilcrete® – Düsenstrahlverfahren

Das DüsenstrahlverfahrenUnter 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 Mi-schung wird teilweise durch den Bohrloch-ringraum zum Bohrlochmund gespült. Es können Bauelemente verschiedenster geo-metrischer Formen hergestellt werden.

Die Erosionsweite des Düsenstrahles im Bau-grund 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 AnwendungsbereichIm Gegensatz zu herkömmlichen Baugrund-verfestigungsverfahren wird Soilcrete® in Be-zug 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.

Anwendungsgrenzen des Verfahrens

Korngröße [mm Ø]

Ton Schluff

Sieb

durc

hgan

g [G

ew. %

]

Sand Kies Steine

0,002 600,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2,0 6,0 20

100

80

60

40

20

Mörtel

Zementsuspensionen

Ultrafeinzemente

Silikatgele [hv]

Silikatgele [nv]

Kunststofflösungen

Soilcrete®

0günstig

nv = niedrigviskoshv = hochviskos

unwirtschaftlich

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Die Soilcrete®- EigenschaftenSoilcrete® wirkt im Baugrund je nach Auf-gabenstellung als Verfestigungs- oder Ab-dichtungskörper. Kombinationen der beiden Eigenschaften werden in zunehmendem Maße ausgeführt.

Die Soilcrete®-Festigkeit wird von Art und Menge des Zementanteiles sowie den ver-bleibenden Bodenanteilen in der Soilcrete®-Masse bestimmt. Die Bandbreite reicht etwa von 2 bis 25 N/mm².

Die Soilcrete®-Abdichtungswirkung gegen Wasserzutritt wird durch geeignete Suspen-sionsrezepturen, gegebenenfalls unter Zusatz von Bentonit, erreicht. Auch die Abdichtungs-eigenschaft wird bestimmt durch Art und Menge der eingebauten Stoffe und die Art und Menge der verbleibenden Bodenanteile.

Soilcrete®-Abdichtungen setzen den Durch-lässigkeitsbeiwert k F je nach Art des Bodens bis zu mehreren Zehnerpotenzen herab. Extreme Anforderungen an den Grad der Ab-dichtung bedingen einen entsprechend hohen Aufwand für die Qualitätssicherung. In zahlrei-chen Anwendungsfällen wurden vom Kunden Festigkeits- und Abdichtungseigenschaften der Soilcrete®-Körper gleichzeitig genutzt. Hierbei wird die verwendete Suspension auf beide Eigenschaften eingestellt.

Soilcrete®-Abdichtungs-rezeptur im Labortest

Soilcrete®-Pump- und Steuerstation

Soilcrete®-Kubaturen binden kraftschlüssig an jede Funda ment-form an

0,002 0,06 2,0 7 14 21 28 35 4260

100

75

50

25

0

100

50

0

Siebdurchgang [Gew. %]

Korngröße [mm Ø] Erhärtungszeit [Tage]

Schluff Sand

nicht bindiger Boden

bindiger Boden

Kies

Druckfestigkeit in % der Endfestigkeit

Soilcrete®-Druckfestigkeit Entwicklung der Festigkeit von Soilcrete® [qualitativ]

Bodenart Schluff Sand Kies

Druckfestigkeit [N/mm²]

≤ 5 ≤ 10 < 25

Soilcrete®

Funda ment

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Soilcrete® wird in drei unterschiedlichen Verfahren hergestellt. Die vorliegenden Baugrund-eigenschaften, die geometrische Form und die erforderliche Qualität der Soilcrete®-Körper bestimmen die Auswahl.

Soilcrete® – Varianten

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 da-mit 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 zeit-gleich zugegeben. Der Pumpendruck dazu beträgt ≥15 bar. Eine Variante des Verfahrens arbeitet ohne Luftummantelung.Das T-Verfahren wird bevorzugt für Unter-fangungen, Dichtwände und -sohlen einge-setzt und ist vor allem bei bindigen Böden vorteilhaft.

Das Soilcrete®-Gestänge führt die Medien Luft, Wasser und Suspension getrennt zum Düsenhalter

Bohrkrone mit darüber befindlichem Soilcrete®-Monitor

Zement suspensionLuft Rückfluss

luftummantelter Zementsuspen-

sionsstrahl

WasserLuft Rückfluss

luftummantelter Wasserstrahl

Zement suspension

Zement suspensions- strahl

Zement suspension Rückfluss

Zementsuspen-sionsstrahl

Programmgesteuerte Be-rechnung und Optimierung komplizierter Soilcrete®-Formen durch firmeneigene Software Soiljet®

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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.

Soilcrete® – Ausführungsformen

Freigelegter Probekörper mehrerer Soilcrete®-Scheiben für eine Dichtsohle

Lamellenwand mit Dichtsohle Unterfangungskörper

Dichtsohlen

Lamellenwände

Kammerwände

Säulenwände

Tiefgründungen

Freigelegter Soilcrete®-Körper einer Unter-fangung in Sandböden

Die Soilcrete® - GrundformenDie Soilcrete®-Grundformen können beliebig oft aneinandergereiht, ineinander übergehend angeordnet oder so miteinander kombiniert werden, dass nahezu jede Körperform her-stellbar ist.

Zusammengesetzte Soilcrete®- Körper

Zusammengesetzte Körper aus gleichen Grundformen

Säule

einseitig

doppelseitig

Lamelle

A = ViertelsäuleB = HalbsäuleC = Vollsäule

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Soilcrete® – Arbeitsabläufe

Soilcrete®-Baustelleneinrichtungen bestehen aus Vorratsbehältern, Silos und einer kom-pakten Misch- und Pumpanlage. Von dort läuft ein Bündel von Schlauch- und Steuer-leitungen 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 Pro-duktionsgräben. Von dort fördert die Pumpe überschüssiges und später erhärtendes Was-ser-Boden-Zementgemisch zu Absetzbehäl-tern oder -becken.

Kleinbohrgeräte eigener Fertigung erreichen auch beengte Einsatzorte

1 Bohren

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 Durch-bohrungen von Mauerwerk oder Beton werden spezielle Bohrkro-nen verwendet

2 Schneiden

Das Auflösen des Korngefüges mit einem hochenergiereichen Flüssig-keitsstrahl beginnt an der tiefsten Stelle des Soilcrete®-Elementes. Überschüssiges Wasser-Boden-Zementgemisch fließt über den Bohrlochringraum zutage. Die vorher festgelegten Produktions-parameter werden überwacht.

3 Soilcretieren

Gleichzeitig mit dem Erodieren des Bodens wird bei allen Verfah-rensarten Zementsuspension un-ter Druck zugeführt und durch die verfahrensbedingten Turbulenzen im unmittelbaren Produktionsbe-reich optimal eingemischt. Bis zum Ansteifen der Einzelsäule wird durch verfahrenstechnische Maßnahmen am Bohrloch ein Suspensionsüberdruck aufrecht-erhalten.

Zementsuspension

Pumpe

Vorrats- behälter

WasserLuft

Rücklaufverwertung

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Optische und manuelle Überprüfungen sowie Kontrollen sichern die Ausführungsqualität.4 Erweitern

Soilcrete®-Körper jeder Form lassen sich sowohl „frisch in frisch“ als auch „frisch gegen fest“ beliebig miteinan-der verbinden und kombinieren.Die Herstellungsfolge wird dabei auf die Bedingungen des vorhandenen Bauwerkes und auf die zu lösende Aufgabe abgestimmt.

Messgerät M5

Wichtige Herstellungs-daten können elektronisch aufgezeichnet werden

Kerngewinn aus Soilcrete®-Körpern

Zeit

[sek]

Programm: Soilcrete-D-Verfahren (1.0.0)Inventar: 130481 Baustelle: 6814225Los: 0 Punkt: 19 lfd. Nr.: 3Datum: 12.06.10 Zeit: 16:287:30 Intervall: 2 sekWichte:Legende:

Durchfluß Susp.

[l/min]

Druck Susp.[bar]

Bohr-andruck

[bar]

Tiefe

[m]

Drehzahl

[U/min]

Vorschub

[m/min]

Punktdauer: 149.63 min Max. Tiefe: 6.3 m Säulenlänge: 6.1 m

0 50 100

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

00 250 5000 250 5000 100 20020 0 200 5 10

KontrolleBei der Herstellung von Soilcrete®-Körpern können bis zu zwölf verschiedene Prozess-daten elektronisch aufgezeichnet und vom verantwortlichen Bauleiter zur Steuerung und Überwachung genutzt werden.

Zement/ Bentonit

Mischer

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Soilcrete® – Anwendungen

Soilcrete® zur VerfestigungBei Bodenverfestigungsaufgaben stehen Bauwerksunterfangungen für angrenzende Bau-gruben an erster Stelle, gefolgt von Gründungsänderungen und -sanierungen. Auch beim Tunnelbau in Lockergesteinen hat Soilcrete® neue Wege eröffnet.

Verformungsarme Unter-fangungen als verankerba-re Schwergewichtswände, auch grundwasserhem-mend, lassen sich selbst bei engen Platzverhältnis-sen sicher ausführen.

Soilcrete®-Tunnelschalen werden vorzugsweise in Lockergesteinen unter oder neben gefährdeten Gebäuden ausgeführt, bei Bedarf auch grundwasser-hemmend.

Unterfangungen Tunnelaußenschalen

Gründungssanierungen Soilcrete® – Horizontal

Gründungsänderungen Schachtverbaue

Tiefgründungen Erddruckentlastungen

Historische Bauten sind, wenn Setzungen eintre-ten, gefährdet. Soilcrete® stellt die sichere Grün-dung mit höchstmöglicher Bauwerksschonung wie-der her.

Überschnittene, horizon-tale Soilcrete®-Säulen die-nen der Vortriebssiche-rung beim Tunnelbau im Lockergestein. Sie wer-den von der Ortsbrust aus für Einzelabschläge horizontal oder schwach geneigt erstellt.

Nutzungsänderungen oder Umbauten erfor-dern immer häufiger eine Ergänzung oder Änderung vorhandener Gründungen. Soilcrete® löst diese Aufgabe wirt-schaftlich und mit hoher

Flexibilität.

Schächte aus Soilcrete®-Säulen werden hergestellt, wenn ein erschütterungs-freier Einbau erforderlich ist und/oder der Schacht ins Grundwasser reicht.

Soilcrete® wird bei Neu-gründungen eingesetzt, bei denen die Nachbarbe-bauungen wie historische Bauten und andere er-schütterungsempfindliche Bauten besondere Rück-sichtnahme erfordern.

Erddruckbelastete Bau -werke wie denkmal-geschützte Mauern, Wi-derlager, Lawinengalerien, Hangstütz anlagen oder Kaianlagen werden nach-träglich durch Umwand-lung und Ankopplung

eines statisch berechneten rückwärtigen Soilcrete®-Bodenpaketes entlastet.

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Soilcrete® zur AbdichtungBaugrubenumschließungen aus verformungsarmen, wasserhemmenden Soilcrete®- Unter-fangungen, kombiniert mit wasserhemmenden Soilcrete®-Sohlen, ermöglichen die Her-stellung auch tiefer Baugruben ohne großflächige und tiefe Grundwasserabsenkungen.Es werden umweltverträgliche mineralische Bindemittel eingesetzt.

Soilcrete®-Lamellenwände zur Abdichtung gegen Grundwasser werden unter Straßen und Bau-werken, bei vielfach kreu-zenden Rohrleitungen und zur Aufteilung großer Baugruben in Aushub-

abschnitte verwendet. Je nach erforderlicher Abdich-tungswirkung kommen Ein- oder Mehrfachlamellen zur Anwendung.

Bei schmalen Baugruben und Schächten wird die geringe Spannweite der Soilcrete®-Sohle zusätz-lich für ein wirksames Stützgewölbe gegen Was-serdruck genutzt. Dies ermöglicht den Verzicht

auf eine sonst erforderlich werdende größere Tiefen-lage für die Auftriebssicherheit.

Lamellenwände Gewölbesohlen

Säulenwände Dichtungsdeckel

Dammabdichtungen Fugenabdichtungen

Dichtsohlen Grundwasserdurchlässe

Bei höheren mechani-schen Beanspruchungen durch Scherkräfte, bei Auskolkungsgefahr oder für höhere Dichtwirkun-gen werden Abdichtungs-wände aus überschnit-tenen Soilcrete®-Säulen hergestellt.

Der Soilcrete®-Deckel schützt das Grundwasser unter Bauwerken gegen Beeinträchtigungen aus Bauaktivitäten und Alt-lasten.

Mit Soilcrete® werden schadhafte Dammkern-dichtungen saniert oder ergänzende Dichtwände im Damm oder darunter hergestellt.

Die geplante oder nach-träglich notwendige Ab dichtung von Fugen zwischen Pfählen, Spund-wänden oder Bauteilen im Untergrund kann mit Soilcrete®-„Wing-Jet“ erfolgen.

Soilcrete®-Dichtsohlen werden in auftriebssiche-rer Tiefe aus überschnit-tenen Säulenscheiben zusammengesetzt. Sie schließen an jedes seit-liche Dichtsystem sicher an.

Dichtwände sind häufig temporär genutzte Grund wassersperren. Die Wiederöffnung von Durchlässen wird durch Auswaschen des Binde-mittels in vorbereiteten Feldern unter Verwen-dung von Soilcrete®-Technik erreicht.

Ein Unternehmen der Keller Group plc

www.KellerGrundbau.dewww.KellerGrundbau.atwww.keller-mts.chwww.KellerGrundbau.com