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Die Erfindung bezieht sich auf einen Filterbrunnen, bestehend aus wenigstens einem Hauptbohrloch, das eine Verrohrung mit einer Filterrohrstrecke aufweist, und aus dem Hauptbohrloch zugeordneten Nebenbohrlöchem, die zumindest im Bereich der wasserführenden Schicht mit Filterkies gefüllt sind, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Filterbrunnens.
Bei Filterbrunnen dieser Art (DE-PS 2 359 231) werden parallel zu einem eine Filterrohrstrecke
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und den Fassungsraum des Brunnens bestimmen. Durch die Anzahl und die Anordnung der Nebenbohrlöcher in bezug auf die Grundwasserströmung kann somit der Filterbrunnen an die jeweiligen Verhältnisse angepasst werden. Die Filterkiesfüllung der einzelnen sich überschneidenden Nebenbohrlöcher bildet dabei ein zusammenhängendes, den Fassungsraum des Brunnens ausfüllendes Filterbett, durch das das Grundwasser zur Filterrohrstrecke der Verrohrung des Hauptbohrloches gelangt, um über eine Pumpenanlage aus dem Hauptbohrloch gefördert zu werden.
Nachteilig bei diesen bekannten Filterbrunnen ist allerdings, dass der Fassungsraum des Brunnens ausser durch die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht durch den zusammenhängenden Gesamtquerschnitt aller Bohrlöcher bestimmt wird, der wegen der Überschneidung der einzelnen Bohrlöcher kleiner als die Summe der Einzelquerschnitte der Bohrlöcher ist. Das Bereitstellen eines grösseren Fassungsraumes für einen Filterbrunnen erfordert daher bei einer vorgegebenen Mächtigkeit der wasserführenden Schicht eine vergleichsweise grosse Anzahl von Bohrlöchern.
Um bei einem Brunnen aus einem einzigen Bohrloch nicht die Filterrohrstrecke nach dem Bohren in die Bohrrohre einbringen und den Ringraum zwischen der Filterrohrstrecke und den Bohrrohren mit Filterkies ausfüllen zu müssen, bevor die Bohrrohre wieder aus dem Bohrloch gezogen werden, ist es ausserdem bekannt (AT-PS 208 305), bei einem geeigneten Bodenaufbau den Boden mit Hilfe der Endverrohrung als Bohrrohre zu durchteufen und den durchteuften Boden im Bereich der Filterrohrstrecke durch diese hindurch zu entsanden, um ein die sonst notwendige Filterkiesfüllung ersetzendes Filterkissen zu erhalten. Ein solches Verfahren ist jedoch wegen der Verwendung der Endverrohrung als Bohrrohre auf die Herstellung von Hauptbohrlöchern beschränkt.
Abgesehen davon bringt es keine Vergrösserung des Fassungsraumes des Brunnens mit sich, weil ja lediglich das notwendige Kiesfilter, das bei herkömmlichen Filterbrunnen durch eine Filterkiesfüllung aufgebaut wird, durch ein natürliches Filterkissen ersetzt wird, das im allgemeinen höheren Anforderungen nicht entsprechen kann.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Filterbrunnen der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, dass sein Fassungsraum ohne Erhöhung der Anzahl der Bohrlöcher vergrössert werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der gegenseitige Achsabstand benachbarter Bohrlöcher grösser als die halbe Summe ihrer Durchmesser ist, dass die Bohrlöcher im Bereich der wasserführenden Schicht in an sich bekannter Weise von je einer entsandeten Zone des gewachsenen Bodens umgeben sind und dass sich die entsandeten Zonen um benachbarte Bohrlöcher überschneiden.
Durch das Entsanden der das Bohrloch unmittelbar umgebenden weiterführenden Schicht kann die jeweils entsandete Zone des gewachsenen Bodens in den Fassungsraum des Filterbrunnens einbezogen werden, weil ja nach der Entsandung in diesen Zonen Bedingungen herrschen, die mit den Strömungsverhältnissen in den mit Filterkies gefüllten Bohrlöchern vergleichbar sind.
Um einen zusammenhängenden Fassungsraum für den Brunnen zu erhalten, genügt es folglich, für eine Überschneidung der um die einzelnen Bohrlöcher vorhandenen entsandeten Zonen zu sorgen, so dass bei einer gegebenen Mächtigkeit der wasserführenden Schicht der Fassungsraum des Brunnens nicht vom Gesamtquerschitt der Bohrlöcher, sondern vom Gesamtquerschnitt der entsandeten Zonen des gewachsenen Bodens abhängt. Bei einer gleichen Anzahl der Bohrlöcher kann somit bei einem erfindungsgemässen Filterbrunnen der Fassungsraum gegenüber einem gattungsgemässen Filterbrunnen erheblich vergrössert werden. Bei vergleichbarem Fassungsraum sind beim erfindungsgemässen Filterbrunnen somit naturgemäss weniger Bohrlöcher als bei einem Filterbrunnen nach dem Stand der Technik erforderlich.
Zum Herstellen eines solchen Filterbrunnens sind die Bohrlöcher mit einem gegenseitigen Achsabstand grösser als die halbe Summe ihrer Durchmesser abzuteufen, wobei der gewachsene Boden um die einzelnen Bohrlöcher im Bereich der wasserführenden Schicht durch die Bohrlöcher zumindest bis zum Entsandungsbereich des jeweils benachbarten Bohrloches bzw. der benachbarten Bohrlöcher entsandet wird, bevor die Filterkiesschicht eingebracht wird. Wegen der Entsandung der weiterführenden Schicht vor dem Einfüllen des Filterkieses brauchen keine zusätzlichen Bohrlöcher zum Entsanden der weiterführenden Schicht gesetzt zu werden, obwohl dies unter Umständen ebenfalls sinnvoll sein kann.
Die Entsandung der wasserführenden Schicht kann mit Hilfe bekannter Entsandungsfilterrohre durchgeführt werden, die vor dem Ziehen der Bohrrohre in das Bohrloch eingebracht werden. Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich allerdings, wenn die Entsandung durch Schlitze eines Bohrrohres hindurch entsprechend dem Bohrfortschritt durchgeführt wird, wobei die Schlitzweite dem Komaufbau der wasserführenden Bodenschicht anzupassen ist, um das Ausschwemmen des Sandes nicht zu behindern und das mit Sand angereicherte Wasser über das Bohrrohr entnehmen zu können.
Die Verwendung geschlitzter Bohrrohre zum Abteufen der Bohrlöcher bringt ausserdem den Vorteil mit sich, dass infolge des Druckausgleiches durch die Bohrrohrschlitze jede Grundbruchgefahr von vornherein ausgeschaltet ist, weil die Wassersäule im Bohrloch dem Wasserspiegel der wasserführenden Schicht entspricht.
Zur Anpassung der Schlitzweite und -verteilung an die jeweiligen Bodenverhältnisse ist allerdings die
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Kenntnis über die Zusammensetzung des Gebirges erforderlich, was zumindest für die einer Erstbohrung folgenden Bohrungen unterstellt werden kann. Für die erste Bohrung trifft dies nur dann zu, wenn an der gleichen Stelle bereits ein alter Brunnen besteht, seit dessen Erstellung die Zusammensetzung der Bodenschicht bekannt ist. Der alte Brunnen kann dabei zweckmässig in den Fassungsraum des neuen Filterbrunnens einbezogen werden.
Bestehen keine Kenntnisse über die zu durchteufenden Bodenschichten, z. B. über die Lage, Kornzusammensetzung und Mächtigkeit der wasserführenden Schicht, so wird das erste Bohrloch durch ein Aufschlussbohren abgeteuft, um in Abhängigkeit von den dabei entnommenen Bodenproben den gegenseitigen Abstand der Bohrlöcher voneinander, die Filterkieskörnung und die Schlitzweite der Bohrrohre für die nachfolgenden Bohrlöcher festzulegen.
Zum Entsanden dieses ersten Bohrloches, das im allgemeinen mittels vollwandiger Bohrrohre abgeteuft wird, können in die vollwandigen Bohrrohre Entsandungsfilterrohre eingesetzt werden, bevor die Bohrrohre gezogen werden, so dass nach dem Ziehen der Bohrrohre über die geschlitzten Entsandungsfiltenohre der Sand aus der das Bohrloch umgebenden weiterführenden Schicht ausgeschwemmt werden kann. Die Schlitzweite undverteilung der Entsandungsrohre kann dabei wieder entsprechend dem festgestellten Bodenaufbau gewählt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Bohrloch und
Fig. 2 einen horizontalen Querschnitt durch einen Filterbrunnen mit grossem Fassungsraum.
Der mit einem Bohrloch zu durchteufende, gewachsene Boden weist einen schichtartigen Aufbau aus einer Humusschicht (1), einer Sandschicht (2), einer Tonschicht (3), einer wasserführenden Schicht (4) und einer wasserundurchlässigen Tonschicht (5) auf. Zum Herstellen eines entsprechenden Bohrloches (6) wird in diesen gewachsenen Boden zwischen der Bodenoberfläche (7) und der Brunnensohle (8) in der wasserundurchlässigen Tonschicht (5) gemäss Fig. 1 ein vollwandiges Bohrrohr (9) eingebracht. Die zeichnerische Darstellung ist allerdings stark vereinfacht, weil üblicherweise das vollwandige Bohrrohr (9) aus mehreren Rohrabschnitten zusammengesetzt ist, wobei je nach Tiefe des Bohrloches (6) mit mehreren Rohrfahrten mit unterschiedlichen Durchmessern gearbeitet wird.
Um eine das Bohrloch (6) umgebende ringförmige Zone (10) im Bereich der wasserführenden Schicht (4) des gewachsenen Bodens entsanden zu können, wird vor dem Ziehen des Bohrrohres (9) und dem Einbringen eines Filterkieses (11) ein Entsandungsfilterrohr (12) in das Bohrrohr (9) eingesetzt, zwischen dem und dem Entsandungsfilterrohr (12) ein Gleitspiel gegeben ist. Dieses Entsandungsfilterrohr (12) weist im Bereich der wasserführenden Schicht (4) Schlitze (13) auf, durch die der Sand in der weiterführenden Zone (10) ausgeschwemmt werden kann, nachdem das Bohrrohr (9) gezogen worden ist. Es versteht sich wohl von selbst, dass das Entsandungsfilterrohr (12) zumindest im Bereich der Schlitze (13) eine erhebliche Wandstärke, beispielsweise von 20 mm, erhalten muss, damit es trotz der Schwächung durch die Schlitze den auftretenden Kräften standhält.
Die Entsandung selbst erfolgt über einen in das Entsandungsfilterrohr (12) eingesetzten, in Fig. 1 strichpunktiert angedeuteten Entsandungskolben (14), durch dessen ruckartiges Heben und Senken die wasserführende Schicht (4) im Umkreis um das Bohrloch (6) entsandet wird. Der Wasserspiegel innerhalb des Bohrloches (6) entspricht dabei jenem der wasserführenden Schicht (4).
Nach dem Entsanden der Zone (10) wird das Bohrloch (6) mit Filterkies (11) (Fig. 2) aufgefüllt und das Entsandungsrohr (12) gezogen. Wie Fig. 2 zeigt, bilden mehrere dieser Bohrlöcher (6) mit ihren entsandeten Zonen (10) in der weiterführenden Schicht (4) den Fassungsraum eines Filterbrunnens, wobei zumindest in ein Bohrloch (6), dem Hauptbohrloch, eine Verrohrung (15) eingesetzt wird, die in üblicher Weise die Filterrohrstrecke zwischen einem Sumpfrohr und einem Aufsatzrohr enthält.
Wegen der sich überschneidenden Entsandungszonen (10) um dieses Hauptbohrloch und um die übrigen dem Hauptbohrloch zugeordneten Nebenbohrlöchern wird ein Filterbrunnen mit einem Fassungsraum erhalten, der über den Gesamtquerschnitt der einzelnen Bohrlöcher (6) weit hinausgeht und durch den Gesamtquerschnitt der entsandeten Zonen (10) bestimmt wird, weil die ineinander übergehenden Entsandungszonen (10) ein natürliches Filtervolumen bilden. Im Rahmen der Erfindung können zwischen den einzelnen Bohrlöchern (6) lichte Weiten zwischen 0, 5 und 1, 0 m durchaus verwirklicht werden.
Zum Entsanden der die Bohrlöcher (6) umgebenden Zonen (10) des gewachsenen Bodens ist bei Kenntnis des Bodenaufbaues der Einsatz gesonderter Entsandungsfilterrohre (12) nicht erforderlich, weil hiefür die Bohrrohre mit entsprechenden Schlitzen versehen werden können. Der geschlitzte Rohrabschnitt der Bohrrohre kann in diesem Fall vorteilhaft unmittelbar dem Schneidschuh folgen, der das untere Ende des Bohrrohres bildet.
Die Entsandung erfolgt vorzugsweise mittels eines Entsandungskolbens (14) unter Pressluftentnahme, wobei das mit Sand angereicherte, durch den Entsandungskolben (14) erfasste Wasser durch die Druckluft nach oben gespült wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Entsandung mit einer zum Bohren ohnehin erforderlichen Schmutzwasserpumpe durchzuführen.
Schliesslich ist auch ein Saugbohrverfahren im Rahmen der Erfindung anwendbar. Da in diesem Fall das Bohren ohne Einsatz eines Bohrrohres erfolgt, wobei die Bohrlochwand hydrostatisch abgestützt wird, genügt es, das Entsandungsfilterrohr in das unverrohrte Bohrloch einzusetzen, danach in der üblichen Weise zu entsanden und das Bohrloch unter gleichzeitigem Ziehen des Entsandungsrohres mit Filterkies aufzufüllen.
Wird ein bereits bestehender Brunnen in einen erfindungsgemässen Filterbrunnen einbezogen, so ergibt sich durch die Entsandung der benachbarten Bohrlöcher automatisch eine Regenerierung des bestehenden
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PATENTANSPRÜCHE 1. Filterbrunnen, bestehend aus wenigstens einem Hauptbohrloch, das eine Verrohrung mit einer Filterrohrstrecke aufweist, und aus dem Hauptbohrloch zugeordneten Nebenbohrlöchem, die zumindest im Bereich der wasserführenden Schicht mit Filterkies gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenseitige Achsabstand benachbarter Bohrlöcher (6) grösser als die halbe Summe ihrer Durchmesser ist, dass die Bohrlöcher (6) im Bereich der wasserführenden Schicht (4) in an sich bekannter Weise von je einer entsandeten Zone (10) des gewachsenen Bodens umgeben sind und dass sich die entsandeten Zonen (10) um benachbarte Bohrlöcher (6)
überschneiden.