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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bewehrungskonstruktion für Abdeckschichten oder
Filterschichten in Wasserbecken, insbesondere Bodenfilter.
Durch geänderte Vorschriften für den Schutz des Grundwassers und gegen scharfe Eingriffe in den natürlichen Wasserkreislauf ist es notwendig, die anfallenden Oberflächenwässer entlang von Verkehrswegen, wie zum Beispiel Strasse und Bahn, zu sammeln, zu reinigen und dem natürlichen Wasserkreislauf wieder zuzuführen.
Dafür hat sich folgende technische Lösung als bestens geeignet herausgestellt:
Die Oberflächenwässer werden gesammelt und über Kanalanlagen in sogenannte Absetz- und angeschlossene Filterbecken eingeleitet. Die Absetzbecken dienen dabei dem Reinigen des Wassers von Schwebstoffen, wie Asphalt-, Reifen- oder Schienenabrieb und Staub. Sie sind zu diesem Zweck mit Dichtungen bzw. abdichtenden Schichten versehen, welche verhindern, dass das Wasser in den Untergrund versickert. Das so vorgereinigte Wasser wird aus den Absetzbecken in die sogenannten Filter- bzw. Versitzbecken eingeleitet, aus denen das Wasser über eingebaute Filterschichten in den natürlichen Untergrund versickern kann. Die Versitzbecken sind entsprechend ohne Abdichtung nach unten ausgeführt.
Als sehr gutes Filtermedium für diverse im Wasser transportierte Schadstoffe (Öle, gelöste
Kunststoffe, usw. ) hat sich speziell dafür zusammengemischter Boden (Humus) mit entsprechendem Bewuchs erwiesen. Deshalb werden die Versitzbecken zusätzlich zu den Filterkiesschichten auch mit einer Schicht aus sogenanntem Bodenfilter ausgekleidet.
Beim Betrieb solcher Anlagen hat sich jedoch gezeigt, dass trotz sehr geringer Neigungen der Beckenböschungen der Bodenfilter oder die bei Bedarf auch abdichtend ausgebildeten Abdeckschichten, besonders wegen des Wasserauftriebs abrutschen können und die angestrebte Filterwirkung damit nicht erzielt wird. Hierdurch werden beim Stand der Technik entsprechend aufwendige Erhaltensmassnahmen notwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine möglichst vielseitig einsetzbare und auch zur Baustelle gut transportierbare Einrichtung zu schafften, die die Abdeckschichten oder Filterschichten in ihrer Position hält.
Dies wird erfindungsgemäss erreicht, indem auf einem grossflächigen unteren Gitter eine Vielzahl dreidimensionaler Distanzelemente befestigt ist, wobei zusätzlich ein oberes grossflächiges Gitter vorgesehen ist, das mit den Distanzelementen ebenfalls verbunden ist.
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Erfindungsgemäss wird durch die dreidimensionale Struktur der Distanzelemente das in die
Bewehrungskonstruktion eingebrachte Material dauerhaft an Ort und Stelle gehalten, sodass das beim Stand der Technik bekannte Abrutschen auch nach längeren Zeiträumen nicht zu beobachten ist. Derartige Bewehrungskonstruktionen sind besonders vielseitig einsetzbar und einfach an die geologischen Gegebenheiten vor Ort anzupassen. Darüber hinaus lassen sie sich gut transportieren, da die unteren Gitter, die oberen Gitter und die Distanzelemente getrennt voneinander zur Baustelle geschafft und dort je nach den örtlichen Gegebenheiten zur erfindungsgemässen Bewehrungskonstruktion zusammengesetzt werden können. Hierzu sieht eine günstige Variante vor, dass die Distanzelemente mit Klammern mit dem unteren und/oder mit dem oberen Gitter verbindbar sind.
Bei den erfindungsgemässen Distanzelementen ist es wichtig, dass diese eine in alle
Raumrichtungen ausgedehnte Struktur haben, durch die das in die Bewehrungskonstruktion einbringbare Filter- oder Abdichtmaterial gehalten wird. Günstige Ausführungsformen sehen vor, dass mindestens ein Distanzelement wellenförmig gebogen ist. Hierfür können zum
Beispiel aus dem Betonbau bekannte Distanzstreifen, welche in Wellenform hergestellt sind, verwendet werden. Eine andere Alternative sieht vor, dass mindestens ein Distanzelement ein Gitterträger ist. Entsprechende Gitterträger sind ebenfalls aus dem Betonbau bekannt.
Die Höhe der Distanzstreifen kann entsprechend der gewünschten Mächtigkeit der Bewehrungskonstruktion gewählt werden. Zum Füllen der Bewehrungskonstruktion stehen verschiedenste Abdeck- oder Filtermaterialien zur Verfügung, welche gemäss dem jeweiligen Zweck ausgewählt bzw. in ihrer Korngrössenverteilung zusammengemischt werden können.
Generell ist es günstig, dass die Bewehrungskonstruktion zwischen dem oberen und dem unteren Gitter zumindest zum Teil mit klastischem Sedimentmaterial, vorzugsweise mit Ton und/oder Sand und/oder Kies und/oder Boden, füllbar ist. Soll eine Abdichtung erzielt werden, so werden vorwiegend tonige bzw. schluffige Materialien verwendet. Soll eine Filterwirkung erzielt werden, so wählt man die Korngrössenverteilung des Füllmaterials im Bereich grösserer Korngrössen. Es empfiehlt sich für Filtermaterialien im Wesentlichen sandige bis kiesige Böden zu verwenden, welche, wie eingangs bereits erwähnt, auch einen gewissen Boden- bzw. Humusanteil haben können.
Um das Ausschwemmen des feinkörnigeren Anteils aus dem Abdeck- oder Filtermaterial zu verhindern, sieht eine günstige Ausführungsvariante vor, dass zwischen dem Füllmaterial und dem oberen und/oder dem unteren Gitter vorzugsweise jeweils ein Geotextil oder ein Geogitter angeordnet ist. Als Geotextil kann zum Beispiel ein Kunststoffvlies mit ca. 150 bis
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250 Gramm pro Quadratmeter Flächengewicht gewählt werden. Beim Geogitter sind günstigerweise Ausführungsvarianten mit sehr kleinen Maschen von zum Beispiel 5 mal
5 mm vorzusehen. Bei der Wahl des Geogitters oder Geotextils ist im allgemeinen auf die gewünschten hydraulischen Eigenschaften der durch die Bewehrungskonstruktion gehaltenen Schicht sowie auf deren Korngrössenverteilung Bedacht zu nehmen.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine erste erfindungsgemässe Ausführungsvariante in teilweiser geschnittener
Darstellung mit wellenförmigen Distanzelementen,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsvariante mit Gitterträgem als Distanzelementen,
Fig.3 einen vertikalen Schnitt durch ein auf einer Böschung aufliegendes
Ausführungsbeispiel und
Fig.4 eine Detailansicht zur Befestigung der Bewehrungskonstruktion in einem
Einbindegraben.
Gemäss den gezeigten Ausführungsbeispielen wird klastisches Sedimentmaterial 2 mit der dreidimensionalen Bewehrungskonstruktion, befestigt mit Tragseilen und/oder Nägeln, in das
Becken hineingehängt. Die Bewehrungskonstruktionen der gezeigten Ausführungsbeispiele weisen ein unteres Gitter 1 sowie ein oberes Gitter 4 auf. Zwischen diesen beiden Gittern 1, 4 sind die Distanzelemente 3 angeordnet, welche das obere Gitter 4 tragen und damit zum einen die beiden Gitter 1,4 entsprechend der gewünschten Mächtigkeit 16 auf Distanz halten und zum anderen das Abrutschen des klastischen Sedimentmaterials 2 bzw.
Bodenfilters verhindern. In Fig. 1 ist ein wellenförmiges Distanzelement 3 vorgesehen. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der dreidimensionale Gitterträger als Distanzelemente 3 eingesetzt sind. In beiden Fällen werden die Distanzelemente 3 mit den beiden Gittern 1 und 4 verklammert, wodurch sich ein stabiler Verbund ergibt. Der untere Abschluss der Bewehrungskonstruktion erfolgt in einer einfachen Ausführungsvariante, wie dargestellt, durch das Umschlagen des unteren Gitters 1. Je nach Kornzusammensetzung des klastischen Sedimentmaterials 2 wird zusätzlich ein Geotextil oder Geogitter 5 vorgesehen.
Dieses umgreift günstigerweise die gesamte Schicht aus klastischem Sedimentmaterial 2.
Sie kann aber auch nur bereichsweise angeordnet oder ganz weggelassen sein. Je nachdem, ob die Bewehrungskonstruktion in einem Absetzbecken oder einem Versitzbecken eingesetzt wird, liegt sie eventuell direkt auf einer Abdichtschicht 7 auf. Der Pfeil 8 zeigt das
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Einfallen der geneigten Oberfläche, auf der die erfindungsgemässe Bewehrungskonstruktion aufliegt.
Als oberes Gitter 4 und/oder unteres Gitter 1 können vorzugsweise flexible Drahtgeflechte verwendet werden. Diese können zum Beispiel mit doppelt verdrillter Sechseckmasche aus speziell verzinktem Stahldraht mit Kunststoffmantel hergestellt sein und eine Maschenweite von 6 cm mal 8 cm oder 8 cm mal 10 cm und eine Drahtstärke von 2,2 mm bis 2,7 mm (Anteil Stahl ohne Kunststoffmantel) aufweisen. Ergänzend oder alternativ zum Drahtgeflecht kann als Gitter auch ein knotensteifes Geogitter aus Vollkunststoff verwendet werden.
Solche Geogitter werden zum Beispiel aus Polyethylen hoher Dichte (PEHD) mit rechteckigen oder länglichen Maschen hergestellt.
Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel, welches auf einem Hang aufliegt. Die gezeigte Variante weist eine Länge 11von ca. 6,5 m auf. Dies ist jedoch nur ein Beispiel, da die erfindungsgemässe Bewehrungskonstruktion in ihrer Dimensionierung sehr variabel an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden kann.
Bei der Befestigung der Bewehrungskonstruktion ist grundsätzlich zu unterscheiden, ob sie zum Halten einer wasserdurchlässigen Filterschicht oder zum Halten einer abdichtenden
Abdeckschicht verwendet wird und ob der Untergrund wasserdurchlässig oder abgedichtet ausgebildet ist. Ist eine Durchlässigkeit für Wasser vorgesehen, kann die
Bewehrungskonstruktion auf die Böschungsfläche eines Versitzbeckens aufgelegt und anschliessend mit beim Stand der Technik bekannten Erdnägeln mit der Böschungsfläche vernagelt werden. Handelt es sich jedoch um ein Absetzbecken mit einer wasserdichten Schicht, so ist das direkte Vernageln der Bewehrungskonstruktion mit den darunter liegenden Schichten nicht vorgesehen, da sonst die Abdichtung 7 des Beckens in ungewünschter Weise perforiert würde.
In diesem Fall empfiehlt es sich, die Bewehrungskonstruktion in das Becken frei hineinzuhängen und lediglich an der Böschungsoberkante, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, zu verankern.
Hierzu sieht die in Fig. 4 im Detail dargestellte bevorzugte Variante vor, dass die Bewehrungskonstruktion bereichsweise unter der Oberfläche in einem sogenannten Einbindegraben 10 angeordnet und befestigt ist. In den Einbindegraben 10 werden die Gitter 1,4 und - falls vorhanden - Geotextilien oder Geogitter 5 eingelegt, um ein Tragseil 14 umgeschlagen und anschliessend aneinander verklammert. Dieses Seil 14 wird wiederum mit Erdnägeln 9 fixiert. Anschliessend wird der Einbindegraben 10 wieder zugeschüttet. Im
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dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Graben 10 eine untere Länge 13 und eine Tiefe
12 von jeweils einem halben Meter auf.
Bei dem Einbau einer erfindungsgemässen Bewehrungskonstruktion gemäss der gezeigten
Ausführungsbeispiele kann wie folgt vorgegangen werden:
Zunächst wird der Einbindegraben 10 an der Böschungsoberkante ausgehoben.
Anschliessend werden vorzugsweise zwei Tragseile 14 auf der Sohle des Einbindegrabens
10 ausgelegt. Dann erfolgt die Ermittlung der notwendigen Länge des unteren Gitters 1.
Diese berechnet sich aus der Summe der schrägen Länge 11, dem Umschlag am Tragseil
14 (ca. 1 m), der Mächtigkeit 16 der Schicht aus klastischem Sedimentmaterial 2 und dem
Umschlag an der Stirnseite 15 (ca. 1 m). Nach dem Auslegen des unteren Gitters 1, welches in der Regel in Form zusammengerollter Netzbahnen auf die Baustelle transportiert wird, auf der Beckenböschung wird dieses um das Tragseil 14 umgeschlagen und verklammert (mindestens 10 Klammern pro Quadratmeter Netzumschlag). Bei nicht ebenen Oberflächen bzw. im Bereich der Beckenrundungen sind die Netzbahnen entsprechend der vorliegenden
Geometrie keilförmig zu überlappen, wobei an der Oberkante der Böschung die Überlappung noch mindestens eine Maschenweite betragen muss. Nach dem Auslegen des unteren
Gitters 1 werden die einzelnen Netzbahnen mit hochfesten Stahlklammem verbunden.
Anschliessend erfolgt die Ermittlung der notwendigen Länge des auf dem unteren Gitter 1 bei
Bedarf anzuordnenden Geotextils oder Geogitters 5. Diese berechnet sich aus der Summe der schrägen Länge 11, der Mächtigkeit 16 der Schicht aus klastischem Sedimentmaterial 2 und dem Umschlag an der Stirnseite 15 (ca. 1 m). Dann sind die Distanzelemente 3 entsprechend der Neigung der Böschung und der Art des zu sichernden klastischen Sedimentmaterials 2 (Boden, Kies usw. ) im seitlichen Abstand von ca. 0,7 bis 1,2 m anzuordnen und mit dem unteren Gitter 1 durch das eingelegte Geotextil oder Geogitter 5 hindurch mit hochfesten Klammern 6 zu verbinden. Das untere Gitter 1 sowie das eventuell vorhandene Geotextil oder Geogitter 5 werden anschliessend an der unteren Stirnseite 15 über die Distanzelemente 3 umgeschlagen und entsprechend verklammert.
Dadurch erübrigt sich der Einsatz einer Stirnschalung während der Bauphase.
Nach Abschluss dieser Schritte kann das Einbringen des klastischen Sedimentmaterials 2 erfolgen. Hierzu wird vor Montage des oberen Gitters 1 sowie des bei Bedarf vorgesehenen oberen Geotextils oder Geogitters 5 die Bewehrungskonstruktion mit dem gemäss den Anforderungen ausgewählten klastischen Sedimentmaterial 2 aufgefüllt. Dies ist
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entsprechend zu verdichten und auf die Oberkante der Distanzelemente 3 abzuziehen bzw. abzurichten. Beim Einbau des klastischen Sedimentmaterials 2 ist auf entsprechende
Sorgfalt zu achten. So bringt zum Beispiel nur bestens ausgewähltes und bestens eingebautes klastisches Sedimentmaterial 2 die notwendige Funktionstüchtigkeit und
Dauerhaftigkeit eines Bodenfilters.
Nach dem Einbau des klastischen Sedimentmaterials 2 werden die notwendigen Längen des oberen Geotextils oder Geogitters 5 sowie der oberen
Gitterschicht 4 aus der schrägen Länge 11 und dem Umschlag am Tragseil 14 (ca. 1 m) bestimmt. Nach dem Auflegen dieser beiden Schichten 4 und 5 wird die obere Gitterschicht 4 mit hochfesten Klammern 6 an den Obergurten der Distanzelemente 3 und durch das eventuell vorhandene Geotextil oder Geogitter 5 hindurch geklammert. Währendessen wird das obere Gitter 4 nach unten und nach oben gespannt. Zur Rekultivierung der Flächen wird die fertige Konstruktion mit Gräsern, Kräutern oder dergleichen durch Einsaat begrünt. Die
Fertigstellung der oberen Befestigung im Einbindegraben 10 erfolgt gemäss Fig. 4.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können neben den gezeigten dreidimensionalen Distanzelementen 3 auch andere dreidimensionale Strukturen eingesetzt werden. Auch bei der Auswahl des klastischen Sedimentmaterials 2 bestehen weitere, in den Ausführungsbeispielen nicht explizit genannte Möglichkeiten. So kann die Bewehrungskonstruktion zum Beispiel auch zur Verhinderung von Erosion und Abtragung oder zur Stabilisierung von Hängen verwendet werden, wenn anstatt des feinkörnigen Sedimentmaterials grobe Schotter oder Bruchsteine verwendet werden. Bei solchen Ausführungsformen kann dann das Geotextil bzw. Geogitter 5 entfallen, wenn die Maschenweite des oberen und des unteren Gitters 1, 4 entsprechend kleiner als die Grösse der einzelnen Bruchsteine gewählt wird.
In der Anwendung existieren darüber hinaus weitere Möglichkeiten. Eine günstige hiervon sieht vor, dass die Erfindung auch zum Halten von Bodenschichten auf mit Dichtungen versehenen Mülldeponien und Abraumhalden mit anstehenden steileren Böschungen verwendet wird.