DD203349A1

DD203349A1 - METHOD FOR THE LOCKING OF GROUNDWATER FLUIDS BY MEANS OF PNEUMATIC FOUNTAIN GALLERY

Info

Publication number: DD203349A1
Application number: DD23216181A
Authority: DD
Inventors: Frank Loebnitz
Original assignee: Frank Loebnitz
Priority date: 1981-07-29
Filing date: 1981-07-29
Publication date: 1983-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches auf dem Gebiet der Hydrogeologie, insbesondere zur Freihaltung offener Baugruben von Grundwasser, angewendet werden kann. Es ist das Ziel der Erfindung, eine wirksame Absperrung von Grundwasserzufluessen zu Baugruben bei geringen Invest- und Betriebskosten zu erreichen. Das Wesen der Erfindung besteht in der Verdraengung des einer Baugrube zuflieszenden Wassers mittels Druckluft. Diese Druckluft wird ueber ein pneumatisches Rohr, das im Bereich der wasserfuehrenden Schicht mit Filtermaterial ummantelt, ansonsten gegen die Atmosphaere abgedichtet ist, aufgegeben. Anwendungsgebiete der Erfindung ergeben sich besonders im Bergbau und im Bauwesen, aber auch im Bereich der Wasserwirtschaft.The invention relates to a process which can be used in the field of hydrogeology, in particular for keeping open excavations of groundwater free. It is the object of the invention to achieve an effective shut-off of groundwater inflows to excavations with low investment and operating costs. The essence of the invention consists in the displacement of the inflowing water of a pit by means of compressed air. This compressed air is supplied via a pneumatic tube, which is encased in the area of the water-bearing layer with filter material, otherwise sealed against the atmosphere. Fields of application of the invention are particularly found in mining and construction, but also in the field of water management.

Description

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Title of the invention

^erfahren zur Abriegelung von Grundwasserzuflüssen mittels Pneumatischer Brunnengalerie.^ learn about sealing off groundwater inflows using the Pneumatic Well Gallery.

field of use

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches auf dem Gebiet der Hydrogeologie, insbesondere zur Freihaitung offener Baugruben von Grundwasser, angewendet werden kann.The invention relates to a method which can be applied in the field of hydrogeology, in particular for the freeing of open excavations of groundwater.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es sind technische Lösungen bekannt, die sich auf den Einsatz von Filterbrunnen bzw« Dichtungswände mit Filterkruste beziehen. Characteristic of the known technical solutions Technical solutions are known which relate to the use of filter wells or "sealing walls with filter crust.

Ein Filterbrunnen ist ein blind endendes Bohrloch, das mit Filterrohr und Filterkies ausgebaut ist. Es ist mit einem v/asserhebeelement (z.B. UWM-Pumpe), das das Wasser nach über Tage hebt, ausgerüstet (s. E.FUCHS "Baugrube und Wasserhaltung", VEB Verlag für Bauwesen, Berlin).A filter well is a blind borehole that is removed with filter tube and filter gravel. It is equipped with an evaporator element (for example UWM pump) which raises the water to above ground (see E.FUCHS "excavation and drainage", VEB publishing house for building, Berlin).

Infolge der dadurch bedingten Grundwasserabsenkung des Territoriums sinkt der Ertrag in Land- und Forstwirtschaft erheblich. Die im Einzugsbereich der Brunnen befindlichen Trink- und ßrauchwasserbrunnen versiegen, so daß umfangreiche Investitionen zur Versorgung der Bevölkerung und anderer Betriebe mit Wasser erforderlich sind. Außerdem ist der Bedarf an Elektroenergie relativ hoch und die Lebensdauer der Brunnen begrenzt, ßichtungswände sind im Lockergestein hergestellte Wände, die den Grundwasserzufluß zu einem bestimmten Objekt unterbinden bzw. verringern (s. Freiberger Forschungsheft A 606 "Dichtungswände und deren Anwendung, vornehmlich im Tagebau"). Ihr Wachteil besteht besonders in dem hohen ökonomischen Aufwand bei der Herstellung der Dichtungswand und in der begrenzten Tiefe.As a result of the consequent lowering of the groundwater of the territory, the yield in agriculture and forestry decreases considerably. The drinking and water wells located in the catchment area of the wells are drying up, so that extensive investments are required to supply the population and other businesses with water. In addition, the demand for electrical energy is relatively high and the life of the wells limited, tion walls are made in loose rock walls that prevent or reduce the groundwater inflow to a particular object (see Freiberger research booklet A 606 "Sealing walls and their application, primarily in open-pit mining" ). Their wax part is particularly in the high economic cost in the production of the sealing wall and in the limited depth.

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Object of the invention

Mit dem Einsatz der Pneumatischen Brunnengalerie soll eine wirksame Absperrung von Grundwasserzuflussen zu Baugruben oder anderen zu schützenden Objekten erreicht werden.With the use of the pneumatic well gallery, an effective shut-off of groundwater inflows to excavations or other objects to be protected is to be achieved.

Im Vergleich zu Filterbrunnen verringern sich die Betriebskosten und erhöht sich wesentlich die Lebensdauer. Negative Auswirkungen auf das Territorium treten durch diese Erfindung nicht auf.Compared to filter wells, the operating costs are reduced and lifespan substantially increased. Negative effects on the territory do not occur by this invention.

Die ursprünglichen hydrologischen Verhältnisse können nach Einstellung des Betriebes der Erfindung sofort wieder hergestellt werden.The original hydrological conditions can be restored immediately after stopping the operation of the invention.

Der Nachteil der Filterbrunnen besteht in dem Verschleiß der Wasserpumpen, der besonders dann hoch ist, wenn durch schwankenden Wasserzufluß Sandteilchen durch den Filter von der Pumpe angesaugt werden, sowie durch die dabei entstehende Kavitation. Die Lebensdauer des Brunnens wird wesentlich durch die Ockerbildung herabgesetzt, da diese eine Verstopfung der ',Yassereintrittsöffnungen in den Brunnen hervorruft. Diese beiden genannten technischen Nachteile werden aufgrund des Verfahrens der Erfindung gegenstandslos.The disadvantage of the filter wells is the wear of the water pumps, which is particularly high when sucked by fluctuating flow of water sand particles through the filter from the pump, and by the resulting cavitation. The life of the well is significantly reduced by the formation of ocher, as this causes a blockage of ', Yassertrittstrittsöffnungen in the well. These two mentioned technical disadvantages become irrelevant due to the method of the invention.

Bei der Herstellung der Dichtungswand treten bei der Schachtung der dazu erforderlichen Schlitze Probleme der Standsicherheit der Schlitzwände auf. Diese kann nur durch den Einsatz einer Stützflüssigkeit gewährleistet werden. Auch dieses Problem wird durch die Erfindung gegenstandslos, die nachfolgend beschrieben werden soll.In the manufacture of the sealing wall, problems of stability of the slot walls occur during the silling of the slits required for this purpose. This can only be guaranteed by the use of a support fluid. This problem is no longer relevant to the invention, which will be described below.

Explanation of the essence of the invention

Bei dem Pneumatischen Brunnen handelt es sich um eine durch den abzusperrenden Grundwasserleiter bis in den nachfolgenden Grundwasserstauer geteufte Bohrung in die ein Rohr eingeführt wird, das im Bereich des Grundwasserleiters perforiert ist.The pneumatic well is a well drilled through the groundwater aquifer to be submerged into the following groundwater flow into which a pipe is perforated, which is perforated in the area of the aquifer.

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Unterhalb und oberhalb der Perforierung werden in den verbleibenden Ringraum zwischen Bohrungewandung und eingeführtem Rohr (pneumatisches Rohr) bindige Bodenarten und im Bereich des Grundwasaerleiters Filtermaterial eingebracht. Die bindigen Bodenarten sind zu verdichten.Below and above the perforation, cohesive soil types are introduced into the remaining annular space between the bore wall and the inserted pipe (pneumatic pipe) and filter material in the area of the groundwater conductor. The cohesive soil types are to be compacted.

Wurde das Bohrloch verrohrt, ist nach Einbindung des Filtermaterials die Verrohrung bis zu dessen Oberkante zu ziehen. Der darüber befindliche Hohlraum wird durch wechselweises Ziehen der Verrohrung und Einbringung dea Bodens verfüllt. Zwischen dem gewachsene Gebirge und dem pneumatischen Rohr ist eine luftdichte Verbindung herzustellen.If the borehole has been cased, the piping must be pulled up to its upper edge after the filter material has been incorporated. The cavity above it is filled by alternately pulling the piping and introducing dea soil. Between the grown mountains and the pneumatic tube is an airtight connection to produce.

Durch Zuführung von pulsierender oder kontinuierlicher Druck« luft in dieses pneumatische Rohr wird das Wasser aus einem Teil des Grundwasserleiters verdrängt.By supplying pulsating or continuous compressed air into this pneumatic tube, the water is displaced from a part of the aquifer.

Der angelegte pneumatische Druck ist u.a. von der Durchlässigkeit des Grundwasserleiters und vom hydrostatischen Druck des Grundwassers abhängig.The applied pneumatic pressure depends, among other things, on the permeability of the aquifer and the hydrostatic pressure of the groundwater.

Zur Erzielung des Effektes einer Dichtungswand sind mehrere pneumatische Brunnen so hintereinander zu schalten, daß deren Lufttrichter sich überlappen. Die Luftzufuhr zu jedem Brunnen muß absperrbar sein.To achieve the effect of a sealing wall several pneumatic wells are to be connected in series so that their venturi overlap. The air supply to each well must be lockable.

Die so betriebene pneumatische Brunnengalerie hat gegenüber den bekannten anderen Verfahren folgende Vorteile:The thus operated pneumatic well gallery has the following advantages over the known other methods:

- geringere Investkosten- lower investment costs

- niedrige Betriebskosten- low operating costs

- sehr hohe Lebensdauer- very long life

- universeller Einsatz aufgrund der Variation der Höhe des angelegten Druckes der Luft- universal use due to the variation of the level of the applied pressure of the air

- keine Auswirkungen auf das Territorium- no impact on the territory

- ursprünglicher hydrologischer Zustand kann bei Einstellung des Betriebes sofort wieder hergestellt werden.- original hydrological condition can be restored immediately when the operation is stopped.

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embodiment

Das Verfahren zur Abriegelung von Grundwasserzuflüssen mittels Pneumatischen Brunnen besteht in der Verdrängung des in einem Grundwasserleiter vorhandenen Wassers durch Druckluft. Mit steinendem pneumatischen Druck vergrößert sich der entwässerte Raum im Grundwasserleiter. Zur Herstellung des Pneumatischen Brunnens ist eine Bohrung durch den Grundwasserstauer 1, den Grundwasserleiter 2 bis in den Grundwasserstauer 3 zu teufen. In diese Bohrung wird das pneumatische Rohr 4, welches im Bereich des Grundwasserleiters perforiert ist, eingeführt. Der verbleibende Ringraum 5 ist im Bereich der Grundwasserstauer mit bindigen Boden 6 und im Bereich des Grundwasserleiters mit Filtermaterial 7 zu verfüllen (s.Skizze 1). Das Verfahren kann überall dort angewendet werden, wo Baumaßnahmen durch Grundwasser behindert werden.The method for sealing groundwater inflows by means of pneumatic wells consists in the displacement of the water present in an aquifer by compressed air. With stinging pneumatic pressure, the dehydrated space in the aquifer increases. For the production of the pneumatic well, a hole through the aquifer 1, the aquifer 2 to the groundwater stagnation 3. In this hole, the pneumatic tube 4, which is perforated in the region of the aquifer, introduced. The remaining annular space 5 is to be filled with cohesive soil 6 in the area of the aquifer and in the area of the aquifer with filter material 7 (see sketch 1). The method can be used wherever construction measures are impeded by groundwater.

Variante 1version 1

Zur Abriegelung der Grundwasserzuflüsse zu einem Tagebau sind zur Vermeidung von Rutschungen und Erosionen pneumatische Filterbrunnen so anzuordnen, daß sie das Grundwasser noch vor Eintritt in den Tagebau verdrängen (s.Skizzas 2). Die verbleibende Durchströmung kann durch eine Erhöhung des Druckes der Luft im pneumatischen Rohr bzw» durch Verringerung des Abstandes der pneumatischen Brunnen vermindert werden.To block the groundwater inflows to an open pit, pneumatic filter wells must be arranged so that they displace the groundwater before it enters the open pit (s. Skizzas 2) to prevent landslides and erosion. The remaining flow can be reduced by increasing the pressure of the air in the pneumatic tube or by reducing the distance of the pneumatic wells.

Variante 2Variant 2

Zur Entwässerung einer Baugrube sind vor deren Ausschachtung pneumatische Brunnen um die Grube anzulegen, wenn mit starkem Grundwasserzufluß gerechnet werden muß. Ist der Grundwasserleiter sehr mächtig und reicht bis weit anter die Baugrubensohle, braucht der pneumatische Brunnen nicht bis in den folgenden Wasserstauer geführt zu werden. Er muß jedoch unter der Baugrubensohle liegen. Dabei ist das pneumatische Rohr im gesamten Bereich des Grundwasserleiters zu perforieren und mit Filtermaterial zu ummanteln (s.Skizze 3).For drainage of an excavation pneumatic wells are to create around the pit before excavation, if it must be expected with strong groundwater inflow. If the aquifer is very powerful and extends far to the bottom of the excavation pit, the pneumatic well does not need to be led into the following water stagnation. However, he must lie under the excavation bottom. The pneumatic tube should be perforated in the entire area of the aquifer and covered with filter material (see sketch 3).

Claims

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Brfinderanepruch

Method aar Abschließung Grundwaeserzuflüssen by means of pneumatic Wellgalerie characterized in that in several successively arranged by the abgeautebodenen Grundwaeaerleiter (2) drilled holes pneumatic pipes (4) are mounted, perforated only in the region of the aquifer (2) and coated with filter material (7) are otherwise a seal with flush bottom (6) and are applied with compressed air to displace the in the Grundwaeserleiter (2) located free Waesers.

For this three pages drawings.

-ADEL 1981 * 976711