[发明专利]用于在钻孔中逐层填充和压实粘性建筑材料的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于在靠近地表的至少一个钻孔中逐层地填充和压实粘性建筑材料、特别是粘性土方材料的方法，其中，粘性建筑材料被引入到至少一个钻孔中并使用输送装置逐层地压实，该输送装置包括借助于刚性链推进装置进行驱动的填料夯。

技术领域

本发明涉及用于在接近地表和较深地层的至少一个钻孔中逐层回填和压实粘性建筑材料、特别是粘性土方建筑材料的方法和装置，并且涉及为此所使用的粘性建筑材料。

背景技术

例如在水和井施工、爆炸军械检测、地热能、测点施工、垃圾填埋场保护、堤坝修复等领域，每年进行数十万次近地表钻孔。钻孔是必要的，例如，为了勘探建筑地面、为了泵水、为了安装地热供暖系统、为了定位爆炸军械、为了鉴定原材料等等。

在爆炸军械的勘探中，对随后意在用于例如运输基础设施的区域进行了大面积的钻孔。直径为100mm至120mm并且深度为6m至8m的钻孔是常见的。钻孔中的一些钻孔作为点测深执行(每个可疑地点少量钻孔)，其他钻孔为在0.5m至1.7m的网格中进行的大规模测深。以这种方式钻孔的区域的大部分将在确认没有爆炸军械后被公路和铁路线覆盖。因此，对钻孔的回填有特殊的要求。

每个钻孔均会干扰地面。然而，回填甚至比实际钻孔对地面的干扰更大。回填区域中的沉降、侵蚀、收缩、材料收缩并且因此导致钻孔和回填的建筑地面的失稳时有发生。

必须始终对钻孔进行专业回填。法律法规和技术实践规范适用于此，比如DVGW法规120；DIN 4904:2017在井施工中浇注密封石；DIN4905:2019液压硬化混悬剂。

对于钻孔回填的技术要求因行业而异，并且技术要求取决于钻孔地点的进一步使用的类型。

原则上，经钻孔的天然密封层必须用天然液压屏障进行回填，以排除可能受到污染的地表水与纯地下水之间的液压短路。天然密封层通常包括自然生长的粘土或壤土层，也被称为地下水坝。不管钻孔程序的类型和目的如何，都必须始终对钻透的地下水坝再次进行液压密封。

为了实现这种液压密封，通常将具有可浇注膨胀粘土模塑或颗粒的填充物引入到钻孔中作为密封元件。这种密封类型的限制一方面为安装深度并且另一方面为自由填充开口，例如环形空间或钻孔直径。

安装深度更大同时间隙开口更小通常是通过液压硬化的混悬剂、主要是水泥结合的建筑材料实现的，这些建筑材料被混合到混悬剂中并且通过泵和插入到钻孔中的软管进行注射。

在一些行业或应用领域中，所描述的程序未被证明是理想的。特别地，如果意图在钻孔封堵后使用钻孔区域用于会出现特殊荷载(水平、轴向、动态)的技术基础设施，则刚性水泥柱或最初松散的粘土填充物会给技术基础设施带来风险。

特别是在交通基础设施的领域中，例如在公路、高速公路、铁路或堤坝的区域中，要求钻孔密封设计成使得钻孔密封能够快速吸收载荷并且在土壤动力学方面以与钻孔围岩相同的方式快速作用。

近地表钻孔主要通过浇注合适的土壤建筑材料(主要是干式浇注的膨胀粘土)或压缩水泥结合的混悬剂进行回填。

如DIN 4904:2017中描述的浇注可膨胀密封石是用于回填近地表钻孔的最广泛使用的标准方法。回填相对便宜，不需要特别的机械工作就可以进行，并且在最大可能程度上对生态无害。然而，由于钻孔的几何结构和条件，在浇注膨胀粘土体时会规律性地出现桥接现象，使得在地下回填体中形成较大的充气腔。这些腔不仅引起填料内部的附加沉降，而且还引起整个地面的附加沉降。如果这些沉降导致动态加载的运输基础设施区域中的即使是最小程度的变形，也可能发生广泛的后续损坏，在此过程中，路线封闭和广泛的路线修复成为必要。