DE10149431A1

DE10149431A1 - Drainage method for open excavations uses lances driven by vibrator into ground around excavation, and compressed air to displace ground water

Info

Publication number: DE10149431A1
Application number: DE2001149431
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Grass
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-06
Filing date: 2001-10-06
Publication date: 2003-04-17

Abstract

The method uses several lances or probes, each with tubular body, conical head, and outlets. The lances are in flow connection with a compressed air system. They are driven into the ground closely around the excavation to be drained, to a depth below the excavation floor, and air is injected to drive-out ground water. Some of the lances are placed at angles of not 90 deg relative to the vertical. Each lance (8) consists of a steel tube, with a head section connected to a vibrator (6,11), and a hose connection (13) to a compressor (5). The conical lance tip (9,12) has narrow apertures with fine filters.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trockenlegung offener Baugruben oder dergleichen, mit Hilfe mehrerer Lanzen oder Sonden, welche jeweils aus einem rohrförmigen Körper bestehen, der im Kopfbereich konisch verläuft und Auslaßöffnungen aufweist, und eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens. The invention relates to a method for draining open Excavation pits or the like, with the help of several lances or Probes, each consisting of a tubular body, which is tapered in the head area and outlet openings has, and a device for performing the above Process.

Für Tiefbauzwecke ist es bekannt, störendes Grundwasser mindestens während der Bauphase abzusenken. Hierfür sind die verschiedensten Verfahren bekannt, welche je nach den Erfordernissen zur Anwendung kommen. Beispielsweise werden in einer oder mehreren Staffeln Schacht- oder Rohrbrunnen angelegt, welche durch Ringleitungen mit entsprechenden Saugpumpen verbunden sind, welche das Grundwasser absaugen und wegführen. For civil engineering purposes, it is known to be disturbing groundwater lower at least during the construction phase. This is what they are for various processes known, depending on the Requirements apply. For example, in a or several seasons of shaft or pipe wells, which by ring lines with appropriate suction pumps are connected, which suck the groundwater and lead it away.

Zur Herstellung trockener Baugruben sind eine Reihe verschiedener Verfahren bekannt, um einen vorhandenen Grundwasserspiegel soweit abzusenken, daß die Baugruben während der Bauphase begehbar sind, so dass die Bauarbeiten durchgeführt werden können. There are a number for the production of dry construction pits Various methods are known to create an existing one Lower the water table to such an extent that the construction pits during the Construction phase are walkable, so the construction work is carried out can be.

Die meisten Verfahren zur Grundwasserabsenkung sind sehr aufwendig und verursachen oftmals erhebliche Störungen der Grundwasserhaltung in der näheren und auch weiteren Umgebung einer Baugrube. So beeinflusst jede Grundwasserabsenkung das Gleichgewicht der Pflanzenhaltung, da die Wasserversorgung der Wurzeln unterbrochen wird. Derartige Schäden sind oftmals nicht reparabel, auch wenn beispielsweise nach Beendigung des Baus der Grundwasserspiegel wieder ansteigt. Da das Grundwasser in die geschaffene und aufrechterhaltene Senke nachströmt, können auch noch Schäden auftreten, welche durch unterirdische Strömungen hervorgerufen werden. Most methods of lowering groundwater are very complex and often cause significant disruption to the Groundwater conservation in the nearer and further afield a construction pit. So every lowering of the groundwater affects that Balance of plant husbandry because of the water supply of the Roots is interrupted. Such damage is often not repairable, even if, for example, after the end of the Construction of the water table rises again. Since that Groundwater flows into the created and maintained depression, damage can also occur, which is caused by underground Currents are caused.

Hinzukommt, dass die ausgepumpten Wassermengen auch abgeführt werden müssen, wodurch ein weiterer Aufwand erforderlich ist. In addition, the pumped-out amounts of water are also removed have to be, which requires further effort.

Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen zur Trockenlegung der Baugrube der Grundwasserspiegel nicht nennenswert abgesenkt wird, sondern das an der Baugrube anstehende Grundwasser vereist wird. Hierfür ist ein erheblicher Energieaufwand erforderlich, da die Erde ein sehr großer Wärmeenergiespeicher ist. Es ergibt sich durch die Vereisung eine Wärmesenke, welche von der Wärmemenge der Umgebung erheblich gespeist wird, so dass ständig eine grosse Energie benötigt wird, um die Vereisung aufrechtzuerhalten und damit die Sohle der Baugrube trocken zu halten. Ein solches Verfahren ist daher nur in Sonderfällen wirtschaftlich anwendbar, bei dem die nähere Umgebung nicht negativ beeinflusst werden darf. Methods are also known in which for draining the excavation pit of the groundwater table is not worth mentioning is lowered, but that pending at the construction pit Groundwater is iced up. This requires a considerable amount of energy required because the earth has a very large thermal energy storage is. Icing results in a heat sink, which is fed significantly by the amount of heat in the environment so that a great deal of energy is constantly needed to to maintain the icing and thus the sole of the Keep the excavation pit dry. Such a procedure is therefore only economically applicable in special cases where the the surrounding area must not be negatively influenced.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die durch die Grundwasserabsenkung hervorgerufenen Schäden zu vermeiden oder mindestens zu verringern. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die bei der Grundwasserabsenkung hervorgerufenen Umweltschäden bereits dadurch verringert werden können, dass keine Grundwasserabführung sondern eine Verdrängung des Grundwassers unmittelbar an der Baugrube durchgeführt wird. The invention has set itself the task by To prevent groundwater damage caused or to decrease at least. The invention is based on the knowledge underlying that when lowering groundwater environmental damage caused can already be reduced by that no groundwater drainage but a displacement of the Groundwater is carried out directly at the construction pit.

Bei Vortriebsarbeiten in etwa horizontaler Richtung ist es bekannt, den Raum vor dem Bohrkopf mit Hilfe von Pressluft wasserfrei zu halten. Diese Praxis zeigt, daß die Verdrängung von Grundwasser mit Hilfe von Luft bzw. Pressluft erfolgreich möglich ist. When driving in a roughly horizontal direction it is known the space in front of the drill head with the help of compressed air keep water free. This practice shows that repression of groundwater with the help of air or compressed air is possible.

Eine ähnliche Technik der Verdrängung von Wasser durch Pressluft wird auch bei Arbeiten in einem Caisson durchgeführt. Da im Caisson ein Überdruck herrscht, gelangen die Arbeiter über eine Schleuse in den Caisson. A similar technique of displacement by water Compressed air is also carried out when working in a caisson. There If there is overpressure in the caisson, the workers get over a lock in the caisson.

Die Erfindung geht von dieser bekannten Praxis aus, und schlägt vor, mit Hilfe von Lanzen und Sonden in einen vorgegebenen Raum-Bereich, in dem das Grundwasser verdrängt werden soll, Luft einzublasen. The invention is based on this known practice, and suggests using lances and probes in one predetermined space area in which the groundwater displaces to blow air.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, dass gemäss dem eingangs genannten Verfahren die Lanzen oder Sonden strömungsmäßig mit einem Luft-Kompressorsystem verbunden sind und die Lanzen und Sonden um den engeren Bereich der vorgesehenen Baugrube in das Erdreich eingefahren werden, in das Luft zur Verdrängung des Grundwassers eingeblasen wird. According to the invention, this object is achieved by that the lances or Flow probes with an air compressor system are connected and the lances and probes around the narrower area the intended excavation pit is inserted into the ground, into which air is blown to displace the groundwater.

Die Lanzen und Sonden werden gemäß dem Verfahren nach der Erfindung bis in eine Tiefe unterhalb der Sohle der beabsichtigten Baugrube abgesenkt, so dass das Grundwasser aus dem Grubenbereich verdrängt wird. Die Verdrängung des Grundwassers hält solange an, wie der Luftdruck der Lanzen und Sonden aufrechterhalten wird. The lances and probes are made according to the procedure according to the Invention to a depth below the sole of the intended excavation pit so that the groundwater from the Mine area is displaced. The displacement of the groundwater lasts as long as the air pressure of the lances and probes is maintained.

Die Absenkung der Lanzen und Sonden erfolgt erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Grundwasserführung in Staffeln und in verschiedenen Radien um die Baugrube, so dass ein gewünschtes Grundwasserprofil durch das eingebrachte Luftdruckpolster geschaffen und aufrechterhalten werden kann. The lances and probes are lowered according to the invention depending on the groundwater supply in seasons and in different radii around the excavation pit, making a desired one Groundwater profile through the inserted air pressure cushion can be created and maintained.

Je nach dem zu erstellenden Grundwasserprofil kann die Absenkung der Lanzen und Sonden unter einem Winkel zur Senkrechten ungleich 90° erfolgen. Damit lassen sich auch Bereiche unter der Sohle der Baugrube erreichen, so daß das Arbeitsfeld der Baugrube nicht durch Lanzen oder Sonden gestört wird. Depending on the groundwater profile to be created, the Lowering of the lances and probes at an angle to the Vertical not equal to 90 °. This also allows areas Reach under the bottom of the excavation pit, leaving the working area the excavation pit is not disturbed by lances or probes.

Für die Absenkung der Lanzen oder Sonden in den Erdboden kann eine Wassereinspritzung durchgeführt werden, so dass die Reibung zwischen Lanze und dem Erdboden verringert wird. For lowering the lances or probes into the ground a water injection can be carried out so that the Friction between the lance and the ground is reduced.

Wenn die Wassereinspritzung für die Absenkung der Lanzen oder Sonden zur Reibungsverringerung nicht ausreicht, kann jeweils ein Vibrator verwendet werden, welcher mit einem Lanzenkopf schwingungsmäßig verbunden ist, so dass die gesamte Lanze oder Sonde mit Schwingungswellen beaufschlagt wird. If the water injection for lowering the lances or Probes for reducing friction are not sufficient, each a vibrator can be used, which with a lance head is vibrationally connected so that the entire lance or Vibration waves are applied to the probe.

Die Anordnung der Lanzen und Sonden um die Baugrube wird so ausgewählt, dass ein gewünschtes Profil des Grundwasserspiegels erreicht wird. The arrangement of the lances and probes around the construction pit will be like this selected that a desired profile of the Groundwater level is reached.

Die Lanze oder Sonde besteht aus einem Stahlrohr, dessen Kopfteil mit einem Vibrator verbindbar. Das Stahlrohr weist ferner eine Schlauchverbindung zu einem Kompressor auf, während sein vorderes Teil als Lanzenspitze konisch ausgebildet ist, wobei der konische Teil schmale Öffnungen aufweist, welche mit einem engen Filter versehen sind. Eine weitere Schlauchverbindung verbindet die Lanze mit einer Wasserleitung. The lance or probe consists of a steel tube, the head part of which connectable with a vibrator. The steel tube also has a hose connection to a compressor while on front part is conical as a lance tip, wherein the conical part has narrow openings, which with a narrow filters are provided. Another hose connection connects the lance to a water pipe.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to the figures.

Hierbei zeigen: Here show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Lanze im Längsschnitt; Figure 1 is a schematic representation of a lance in longitudinal section.

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zur Fig. 1 unterschiedlich dimensionierten Lanze im Längsschnitt, und Fig. 2 is a schematic representation of a lance differently dimensioned to Fig. 1 in longitudinal section, and

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Baugrube mit eingebrachten Lanzen in schematischer Darstellung. Fig. 3 shows a section through an excavation pit with inserted lances in a schematic representation.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Lanze im Längsschnitt mit ihrem Schaft 1 und der Lanzenspitze 2, welche für das Verfahren nach der Erfindung Verwendung findet. Der Schaft 1 besteht aus einem Rohr, an dessen oberen Ende eine Schlauchverbindung (nicht dargestellt) vorhanden ist, um die Zufuhr von Wasser beim Einbringen der Lanze und Luft zum Verdrängen des Grundwassers zu ermöglichen. Die Lanzenspitze 2 bildet einen Hohlraum, dessen Wandung mit Schlitzen oder Löchern zum Austritt des Wassers bzw. der Luft versehen ist. Die Fig. 2 zeigt ähnlich der Fig. 1 eine schematische Darstellung einer weiteren Lanze mit einem größeren Durchmesser des Schaftes 3 und der Lanzenspitze 4. Diese Lanze eignet sich besonders für leichte Sandböden. Fig. 1 shows a schematic representation of a lance in longitudinal section with its shaft 1 and the lance tip 2 which is used for the method according to the invention. The shaft 1 consists of a tube, at the upper end of which there is a hose connection (not shown) in order to allow the supply of water when the lance is introduced and air to displace the groundwater. The lance tip 2 forms a cavity, the wall of which is provided with slots or holes for the water or air to escape. Fig. 2 is similar to Fig. 1 is a schematic representation of a further lance with a larger diameter of the shaft 3 and the lance tip 4. This lance is particularly suitable for light sandy soils.

Die Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine Baugrube 10, in deren näherer Umgebung Lanzen mit ihren Lanzenspitzen 9 und 12 in den Boden eingebracht sind. Die oberen Enden der Lanzenschäfte weisen jeweils einen umschaltbaren Zweiwegehahn zu einer Schlauchverbindung 13 auf, welche mit einem Pressluftgenerator 5 verbunden ist, und zu einer Schlauchverbindung 14, welche mit einer nicht näher dargestellten Wasserleitung in Verbindung steht. Zum erleichterten Einbringen der Lanzen sind Vibratoren 6 und 11 vorgesehen, welche am oberen Ende der Lanzen angeordnet sind. FIG. 3 shows a schematic representation of a longitudinal section through a pit 10, in the immediate area lances with their lance tips 9 and are introduced into the bottom 12. The upper ends of the lance shafts each have a switchable two-way valve to a hose connection 13 , which is connected to a compressed air generator 5 , and to a hose connection 14 , which is connected to a water pipe, not shown. To facilitate the introduction of the lances vibrators 6 and 11 are provided, which are arranged at the upper end of the lances.

Zum Einbringen der Lanzen 8 mit ihren Lanzenspitzen 9 und 12 wird über die Zuleitungen 14 Wasser eingespritzt, welches aus den Lanzen durch deren schlitzartige Öffnungen austritt, so dass dadurch die Reibung zwischen den Lanzen und dem Boden verringert wird. Sollte die Reibungsverringerung nicht ausreichend sein, so können die Vibratoren 6 und 11 zusätzlich eingesetzt werden. To introduce the lances 8 with their lance tips 9 and 12 , water is injected via the feed lines 14 , which water emerges from the lances through their slot-like openings, so that the friction between the lances and the ground is thereby reduced. If the reduction in friction is not sufficient, the vibrators 6 and 11 can also be used.

Befinden sich die Lanzen jeweils an ihrem vorgeschriebenen Ort, so werden die Kompressoren 5 eingeschaltet, so daß Pressluft in die Lanzen gepresst wird. Die aus den Lanzen austretende Pressluft verdrängt das Grundwasser, so dass der Grundwasserspiegel 7 abgesenkt bzw. verdrängt wird. Damit wird das Grundwasser von der Baugrube 10 ferngehalten, so dass die Arbeiten im wasserfreien Raum durchgeführt werden können. If the lances are each at their prescribed location, the compressors 5 are switched on, so that compressed air is pressed into the lances. The compressed air emerging from the lances displaces the groundwater, so that the groundwater level 7 is lowered or displaced. The groundwater is thus kept away from the construction pit 10 , so that the work can be carried out in a water-free space.

Der große Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, dass das Grundwasser nur verdrängt wird, so dass der Grundwasserspiegel in der weiteren Umgebung der Baustelle nicht beeinflusst wird. Durch das Verdrängen des Grundwasser entstehen keine bedeutende Strömungen, so daß auch keine oder nur geringste Schäden durch das Fernbleiben des Grundwassers entstehen. The great advantage of the method according to the invention is in that the groundwater is only displaced, so that the Groundwater level in the wider area around the construction site is not affected. By displacing the groundwater there are no significant currents, so that none or only minimal damage due to the absence of groundwater arise.

Claims

1. A method for draining open construction pits, with the aid of several lances or probes, each consisting of a tubular body which is conical in the head region and has outlet openings, characterized in that the lances or probes are connected in terms of flow to an air compressor system and the Lances around the narrower area of the planned excavation pit are inserted into the ground, into which air is blown in to displace the groundwater.

2. Process for draining open construction pits according to claim 1, characterized in that the lances or probes up lowered to a depth below the bottom of the excavation pit become.

3. A method for draining open construction pits according to claim 1 or 2, characterized in that the lowering of the Lances or probes depending on the Groundwater flow in staggered.

4. Procedure for draining open construction pits after one of the preceding claims, characterized in that the lowering of the lances or probes depending on of the aquifer in different radii around the Excavation takes place.

5. Procedure for draining open construction pits after a of the preceding claims, characterized in that lowering some lances or probes at an angle perpendicular to 90 °.

6. Procedure for draining open construction pits after one of the preceding claims, characterized in that the lowering of the lances or probes with the help of a Vibrator takes place, which each with a lance head is connected that the vibrations generated on the entire lance or probe is transmitted.

7. Procedure for draining open construction pits after one of the preceding claims, characterized in that lowering the lances or probes into the ground With the help of a water injection.

8. Device for performing the method according to the preceding claims, characterized in that the lance ( 8 ) or probe consists of a steel tube ( 1 , 3 ), the head part and with a vibrator ( 6 , 11 ) can be connected and a hose connection ( 13 ) to a compressor ( 5 ), while its front part as a lance tip ( 9 , 11 ) is conical, the conical part having narrow openings which are provided with a narrow filter.