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Die Erfindung betrifft eine hydromechanische Schneid- und Spülvorrichtung zur Herstellung von Grundwasserdurchlässen in Dichtungswänden solcher Dichtungsbauwerke, die ein Tiefbauwerk, z. B. einen Tunnelabschnitt, während des Baues gegen das Grundwasser abschirmen, wobei nach Fertigstellung dieses Tiefbauwerkes das abdichtende Material, insbesondere Teile der Dichtungswände, zur Bildung der Durchlässe stellenweise zerstört oder verändert wird, so dass dann das Grundwasser zur Wiederherstellung des ursprünglichen Grundwasserhaushaltes durchtreten kann.
Bauwerke, die unterhalb des Grundwasserspiegels hergestellt werden, erfordern im allgemeinen eine temporäre Grundwasserabsenkung. Aus wasserrechtlichen, umweltbedingten und wirtschaftlichen Gründen versucht man, eine solche Absenkung mit Hilfe von Dichtungsbauwerken mit wasserdichten Umschliessungswänden zu vermeiden und sie dadurch zu ersetzen, dass die Umschliessungswände in tiefe, wasserundurchlässige Schichten eingebunden werden mit gegebenenfalls zusätzlichem Herstellen einer dichten Unterwassersohle. Dadurch entsteht für das eigentliche Bauwerk eine Art Trog, der zur Durchführung der Baumassnahme im Trockenen leergepumpt wird.
Die Dichtungswände eines solchen Umschliessungsbauwerkes bilden aber, insbesondere bei langgestreckten Baugruben, wie sie bei unterirdischen Verkehrswegen zur Ausführung kommen, ein erhebliches Hindernis für die Grundwasserfliessbewegungen. Damit ergibt sich nach Fertigstellung des eigentlichen Bauwerkes die Notwendigkeit, die Dichtungsfunktion des Umschliessungsbauwerkes wieder so weit aufzuheben, dass für den Grundwasserhaushalt keine Nachteile zurückbleiben.
Um dies zu erreichen, sind verschiedene Massnahmen bekannt. Bei dichten Spundwänden wird beispielsweise ein Teil der Umschliessungswand wieder gezogen. Man setzt u. a. auch wiederzuziehende Spundwandteile in Dichtungswände ein, die als Schlitzwände in Stahlbetonkonstruktion hergestellt werden. Es ist auch gebräuchlich, in den Dichtungswänden Frostfenster durch Vereisung für die Dauer der Bauzeit zu schaffen, die nach Beendigung des eigentlichen Bauwerkes abtauen und damit dem Grundwasser den Durchtritt durch das Umschliessungsbauwerk ermöglichen.
Es ist ferner eine Grundwasserüberleitung bekannt, welche die Aufgabe hat, einen unterirdischen Wasserstrom durch die ein Dichtungsbauwerk abschliessenden Schlitzwände hindurchzulassen.
Hiezu ist es erforderlich, die einander gegenüberliegenden Schlitzwände aufzubrechen und darin den aus zwei Filtereinsätzen, einem Absperrorgan und einem Verbindungsrohr bestehenden Bauteil einzubauen. Das Aufbrechen der Schlitzwände, die zumeist aus armiertem Beton bestehen, ist aufwendig und für das Montagepersonal nicht ungefährlich, da mit unerwartetem Wasserdurchbruch bei der Herstellung der Durchbrüche und beim Einbau der Bauteile gerechnet werden muss. Der eingebaute Bauteil bedarf sowohl in der Bauzeit als auch nach der Erstellung des eigentlichen Bauwerkes ständiger Wartung. Die Erfahrung zeigt, dass sich solche Filter in kürzester Zeit zusetzen.
Der Durchlassquerschnitt einer derartigen Grundwasserüberleitung ist äusserst beschränkt und könnte nur mit untragbarem Aufwand die erforderliche Durchtrittsfläche von 5% der vom Grundwasser benetzten Dichtungsfläche erreichen.
Alle diese bekannten Massnahmen erfordern einen hohen technischen und wirtschaftlichen Aufwand. Es besteht zusätzlich der Nachteil, dass es nicht möglich ist, den Grundwasserdurchlass an der exakt gewünschten Stelle und in dem erforderlichen Umfang und mit kontrollierbarem Erfolg zu schaffen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, diese Mängel zu beseitigen und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die es gestattet, nach Erstellung des eigentlichen Bauwerkes Durchlässe in den Dichtungswänden des Dichtungsbauwerkes für das Durchtreten des Grundwassers zu schneiden, die die gewünschte Grösse aufweisen, an den exakt vorgegebenen Stellen der Dichtungswände angeordnet sind und nur einen zumutbaren Aufwand erfordern, ohne die Aufrechterhaltung der statischen Funktion des Umschliessungsbauwerkes zu beeinträchtigen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass entweder ein vorzugsweise als Bohrgestänge ausgebildetes Düsenrohr vorgesehen ist, an dessen unterem Ende mindestens eine für hohe Drücke von 250 bis 2500 bar und für Austrittsgeschwindigkeiten bis zu 600 m/s des Spülmediums geeignete Strahldüse auswechselbar befestigt ist, deren Düsenstrahl die Dichtungswand zerschneidet, auflöst und/oder ausspült, oder dass in die Dichtungswände einsteckbare Führungsrohre vorgesehen sind, die an ihrem unterem Ende mindestens eine solche Strahldüse auswechselbar tragen, um
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in den Aussparungen einer Bohrpfahlwand oder einer Schlitzwand sitzende Füllkörper zu entfernen, oder dass ein in das Führungsrohr einsteckbares Düsenrohr mit mindestens einer Strahldüse ausgestattet ist,
deren Düsenstrahl einen Grundwasserdurchlass in einer Dichtungswand aus Sonderbeton durch Herausspülen und Abförderung des Dichtungsmörtels aus dem Stützkorngerüst des Sonderbetons herstellt.
Eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Wirksamkeit der Strahldüsen besteht nach der Erfindung darin, dass am Umfang des Düsenrohres vorhandene Strahldüsen rechtwinkelig oder nach oben oder nach unten geneigt zur Achse des Düsenrohres angeordnet sind.
Um den Grundwasserdurchlass in jeder beliebigen Höhe der Dichtungswand gezielt herstellen zu können, ist das Düsenrohr mittels eines über dem Dichtungsbauwerk angeordneten Antriebselementes radial drehbar und sowohl in vertikaler Richtung als auch in einer Schraubbewegung heb- und senkbar im Bohrloch geführt.
In besonderen Fällen ist es erwünscht, den Düsenstrahl nicht rotierend, sondern nur in einem begrenzten Bereich unmittelbar vor der Dichtungswand zur Wirkung zu bringen. Dies ist nach der Erfindung dadurch erreichbar, dass das Düsenrohr der Vorrichtung von einem Schwenkan- trieb angetrieben und in einem einstellbaren Bereich schwenkbar ist.
Das bei der Herstellung von Grundwasserdurchlässen durch den Düsenstrahl zerschnittene und herausgelöste Material der Dichtungswand muss beim Arbeiten der Vorrichtung stetig entfernt werden. Dies geschieht bei der erfindungsgemässen Vorrichtung dadurch, dass das aus den Dichtungswänden gelöste Material zusammen mit dem entspannten Spülmedium im Bohrloch nach aussen hochförderbar ist.
In langgestreckten Dichtungsbauwerken mit entsprechend langen Dichtungswänden kann es sich als notwendig ergeben, eine grosse Anzahl über die gesamte Länge verteilter Grundwasserdurchlässe zu schaffen. Dies ist mit der erfindungsgemässen Vorrichtung dadurch ermöglicht, dass mehrere Düsenrohre in mit Abstand voneinander eingeordneten Bohrlöchern untergebracht sind.
Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung zur Herstellung von Grundwasserdurchlässen ergibt sich bei der Verwendung von Schlitz- und Bohrpfahlwänden. Er besteht bei der Erfindung darin, dass in den Dichtungswänden, vorzugsweise Schlitzwänden, eine oder mehrere Reihen von Führungsrohren mit Abstand angeordnet sind, worin die Düsenrohre einsteckbar und mittels eines Antriebselementes rotierend und sowohl in vertikaler Richtung als auch in einer Schraubbewegung hebund senkbar angeordnet sind.
Es hat sich vielfach als zweckmässig und kostensparend ergeben, Dichtungswände von Dichtungsbauwerken in die eigentlichen Bauwerkskonstruktion einzubeziehen. Hiedurch können hohe Aufwendungen für Stützbauwerke zum Anschluss der Aussteifungselemente, wie Bodendecken und sonstige Decken, eingespart werden. Dabei übernimmt das Dichtungsbauwerk die Funktion der Abstützung und Ablagerung für die Aussteifungselemente.
Um diese Einsparungen zu erzielen, ist es erforderlich, die Wände des Dichtungsbauwerkes, d. h. die Bohrpfahlwände oder Schlitzwände mit Anschlusselementen zu versehen, worin die Aussteifungselemente eingelassen und abgelagert werden können. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass in den Bohrpfählen einer Bohrpfahlwand oder in den Schlitzwänden geeignete Aussparungen als Anschlusselemente angeordnet werden. In diese Aussparungen kragen die später einzubringenden Aussteifungselemente hinein und werden darin aufgelagert.
Es ist in der Herstellung begründet, dass diese Aussparungen während des Einbringens der Dichtungswände in den anstehenden Boden nicht freigelassen werden, sondern mit Füllkörpern oder durchgehender Betonschilttung ausgefüllt werden müssen.
Das eigentliche Problem bei der Anwendung dieser Bauweise besteht in dem Entfernen der Füllkörper aus den Aussparungen bzw. dem Entfernen der Betonausfüllungen, die unterhalb des nicht abgesenkten Grundwasserspiegels der Baugrube liegen.
Das Leerpumpen der Baugrube unterbleibt regelmässig, um zu verhindern, dass die Dichtungswände zusätzlich mit dem äusseren Wasserdruck belastet werden. Im Regelfall ist der Einsatz von Tauchern nicht zu umgehen, um die Füllkörper zu entfernen. Bei dieser Verfahrensweise ist wegen der Notwendigkeit, eine exakte und kraftübertragende Auflagerfläche für die Ausstei-
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fungselemente zu schaffen, mit grossen Schwierigkeiten und Unsicherheiten sowie mit einem hohen Kosten- und Geräteaufwand zu rechnen.
Diese Nachteile führen oft dazu, auf solche Auflagerkonstruktionen an Dichtungswänden unterhalb des Wasserspiegels zu verzichten und vorzugsweise die unterste Decke durch besondere Auftriebsanker zu sichern.
Die Kosten und der Zeitaufwand für solche Verfahren liegen jedoch um ein Mehrfaches über denen, die zur Herstellung einer Unterwassersohle erforderlich sind. Das gleiche gilt auch für den Fall, dass die Sohle als Schwergewichtskonstruktion ausgebildet wird.
Diese Nachteile der bekannten Lösungen lassen sich jedoch mit einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung vermeiden, wobei diese Lösung nach der Erfindung es gestattet, die in die Aussparungen der Dichtungswände von Dichtungsbauwerken vor dem Einbringen der Dichtungswände eingesetzten Füllkörper später nach dem Einbringen in den anstehenden Boden unterhalb des Grundwasserspiegels zu entfernen und damit eine exakte und kraftübertragungsfähige Auflagerfläche zur Aufnahme von aussteifenden Bauelementen sowie Bodenplatten und Decken zu erzielen.
Die auf solche Art unter dem Grundwasserspiegel in den Dichtungswänden geschaffenen Anschlusselemente können mit zumutbarem Aufwand unter Vermeidung des Einsatzes von Tauchern und unter voller Ausnutzung der statischen Funktion des Umschliessungsbauwerkes sowie ohne Inanspruchnahme zusätzlichen Platzbedarfs ausgeführt werden.
Dies wird dadurch erreicht, dass die in den einzelnen Bohrpfählen einer Bohrpfahlwand oder in einer Schlitzwand in gleicher Höhe und in gleichen Abmessungen angeordneten Aussparungen mit Füllkörpern ausgefüllt sind und dass in den Bohrpfählen der Bohrpfahlwand oder in der Schlitzwand bis zu den Füllkörpern reichende Führungsrohre zur Aufnahme der Düsenrohre angeordnet sind, an deren unterem Ende mindestens eine Strahldüse auswechselbar befestigt ist, welche die in den Aussparungen sitzenden Füllkörper in gezielter Weise zerschneidet, auslöst und aus den Aussparungen ausspült, so dass eine durchgehende, auf gleicher Höhe angeordnete Auflagerfläche als Anschlusselement für die Herstellung und Auflagerung eines Aufsteifungselementes, beispielsweise einer Bodenplatte oder einer Decke, innerhalb des von den Dichtungswänden eingeschlossenen Dichtungsbauwerkes entsteht.
Die hydromechanische Schneidvorrichtung kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch ohne die Verwendung von Führungsrohren dadurch zur Wirkung gebracht werden, dass ein oder mehrere Düsenrohre innerhalb des von den Dichtungswänden eingeschlossenen Dichtungswerkes entlang den Dichtungswänden horizontal frei verfahrbar angeordnet sind und dass die am unteren Ende der Düsenrohre befestigten Strahldüsen in kürzestem Abstand von den in den Aussparungen eingeschlossenen Füllkörpern schwenkbar sowie vertikal anhebbar und absenkbar gehalten sind. Diese Anordnung besitzt den weiteren Vorteil, dass das an den Verbindungsstellen der aneinanderstossenden Bohrpfähle anhaftende Erdreich vollständig entfernt wird, so dass ein sauberes Anschlusselement für den Unterwasserbeton erzielt wird.
Das Herauslösen der Füllkörper aus ihren Aussparungen kann dadurch in kürzester Zeit und voll wirksam durchgeführt werden, dass nach der Erfindung die Düsenrohre mit ihren Strahldüsen als Schneidwerkzeuge sowohl in den Führungsrohren der Bohrpfahlwände oder der Schlitzwände unmittelbar über den Füllkörpern als auch innerhalb des Dichtungsbauwerkes im kürzesten horizontalen Abstand von den Füllkörpern der Dichtungswände angeordnet sind.
Die Wirkung der Strahldüse als Schneidwerkzeug lässt sich beim Bearbeiten besonders harten Materials durch die zusätzliche Verwendung eines Bohrwerkzeuges unterstützen. Durch gegenseitig abgestimmtes Zusammenwirken von Schneiden und Bohren soll der Kraftbedarf der Vorrichtung herabgesetzt werden. Diese Forderung ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erfüllbar, dass der Düsenkopf an seiner Spitze als auswechselbarer Bohrmeissel ausgebildet ist.
Das Herstellen von Grundwasserdurchlässen in Dichtungswänden aus Normalbeton mit Hilfe der hydromechanischen Schneidvorrichtung erfordert den Einsatz eines leistungsstarken Pumpenaggregates zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahles des Spülmediums von sehr hohem Druck bis zu 2000 bar und wesentlich darüber je nach der Druckfestigkeit des Betons. Damit ist ein gewisser Energieaufwand und die Bereitstellung einer Antriebsleistung von mehreren 100 kW verbunden. Eine weitere Forderung besteht darin, das Grundwasser nach der Herstellung des
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Durchlasses fliessfertig zu erhalten. d. h. Verstopfungen des Durchlasses zu verhüten.
Es sollte daher eine Lösung gefunden werden, die es gestattet, den für die Herstellung des Grundwasserdurchlasses erforderlichen Energieaufwand dadurch nachhaltig zu senken, dass der angestrebte Erfolg mit Hilfe von handelsüblichen Pumpen mit Drücken von 100 bis 700 bar entsprechend einer Antriebsleistung von etwa 15 bis etwa 100 kW erreicht wird. Die Dichtungswand, in der die Grundwasserdurchlässe hergestellt werden, besitzt dabei die - Eigenschaft, dass sie mit Hilfe des Düsenstrahles eine Filterzone schafft und dadurch einen ungehinderten Abfluss des Grundwassers aus den anstehenden Bodenschichten bewerkstelligt. Dabei ist es möglich, die geschaffenen Grundwasserdurchlässe je nach Bedarf wieder zu schliessen und zu einem späteren Zeitpunkt erneut zu öffnen.
Die Vorgänge des Öffnens und Schliessens der Grundwasserdurchlässe und das Abfliessen des Grundwassers aus dem anstehenden Boden können in überprüfbarer Weise ablaufen und sind von der Oberfläche aus zu bewerkstelligen. Ferner kann die Dichtungswand die gestellte Aufgabe bei restloser Erfüllung der an Dichtungswände zu stellenden Anforderungen im Hinblick auf Festigkeit und Undurchlässigkeit für Wasser und Luft bewältigen.
All dies wird nach der Erfindung in der Weise gelöst, dass mit der Vorrichtung der Grundwasserdurchlass in einer Dichtungswand herstellbar ist, die aus Kies in der Körnung von etwa 7 bis 32 mm und aus einem Dichtungmörtel aus Zement, einem anorganischen Dämmstoff aus glimmerartigem Material, vorzugsweise aus Vermiculit, und aus Flugasche oder Steinmehl als Füllmasse zusammengesetzt ist, und dass in dem aus diesen Bestandteilen hergestellten fertigen abgebundenen Sonderbeton ein homogenes Stützkorngerüst vorhanden ist, dessen Poren von dem schaumartigen Dichtungsmörtel verkittet sind.
Wird dann mit der Strahldüse gearbeitet, so wird der Dichtungsmörtel aus dem Sonderbeton herausgewaschen und zusammen mit dem Spülmedium in kontrollierbarer Weise an die Oberfläche abgefördert, wobei das freigespülte Stützkorngerüst des Sonderbetons als Gesteinsfilter zurückbleibt und die Strahldüse mit ihrem Düsenstrahl über die Aussenfläche des Dichtungselementes hinaus in den angrenzenden Boden einwirkt und dort durch Kornumlagerung einen Anschluss des anstehenden, grundwasserführenden Bodens an das als Gesteinsfilter wirkende Stützkorngerüst zustandebringt ; der so geschaffene Grundwasserdurchlass kann bei Bedarf mit Hilfe der hydromechanischen Schneidvorrichtung durch Zugabe von unterwasserabbindenden Injektionsstoffen zum Spülmedium zu jedem frei gewählten Zeitpunkt bei reduziertem Druck des Spülmediums teilweise oder vollständig verschlossen werden.
Die Herstellung der Dichtungselemente aus Sonderbeton unterscheidet sich nicht vom Betoniervorgang eines Bohrpfahles oder einer Schlitzwand aus Normalbeton.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Dichtungsmörtel des Sonderbetons einen anderen anorganischen Dämmstoff, wie beispielsweise Naturbims, Blähton, Kieselgur oder Perlite, enthalten.
Erfindungsgemäss kann der Sonderbeton einen organischen Dämmstoff, wie beispielsweise Styropor, Holzwolle, Holzspäne oder Holzmehl, enthalten.
Nach der Erfindung ist es durch entsprechende Auswahl der Bestandteile des Sonderbetons möglich, die Druckfestigkeit des Dichtungselementes den jeweiligen Belastungsverhältnissen des Dichtungsbauwerkes anzupassen und gleichzeitig zu erreichen, dass die Grundwasserdurchlässe mit verhältnismässig geringem Energieaufwand herstellbar sind. Dies ist bei der Erfindung dadurch ermöglicht, dass die Druckfestigkeit des Sondernbetons mit steigendem Zementanteil von 1 auf 7% und fallendem Anteil der Flugasche von etwa 25 auf etwa 20% von 3 bis 5 kp/cm2 auf 10 bis 25 kp/cm ansteigt und dass die für den jeweiligen Zweck günstigste Druckfestigkeit durch entsprechende Dosierung der Zementmenge und der Flugaschen- oder Steinmehlmenge einstellbar ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind im Sonderbeton anstelle des Zementes andere hydraulische oder chemische Bindemittel, z. B. auf Wasserglasbasis, enthalten.
Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand der zeichnerischen Darstellung mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Abdichtungsbauwerk ; Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Schlitzwand in perspektivischer Darstellung ; Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein von einer Bohrpfahlwand gebildetes Dichtungsbauwerk in perspektivischer Darstellung ; Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein von einer Schlitzwand gebildetes Dichtungsbauwerk in perspektiver Darstellung ; Fig. 5 einen Querschnitt durch ein von einer Bohrpfahlwand gebildetes
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Dichtungsbauwerk bei Verwendung eines Bohrpfahles aus Sonderbeton ; Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Bohrpfahl bzw. die Schlitzwand aus Sonderbeton ; Fig. 7 einen Querschnitt durch ein als Hohlpfahl ausgebildetes Dichtungselement ;
Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen teilweise aus Normalbeton und teilweise aus Sonderbeton gefertigten Bohrpfahl bzw. Schlitzwand sowie Fig. 9 einen Querschnitt zu Fig. 8 im Teilbereich des Bohrpfahles aus Sonderbeton.
Das Dichtungsbauwerk B nach Fig. 1 wird von Dichtungswänden --1-- umschlossen, die aus wasserdichtem Material bestehen. Innerhalb des Dichtungsbauwerkes B wird das Grundwasser vom Grundwasserspiegel --2-- bis auf das Niveau --3-- abgepumpt, um das eigentliche Bauwerk im Trockenen errichten zu können. In dem unbebauten Bereich U bleibt das Grundwasser auf dem Niveau --2-- stehen. Der grundwasserführende Boden --4-- besteht aus Lockergestein, z. B. Kiesen und Sanden. Die Dichtungswand-l-bindet in die tiefliegende, geringdurchlässige Bodenschicht --5-- ein.
Nach Errichtung des eigentlichen, in der Zeichnung nicht dargestellten Bauwerkes, soll der abgesenkte Grundwasserspiegel --3-- wieder auf das Niveau des ungestörten Spiegels --2-- ansteigen. Hiezu muss die Dichtungsfunktion der Dichtungswand-l-so weit aufgehoben werden, dass ein dem natürlich gewachsenen Boden entsprechender Grundwasserdurchtritt möglich ist.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass ein als Bohrgestänge ausgebildetes Düsenrohr --6--
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--6-- besitztdüse --7-- in einem Düsenstrahl --9-- hoher Austrittsgeschwindigkeit auf die Dichtungswand-l-auftrifft. Dadurch wird die Dichtungswand-l-am Auftreffpunkt des Düsenstrahles --9-- zerschnitten und aufgelöst. Das aus der Dichtungswand --1-- herausgelöste Material wird zusammen mit dem entspannten Spülmedium --8-- über den Ringraum zwischen dem Düsenrohr --6-- und dem gebildeten Bohrloch --10-- zutage gefördert.
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--9-- zuloch --10-- angeordnetes Antriebselement sowohl rotierend (Pfeil 11) als auch vertikal (Pfeil 12) und zusätzlich in einer Schraubbewegung (Linie 13) bewegt werden.
Um gleichzeitig mehrere Grundwasserdurchlässe in einer langgestreckten Dichtungswand --1-- zu schaffen, können beliebig viele Düsenrohre --6-- mit Abstand angeordnet werden.
Fig. 2 zeigt die Verwendung der Vorrichtung, um Grundwasserdurchlässe in Dichtungswänden --1-- herzustellen. Im Falle der Fig. 2 handelt es sich um Durchlässe durch Schlitzwände --14--, die in die tiefliegende wasserdichte bzw. geringdurchlässige Bodenschicht --5-eingebunden sind.
Der Grundwasserspiegel --2-- sinkt in dem Bauwerksbereich B durch Abpumpen des von den Schlitzwänden --14-- umschlossenen Dichtungsbauwerkes bis auf das Niveau --3-- ab.
Das von der Schlitzwand --14-- abgeschirmte Erdreich ist nur im Bereich zwischen einer Dichtungssohle --15-- und der Bodenschicht --5-- grundwasserführend. Dieser Bereich der Schlitzwand --14-- ist mit Durchtrittsfenstern --16-- versehen, die mit einem Abdichtungskörper --17--, z. B. aus Kunststoffen, ausgefüllt sind.
Nach Fertigstellung des eigentlichen, in der Fig. 2 nicht gezeigten Bauwerkes, sollen die Abdichtungskörper --17-- wieder aus der Schlitzwand --14-- herausgelöst werden, um für das Grundwasser einen Durchlass zu schaffen.
Um dieses Ziel zu erreichen, sind in der Schlitzwand --14-- Führungsrohre --18-- mit Abstand in einer oder mehreren Reihen angeordnet. In den Führungsrohren --18-- sind Düsen- rohre--6-- eingesteckt, die am unteren Ende mit einer oder mehreren Strahldüsen --7-- versehen sind. Das mit hohem Druck in die Düsenrohre --6-- eingepumpte Spülmedium --8-- tritt durch die Strahldüsen --7-- in einem Düsenstrahl --9-- von hoher Austrittsgeschwindigkeit aus, trifft auf die Abdichtungskörper --17-- auf und löst sie aus dem Durchtrittsfenster --16-- heraus.
Dadurch wird der angestrebte Durchlass für das Grundwasser geschaffen. Das ausgelöste Material
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Wie im übrigen aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, ist jeweils am Ende des Düsenrohres --6-- ein auswechselbarer Düsenkopf --6a-- angeordnet, an dem auch mehrere auswechselbare Strahldüsen --7-- befestigt sein können.
Das Dichtungsbauwerk nach Fig. 5 wird von einer Dichtungswand aus Bohrpfählen --1-umschlossen. Die Bohrpfähle --1-- sind mit Ausnahme eines oder mehrerer Teilstücke, die für die Ausbildung von Grundwasserdurchlässen vorgesehen sind, in der Regel aus Normalbeton gefertigt. In der Mitte der Fig. 1 ist ein solcher Bohrpfahl aus Sonderbeton dargestellt. In diesem Bohrpfahl, der das Dichtungselement darstellt, sind zwei Führungsrohre --18a, 18b-- eingelassen, in welche das in Fig. 8 gezeigte Düsenrohr --6-- mit Strahldüse --7-- einsteckbar ist.
Das Führungsrohr --18a-- ist der Aussenseite der Dichtungswand-l-und dem anstehenden Boden --4a-- im unbebauten Bereich U zugewandt, während das Führungsrohr --18b-- sich in der Nähe der Innenseite der Dichtungswand-l-und des anstehenden Bodens --4b-- im bebauten Bereich B des Dichtungsbauwerkes befindet.
Fig. 5 zeigt den Zustand, bei dem das Dichtungselement, d. h. der Bohrpfahl 1 aus Sonderbeton, von dem Düsenstrahl 9 der Strahldüse --7-- (Fig.8) an gezielter Stelle sowohl an der Aussen- als auch an der Innenseite des Dichtungselementes --1-- mit Hilfe der in die Führungsrohre --18a, 18b-- einsteckbaren hydromechanischen Schneidvorrichtung --6, 7, 9-- (Fig. 8) aufgeschnitten und ausgewaschen worden ist, so dass Grundwasserdurchlässe entstanden sind.
Das Grundwasser --2a-- fliesst durch die beiden an der Aussen- und Innenseite der Dichtungswand-l-geschaffenen Durchlässe vom anstehenden Boden --4a-- des unbebauten Bereiches U in den anstehenden Boden --4b-- des bebauten Bereiches B. Dies ist dadurch ermöglicht, dass die hydromechanische Schneidvorrichtung den Dichtungsmörtel --22-- aus dem Sonderbeton heraus-
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gestattet. Werden die beschriebenen Vorgänge zur Herstellung eines Grundwasserdurchlasses nur einseitig, d. h. entweder nur auf der Aussenseite oder nur auf der Innenseite durchgeführt, so ergibt sich die Möglichkeit einer Grundwasseraussenabsenkung als Aussenbrunnen bzw. einer
Grundwasserinnenabsenkung als Innenbrunnen.
In Fig. 6 ist das Dichtungselement in Form eines Sonderbeton-Bohrpfahles --1-- oder einer
Sonderbeton-Schlitzwand --la-- mit den Führungsrohren --18a, 18b-- gezeigt. Dabei tritt das
Grundwasser --2a-- nach Herstellung des Durchlasses auf der Aussen- und Innenseite von dem anstehenden Boden --4a--, der in diesem Fall aus klüftigem Gestein besteht, durch das als
Gesteinsfilter wirkende Stützkorngerüst --21-- und in ein vorher eingebautes Flächenfilter --24-- über.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Dichtungselementes aus Sonderbeton. In diesem
Fall ist der Bohrpfahl-l-als Hohlpfahl mit einem erweiterten, zentralen Führungsrohr --18c-- ausgebildet, das die bisherigen Führungsrohre --18a, 18b-- ersetzt und in welches die hydrau- lische Schneidvorrichtung einsteckbar ist. Der Düsenstrahl --9-- der Schneidvorrichtung spült den Dichtungsmörtel --22-- entweder einseitig auf der Aussenseite in Nähe des anstehenden Bo- dens --4a-- bzw. einseitig auf der Innenseite in Nähe des anstehenden Bodens --4b-- oder beidseitig zum anstehenden Boden --4a, 4b-- aus dem Stützkorngerüst --21-- heraus.
Durch die Möglichkeit, den Hohlpfahl nur einseitig aufzuschneiden, ergibt sich gerade bei dieser Ausführungsform je nach Bedarf eine Grundwasseraussenabsenkung als Aussenbrunnen bzw. eine Grundwasserinnenabsenkung als Innenbrunnen. Der als Führungsrohr --18c-- dienende
Innenzylinder des Hohlpfahles hat den Vorteil, dass darin eine leistungsfähige Unterwasserpumpe untergebracht werden kann.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Dichtungselementes, nämlich einen kombinierten
Bohrpfahl oder Schlitzwandausschnitt, bei dem nur der Bereich, in welchem der Grundwasser- durchlass ausgebildet werden soll, aus Sonderbeton-la--gefertigt ist, wogegen er im übrigen
Bereich aus Normalbeton --lb-- hergestellt ist.
Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform als Bohrpfahl-l-besitzt wieder zwei Führungs- rohre --18a, 18b--, in welche die hydromechanische Schneidvorrichtung mit Düsenrohr --6--
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und Strahldüse --7-- einsteckbar ist. Diese schneidet mittels ihres Düsenstrahles --9-- einen Grundwasserdurchlass aus dem Sonderbeton --la-- dadurch heraus, dass er im Drehkreisbereich der Strahldüse --7-- den Dichtungsmörtel --22-- aus dem Sonderbeton --la-- herausspült und
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--18a-- zurBoden --4a-- des unbebauten Bereiches U eine Kornumlagerung. Damit sind auch bei dieser Ausführungsform die Voraussetzungen zu einer unbehinderten Grundwasseraussenabsenkung als Aussenbrunnen geschaffen.
Dieser Vorgang kann auch auf der Innenseite in Richtung auf den anstehenden Boden --4b-ablaufen und ermöglicht eine Grundwasserinnenabsenkung im bebauten Bereich B, d. h. zu einem Innenbrunnen mit Abförderung des Grundwassers --2a-- im Führungsrohr --18b-- zur Oberfläche.
Die beidseitige Anwendung des Verfahrens führt wieder zu einem ungehinderten Übertritt des Grundwassers --2a-- vom unbebauten Bereich U in den bebauten Bereich B.
Fig. 9 stellt einen Schnitt der Ausführungsform nach Fig. 8 dar und zeigt den Zustand der Grundwasserabsenkung auf der Innenseite als Innenbrunnen. Die hydraulische Schneidvorrichtung --6, 7, 9-- hat im Drehkreisbereich des Düsenstrahles --9-- den Dichtungsmörtel --22--
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abgefördert. Das Grundwasser --2a-- wird ungehindert aus dem bebauten Bereich B über die Kornumlagerungszone im anstehenden Boden --4b-- und das Stützkorngerüst --21-- im Führungsrohr --18b-- als Innenbrunnen zur Oberfläche abgefördert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydromechanische Schneid- und Spülvorrichtung zur Herstellung von Grundwasserdurchlässen in Dichtungswänden solcher Dichtungsbauwerke, die ein Tiefbauwerk, z. B. einen Tunnelabschnitt, während des Baues gegen das Grundwasser abschirmen, wobei nach Fertigstellung dieses Tiefbauwerkes das abdichtende Material, insbesondere Teile der Dichtungswände, zur Bildung der Durchlässe stellenweise zerstört oder verändert wird, so dass dann das Grundwasser zur Wiederherstellung des ursprünglichen Grundwasserhaushaltes durchtreten kann, dadurch gekennzeichnet, dass entweder ein vorzugsweise als Bohrgestänge ausgebildetes Düsenrohr (6) vorgesehen ist, an dessen unterem Ende mindestens eine für hohe Drücke von 250 bis 2500 bar und für Austrittsgeschwindigkeiten bis zu 600 m/s des Spülmediums (8)
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rohre (18) vorgesehen sind, die an ihrem unteren Ende mindestens eine solche Strahldüse (7) auswechselbar tragen, um in den Aussparungen (16a) einer Bohrpfahlwand (1) oder einer Schlitzwand (14) sitzende Füllkörper (17a) zu entfernen, oder dass ein in das Führungsrohr (18a, 18b, 18c) einsteckbares Düsenrohr (6) mit mindestens einer Strahldüse (7) ausgestattet ist, deren Düsenstrahl (9) einen Grundwasserdurchlass in einer Dichtungswand (1) aus Sonderbeton (la) durch Herausspülen und'Abförderung des Dichtungsmörtels (22) aus dem Stützkorngerüst (21) des Sonderbetons (la) herstellt.