AT400597B

AT400597B - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A HORIZONTAL FILTER FOUNTAIN

Info

Publication number: AT400597B
Application number: AT0115394A
Authority: AT
Original assignee: Reisinger Franz
Priority date: 1994-06-09
Filing date: 1994-06-09
Publication date: 1996-01-25
Also published as: DE19516438A1; ATA115394A; DE19516438C2

Description

AT 400 597 BAT 400 597 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Horizontalfilterbrunnens mit einem vertikalen Pumpschacht, einem Filterkörper aus in den Boden eingebrachtem Filtermaterial und wenigstens einem innerhalb des Filterkörpers verlaufenden horizontalen Filterrohr sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens. 5 Bisher werden Horizontalfilterbrunnen mit eingebautem Filterkörper in offener Bauweise hergestellt, wobei Filterschlitze zum Verlegen der Filterrohre und zum Einbringen des Filterkörpers ausgebaggert werden, was zeitraubend, arbeitsintensiv, durch den notwendigen Einsatz von Spundwänden aufwendig und wegen der Wasserhaltung umständlich und unangenehm ist. Dazu kommt noch, daß diese offene Bauweise die erreichbare Brunnentiefe begrenzt und zwar bei einer maximalen Tiefe von etwa 12 m, so daß der io Einsatzbereich der Horizontaifilterbrunnen beschränkt bleibt.The invention relates to a method for producing a horizontal filter well with a vertical pump shaft, a filter body made of filter material introduced into the ground and at least one horizontal filter tube running inside the filter body, and to an apparatus for performing this method. 5 So far, horizontal filter wells with built-in filter bodies have been manufactured in an open design, with filter slots for laying the filter tubes and for inserting the filter body being excavated, which is time-consuming, labor-intensive, time-consuming due to the necessary use of sheet pile walls, and cumbersome and unpleasant because of the water drainage. In addition, this open design limits the depth of the well that can be reached, namely at a maximum depth of about 12 m, so that the range of use of the horizontal filter well remains limited.

Gemäß der GB-A 2 067 233 wurde auch schon vorgeschlagen, von einem vertikalen Pumpschacht aus durch Wanddurchführungen der Schachtwandung hindurch horizontale Filterrohre direkt in die wasserführenden Bodenschichten vorzudrücken, wobei die Filterrohre aus einzelnen Rohrstücken Stück für Stück zusammengesetzt werden. Dieses Verfahren läßt sich allerdings nur bei wenigen lockeren Bodenarten 15 anwenden und ist wegen der hohen Vortriebskräfte im radialen Einsatzbereich um den Pumpschacht recht beschränkt. Die fehlenden speziellen Filterkörper machen außerdem die Filterwirkung von den jeweiligen Bodeneigenschaften abhängig und begrenzen den Einzugsbereich des Brunnens, und nicht zuletzt kann das Eindringen von Wasser in den Schacht beim Rohrvortrieb durch die Dichtungen der Wanddurchführungen nicht verhindert werden, was zwangsweise ein ungewolltes Ausspülen der Bodenschichten mit sich 20 bringt und eine Wasserhaltung erfordert. Daran ändern auch nichts die umständlichen zusätzlichen Abdichtmaßnahmen, wie wasserlösliche Außenhüilen für die Filterrohre oder in die Filterrohre einschiebbare, gelenkige Dichtungsstangen, die nach dem Verlegen wieder zu entfernen sind, welche Maßnahmen den Herstellungsaufwand erhöhen und sich in der Praxis nicht bewähren konnten.According to GB-A 2 067 233, it has also already been proposed to press horizontal filter tubes directly into the water-bearing floor layers from a vertical pump shaft through wall ducts of the shaft wall, the filter tubes being assembled piece by piece from individual pipe pieces. However, this method can only be used with a few loose soil types 15 and is quite limited due to the high driving forces in the radial application area around the pump shaft. The lack of special filter bodies also make the filter effect dependent on the respective soil properties and limit the catchment area of the well, and last but not least, the penetration of water into the shaft during pipe jacking cannot be prevented by the seals of the wall ducts, which inevitably leads to unwanted rinsing of the floor layers brings 20 and requires drainage. The cumbersome additional sealing measures, such as water-soluble outer sleeves for the filter tubes or articulated sealing rods that can be inserted into the filter tubes, do not change that, which have to be removed after installation, which measures increase the production effort and have not proven themselves in practice.

Wie die AT-PSen 324 233 und 389 135 zeigen, ist es bei der Herstellung von Vertikalfilterbrunnen auch 25 schon bekannt, durch Bodenbohrung'en Filtermaterial zum Aufbau eines Filterkörpers in den Bereich der wasserführenden Schichten einzübringen, doch lassen sich diese Filterkörper bisher nur mit vertikal verlaufenden Filterrohren kombinieren. In der AT-PS 387 814 ist weiters zur Steigerung der Ergiebigkeit ein Filterbrunnen beschrieben, bei dem in der Filterkiesfüllung der vertikalen Bodenbohrungen ein rohrförmiger Filterkörper mit gegenüber der Filterkiesfüllung größerer Wasserdurchlässigkeit eingebettet ist. Diese die 30 Filterkörper bildenden Rohrstücke können nicht vom Hauptbohrloch aus verlegt werden, sondern müssen im Zuge der Errichtung des Bodenfilters beim Einbringen der Filterkiesfüllungen vertikal von oben in die Nebenbohrlöcher ausgelegt werden, womit sich kein Hinweis auf eine Verbesserung der Herstellung von Horizontaifilterbrunnen ergibt.As the AT-PSs 324 233 and 389 135 show, it is already known in the manufacture of vertical filter wells 25 to introduce filter material through the bottom bores to build up a filter body in the area of the water-bearing layers, but so far these filter bodies can only be used vertically Combine running filter tubes. In AT-PS 387 814 a filter well is further described to increase the yield, in which a tubular filter body is embedded in the filter gravel filling of the vertical bottom bores with greater water permeability than the filter gravel filling. These pieces of pipe, which form the 30 filter bodies, cannot be laid from the main borehole, but must be laid vertically into the secondary boreholes from above when the filter gravel fillings are introduced, which means that there is no indication of an improvement in the production of horizontal filter wells.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art 35 anzugeben, das eine rationelle Herstellung von Horizontaifilterbrunnen ermöglicht und den Einsatzbereich dieser Horizontaifilterbrunnen von der Tiefe der wasserführenden Schichten weitgehend unabhängig macht.The invention is therefore based on the object of specifying a method of the type 35 described at the outset which enables rational production of horizontal filter wells and makes the area of application of these horizontal filter fountains largely independent of the depth of the water-bearing layers.

Außerdem soll eine Vorrichtung zum zweckmäßigen Durchführen dieses Verfahrens geschaffen werden.In addition, a device for the expedient implementation of this method is to be created.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zuerst der Pumpschacht und in an sich bekannter Weise mittels Bodenbohrungen der Filterkörper vorgefertigt werden, worauf dann das Filterrohr vom 40 Pumpenschacht aus durch eine einer Wanddurchführung der Schachtwandung zugeordnete Schleuse in. den Filterkörper vorgetrieben wird, indem in ebenfalls an sich bekannter Weise ein konisches Kopfstück und daran anschließend zu einem Filterrohrstrang zusammensetzbare Rohrstücke Stück für Stück vorgedrückt und zu einem Filterrohr mit an die Länge des Filterkörpers in Rohrstrangrichtung angepaßter Länge hintereinandergereiht werden. 45 Zur Herstellung eines Horizontalfilterbrunnens mit eigebautem Filterkörper braucht nicht mehr auf eine offene Bauweise mit all ihren Nachteilen zurückgegriffen zu werden, sondern es genügt, einen Pumpschacht auszuheben und ihn wasserdicht mit Betonringen od. dgi. auszukleiden. Hierauf wird in radialer Richtung zum Pumpschacht durch aneinandergereihte Bodenbohrungen Kies od. dgl. Filtermaterial in den Boden eingebracht und ein sich über die gewünschte Länge und Tiefe erstreckender Filterkörper ähnlich 50 wie bei der Herstellung von Vertikalfilterbrunnen ausgebildet. Dann lassen sich bereits die horizontalen Filterrohre verlegen, indem sie durch die vorbereiteten Wanddurchführungen und eine Schleuse vom Pumpschacht aus in Längserstreckung der Filterkörper vorgetrieben werden. Die Filterrohre sind dazu aus einzelnen Rohrstücken zusammengesetzt, welche Rohrstücke über Steckverbindungen aneinandergereiht werden. Beginnend mit einem konischen Kopfstück können so Rohrstück für Rohrstück in den Filterkörper 55 vorgedrückt werden, bis ein Filterrohr einer dem Filterkörper entsprechenden Länge entstanden ist. Durch die Schleuse wird ohne zusätzliche Maßnahmen oder Abdichtungen der Filterrohre ein Wassereindringen in den Pumpschacht während des Vortreibens der Rohrstückes vermieden, so daß die gesamte Brunnenherstellung ohne Wasserhaltung möglich ist. Wegen der fehlenden Spundwände und der tiefenmäßig kaum 2The invention solves this problem by first prefabricating the pump shaft and in a manner known per se by means of bottom bores of the filter body, whereupon the filter tube is driven into the filter body from the pump shaft through a lock assigned to a wall passage of the shaft wall by also in in a manner known per se, a conical head piece and then pipe pieces which can be assembled into a filter pipe string are pushed forward piece by piece and lined up in series to form a filter pipe with a length adapted to the length of the filter body in the pipe string direction. 45 To produce a horizontal filter well with a built-in filter body, it is no longer necessary to use an open design with all of its disadvantages, rather it is sufficient to lift a pump shaft and waterproof it with concrete rings or the like. to undress. Then gravel or the like. Filter material is introduced into the ground in the radial direction to the pump shaft through lined-up bottom bores and a filter body extending over the desired length and depth is formed in a manner similar to that in the production of vertical filter wells. Then the horizontal filter tubes can already be installed by driving them through the prepared wall ducts and a lock from the pump shaft in the longitudinal direction of the filter body. For this purpose, the filter tubes are composed of individual tube pieces, which tube pieces are strung together via plug connections. Starting with a conical head piece, pipe piece by pipe piece can thus be pressed into the filter body 55 until a filter pipe of a length corresponding to the filter body has been created. The lock prevents water from penetrating into the pump shaft while the pipe section is being advanced without additional measures or sealing of the filter tubes, so that the entire well production is possible without water retention. Because of the missing sheet piling and the depth of the barely 2

AT 400 597 B beschränkten Erdbohrungen können Horizontalfilterbrunnen praktisch beliebiger Tiefe hergestellt werden, wobei je nach den örtlichen Gegebenheiten ein oder mehrere Filterrohre übereinander in den Filterkörper eintreibbar sind und auch Filterkörper in verschiedenen Richtungen vorbereitet werden können. Da zuerst die Filterkörper eingebracht und dann erst die Filterrohre in die Filterkörper vorgetrieben werden, bereitet das Vortreiben dieser Filterrohre kaum Schwierigkeiten und läßt sich mit Hilfe eines konischen Kopfstückes, das das relativ lockere Filtermaterial verdrängt, schnell und aufwandsarm durchführen.AT 400 597 B restricted earth bores, horizontal filter wells of practically any depth can be produced, whereby, depending on the local conditions, one or more filter tubes can be driven one above the other into the filter body and filter bodies can also be prepared in different directions. Since the filter body is first inserted and only then the filter tubes are driven into the filter body, the advancement of these filter tubes presents hardly any difficulties and can be carried out quickly and with little effort with the aid of a conical head piece that displaces the relatively loose filter material.

Bei einer vorteilhaften Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens sind ein unter Zwischeneinsatz eines Schiebers an der Wanddurchführung ansetzbares Schleusenrohr zur Aufnahme jeweils eines Rohrstückes sowie ein im Pumpschacht abstützbarer Pressenrahmen mit einem hydraulisch betätigbaren Preßkolben zum Vortreiben der Rohrstücke vorgesehen, wobei der Preßkolben vom offenen Einschubende des Schleusenrohres her unter Anlage an einer Umfangsdichtung in das Schleusenrohr einschiebbar ist. Durch das Zusammenwirken von Schieber und Schleusenrohr einerseits und Preßkolben anderseits können die einzelnen Rohrstücke des Filterrohres schnell und mit wenigen Handgriffen in den Filterkörper vorgetrieben werden, wobei ein Eindringen von Wasser in den Pumpschacht unterbleibt. So lassen sich Filterrohre praktisch beliebiger Länge in den Filterkörper vortreiben, und zwar unabhängig davon, in welcher Tiefe ein solcher Rohrvorschub erfolgt, so daß praktisch für die Herstellung eines Horizontalfilterbrunnens hinsichtlich Länge und Tiefe keine Grenzen mehr gesetzt sind.In an advantageous device for carrying out the method, a lock tube can be attached to the wall leadthrough, with the interposition of a slide, and a press frame, which can be supported in the pump shaft, with a hydraulically actuated plunger for advancing the tube pieces, the plunger coming from the open insertion end of the lock tube can be inserted into the lock tube under contact with a peripheral seal. Due to the interaction of the slide and lock tube on the one hand and the plunger on the other hand, the individual tube sections of the filter tube can be driven into the filter body quickly and in a few simple steps, water not penetrating into the pump shaft. Thus, filter tubes of practically any length can be driven into the filter body, regardless of the depth at which such a tube feed takes place, so that there are practically no limits to the length and depth for the production of a horizontal filter well.

Eine einfache und robuste Konstruktion ergibt sich, wenn der Preßkolben an einem Preßjoch angelenkt ist, an dem beiderends am Pressenrahmen abgestützte Hydrauliktriebe angreifen, wodurch eine symmetrische Belastung des Preßkolbens und damit eine gute Preßkolbenführung bei entsprechend leistungsstarker Hydraulikbeaufschlagung gewährleistet ist.A simple and robust construction results when the plunger is articulated to a press yoke on which hydraulic drives supported on both ends of the press frame act, whereby a symmetrical loading of the plunger and thus a good plunger guide with correspondingly powerful hydraulic loading is ensured.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung näher veranschaulicht, die den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines Horizontalfilterbrunnens in einer schematischen, teilgeschnittenen Draufsicht zeigt.The object of the invention is illustrated in more detail in the drawing, which shows the use of a device according to the invention for producing a horizontal filter well in a schematic, partially sectioned top view.

Zur Herstellung eines Horizontalfilterbrunnens wird zuerst ein Pumpschacht 1 ausgehoben und mit einer Schachtwandung 2 aus Betonringen od. dgl. wasserdicht ausgekleidet. Dann wird in radialer Richtung vom Pumpschacht 1 aus der Filterkörper 3 vorgefertigt, indem durch aneinandergereihte, sich tangential berührende oder überlappende Bodenbohrungen Kies od. dgl. Filtermaterial 4 in den Bereich der wasserführenden Bodenschichten 5 eingebracht wird. Nun können vom Pumpschacht 1 aus in Richtung der radialen Längserstreckung des Filterkörpers 3 die gewünschten horizontalen Filterrohre 6 verlegt werden, wozu das Filterrohr 6 aus einzelnen Rohrstücken 7 besteht. Die über geeignete Steckverbindungen 8 zusammensetzbaren Rohrstücke 7 werden dabei hinter einem konischen Kopfstück 9 Stück für Stück durch eine Wanddurchführung 10 der Schachtwandung 2 hindurch in den Filterkörper 3 vorgetrieben. Für diesen Rohrvortrieb gibt es eine Vorrichtung 11, die aus einem sich in der Schachtwandung 2 abstützenden Pressenrahmen 12 und einem hydraulisch betätigbaren Preßkolben 13 besteht, wobei am Preßkolben 13 über ein Preßjoch 14 zwei am Pressenrahmen 12 angreifende Hydrauliktriebe 15 angelenkt sind. Dem Preßkolben 13 ist ein Schleusenrohr 16 zugeordnet, das wandungsseitig an einem an der Wanddurchführung 10 angesetzten Schieber 17 angeflanscht ist und an der schieberabgewandten Seite ein offenes Einschubende 18 mit einer umlaufenden Umfangsdichtung 19 aufweist. Zum Vortreiben eines Filterrohres 6 braucht daher lediglich das Kopfstück 9 und dann jeweils Rohrstück 7 auf Rohrstück 7 durch das Einschubende 18 bei geschlossenem Schieber 17 in das Schleusenrohr 16 eingeschoben zu werden, wozu der Preßkolben 13 in seiner zurückgezogenen, gegebenenfalls seitlich weggeschwenkten Freigabestellung sich befindet, worauf der Preßkolben 13 in Preßposition gebracht und durch Beaufschlagung der Hydrauliktriebe 15 nach dem Öffnen des Schiebers 17 in das Schleusenrohr 16 einfährt. Der Preßkolben 13 legt sich dabei dichtend an die Umfangsdichtung 19 an und verhindert ein Eindringen von Wasser aus den bereits vorgetriebenen Filterrohrstücken in den Pumpschacht. Das aus dem Schieusenrohr 16 mittels des Preßkolbens 13 vorgedrückte Rohrstück 7 wird über seine Steckverbindung 8 an das zuvor eingeschobene Rohrstück angesetzt und treibt durch die Vorpreßkraft des Preßkolbens 13 den bereits vorgedrückten Rohrstrang um die Rohrstücklänge vorwärts, bis das Rohrstuck aus dem Schleusenrohr 16 bis hinter den Schieber 17 vorgedrückt ist. Nun wird der Preßkolben 13 zurückgezogen und der Schieber 17 geschlossen, wobei ein Auslaßhahn 20 für eine Entwässerung bzw. Belüftung des Schleusenrohres 16 sorgt. Nach dem Herausziehen des Preßkolbens 13 und sein Verschwenken in die Freigabestellung kann das nächste Rohrstück 7 in das Schieusenrohr 16 eingeführt und der Vorgang wiederholt werden, wodurch sich praktisch beliebig lange Filterrohre 6 in einem Trockenverfahren verlegen lassen.To produce a horizontal filter well, a pump shaft 1 is first excavated and lined with a shaft wall 2 made of concrete rings or the like. The filter body 3 is then prefabricated in the radial direction from the pump shaft 1, in that gravel or the like. Filter material 4 is introduced into the region of the water-bearing floor layers 5 through lined-up, tangentially touching or overlapping bottom bores. The desired horizontal filter tubes 6 can now be laid from the pump shaft 1 in the direction of the radial longitudinal extent of the filter body 3, for which purpose the filter tube 6 consists of individual tube pieces 7. The pipe pieces 7 which can be assembled via suitable plug connections 8 are driven behind a conical head piece 9 piece by piece through a wall duct 10 of the shaft wall 2 into the filter body 3. For this pipe jacking there is a device 11 which consists of a press frame 12 supported in the shaft wall 2 and a hydraulically actuated plunger 13, two hydraulic drives 15 acting on the press frame 12 being articulated on the plunger 13 via a press yoke 14. A lock tube 16 is assigned to the plunger 13, which is flanged on the wall side to a slide 17 attached to the wall bushing 10 and has an open insertion end 18 with a circumferential peripheral seal 19 on the side facing away from the slide. To advance a filter tube 6, therefore, only the head piece 9 and then each tube piece 7 on tube piece 7 need to be inserted through the insertion end 18 into the lock tube 16 with the slide 17 closed, for which purpose the plunger 13 is in its retracted, possibly laterally pivoted release position, whereupon the plunger 13 is brought into the pressing position and, by actuating the hydraulic drives 15 after opening the slide 17, it enters the lock tube 16. The plunger 13 seals against the circumferential seal 19 and prevents water from entering the filter tube pieces that have already been driven into the pump shaft. The pipe section 7, which is pushed out of the sluice tube 16 by means of the plunger 13, is attached to the previously inserted pipe section via its plug connection 8 and, by means of the pre-pressing force of the plunger 13, drives the pipe string which has already been pushed forward by the length of the pipe section, until the pipe section out of the sluice pipe 16 behind Slider 17 is pressed. Now the plunger 13 is retracted and the slide 17 is closed, an outlet valve 20 providing for drainage or ventilation of the lock tube 16. After pulling out the plunger 13 and pivoting it into the release position, the next pipe section 7 can be inserted into the Schieusenrohr 16 and the process repeated, whereby filter tubes 6 of practically any length can be laid in a drying process.

Durch die Herstellung eines Filterkörpers 3 mittels Erdbohrungen einerseits und auf Grund der Möglichkeit, die horizontalen Filterrohre 6 vom Pumpschacht 1 aus in die Filterkörper 3 vorzutreiben, läßt sich ein Horizontalfilterbrunnen rationell und ohne Wasserhaltung setzen, wobei es für die Brunnentiefe und die Zahl und Länge der Horizontalfilterrohre bzw. der Filterkörper theoretisch kaum eine Grenze gibt. 3By producing a filter body 3 by means of earth bores on the one hand and because of the possibility of driving the horizontal filter tubes 6 from the pump shaft 1 into the filter body 3, a horizontal filter well can be set rationally and without water retention, it being the well depth and the number and length of the Horizontal filter tubes or the filter body theoretically gives almost no limit. 3rd

Claims

A method for producing a horizontal filter well with a vertical pump shaft, a filter body made of filter material introduced into the ground and at least one horizontal filter tube running inside the 5 filter body, characterized in that first the pump shaft (1) and in itself In a known manner, the filter body (3) is prefabricated by means of bottom bores, whereupon the filter tube (6) is driven into the filter body (3) from the pump shaft (1) through a lock assigned to a wall duct (10) of the shaft wall (2) by in Also known per se, a conical head piece (9) and then pipe pieces (7) which can be assembled to form an io filter pipe string are pushed forward piece by piece and are lined up in series to form a filter pipe (6) with a length adapted to the length of the filter body in the pipe string direction.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that a 15 with the interposition of a slide (17) on the wall leadthrough (10) attachable seeding tube (16) for receiving one piece of pipe (7) and one in the pump shaft (1) Supportable press frame (12) with a hydraulically actuated plunger (13) for advancing the pipe sections (7) are provided, the plunger (13) from the open insertion end (18) of the lock pipe (16) in contact with a peripheral seal (19) in the lock tube (16) can be pressed in. 20th

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the plunger (13) is articulated on a press yoke (14), on which both ends of the press frame (12) supported hydraulic drives (l5) attack 25 Hiezu 1 sheet drawings 30 35 40 45 '50th 4 55