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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtsohle im Erdreich sowie eine mittels dieses Verfahrens hergestellte Dichtsohle als auch die Verwendung einer Horizontalbohrvorrichtung zur Herstellung einer derartigen Dichtsohle.
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Im Tiefbau treten insbesondere in Baugruben Grundwasserprobleme dann auf, wenn das Aushubniveau der Baugrube unterhalb des Grundwasserniveaus ist. In diesem Fall muss entweder eine natürliche Wassersperre im Untergrund vorhanden sein, beispielsweise ein schluffiger Feinsand oder Ton, durch welche ein Ausströmen von Grundwasser in die Baugrube vermieden wird. Liegt eine solche natürliche Wassersperre nicht vor, müssen künstliche Wassersperren, nämlich Dichtsohlen, in das Erdreich eingebracht werden.
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Derartige Dichtsohlen müssen dann üblicherweise in einer Tiefe unterhalb der Baugrubentiefe derart eingebracht werden, dass noch eine ausreichende Überdeckung mit Erdreich verbleibt, um einen Auftrieb der Dichtsohle durch gegendrückendes aufsteigendes Wasser zu vermeiden. Zur Herstellung von solchen Wassersperren sind aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Verfahren bekannt.
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Im Artikel Girmscheid, Gerhard: ”Neue horizontale Injektionsmethoden”, Bautechnik 73, Heft 1, 1996, S. 15–22 werden die gebräuchlichsten vertikalen und die neu entwickelten horizontalen Methoden der chemischen Bodenstabilisierungsmethoden wie das Düsenstrahlverfahren sowie die Injektionsverfahren dargestellt.
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In
WO 95/21 989 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer im Wesentlichen dichten Sperrschicht im Erdreich offenbart. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Herstellen einer Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Bohrungen in das Erdreich mittels eines lenkbaren Bohrkopfes, der vorwiegend in Vorwärtsrichtung des Bohrers eine den Boden lösende Flüssigkeit ausstößt; Ziehen eines Injektionskopfes durch alle Löcher, der im Wesentlichen quer zur Vortriebsrichtung eine Injektions-Flüssigkeit ausstößt, so dass die Injektions-Flüssigkeit in das Erdreich eindringt, sich damit vermischt und sich in einen Festkörper umwandelt. Dabei wird ein Teilstück der Sperrschicht mit der Injektions-Flüssigkeit in benachbarten Löchern geformt, die ebenfalls in das Erdreich eindringt und sich mit dem Erdreich durchmischt.
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Aus
DE 43 35 290 A1 ist ein Verfahren zur Abdichtung von Bodenkörpern wie insbesondere einer Deponie, Altablagerungen, Rohrleitungen oder auch zu erstellenden Baugruben bekannt. Unter Verwendung von Dichtstoffen wird bei dem Verfahren mittels eines voll verlaufsgesteuerten Bohrverfahrens von der Oberfläche außerhalb des Bodenkörpers aus mindestens eine Bohrung unter den Bodenkörper vorangetrieben wird und dabei der Dichtstoff in den umliegenden Bodenbereich der Bohrung injiziert wird. Zur Durchführung des Verfahrens werden an dem steuerbaren, ferngelenkten Bohrkopf Düsen angeordnet zum Injizieren des Dichtstoffs in den Boden.
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Aus
EP 0 833 011 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von parallel verlaufenden Injektionskörpern in den Boden bekannt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Bohren eines Bohrloches durch den Boden; Einziehen eines elektrisch leitenden Führungskabels durch das Bohrloch; Injizieren eines Injektionsmittels unter erhöhtem Druck in das Bohrloch und das umgebende Bodengefüge; Erzeugen eines Magnetfeldes um das elektrisch leitende Führungskabel; Durchführen einer Bohrung in definiertem Abstand zum Bohrloch unter Verwendung des Magnetfeldes zur Steuerung eines lenkbaren Bohrkopfes sowie erneutes Injizieren eines Injektionsmittels unter erhöhtem Druck in das Bohrloch und das umgebende Bodengefüge.
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Aus
DE 197 52 180 C1 ist ein Düsenstrahlverfahren bekannt, bei dem in den Boden ein rotierbares Düsenstrahlgerät eingebracht wird, das mit einer radial ausgerichteten Strahlendüse versehen ist. Ein derartiges Düsenstrahlverfahren wird im Unterschied zu dem bekannten Injektionsverfahren bei Drücken in einem Bereich von etwa 400 bar durchgeführt. Im Unterschied hierzu werden bei dem bekannten Injektionsverfahren (Niederdruckverfahren) Drücke von beispielsweise 50 bar eingesetzt. Nach Erreichen einer vorgegebenen Tiefe unterhalb der Sohle der geplanten Baugrube wird das Düsenstrahlgerät gemäß
DE 197 52 180 C1 um seine Achse gedreht und über die Strahldüse unter hohem Druck eine Zement/Bentonit-Suspension in das umgebende Erdreich eingestrahlt. Während der Rotation des Düsenstrahlgeräts wird dieses gleichzeitig gezogen, so dass sich im Erdreich nach dem Abbinden ein fester zylindrischer Körper ausbildet. Zur Herstellung einer wassersperrenden, weitgehend dichten Sohle werden nun in einem vorgegebenen Raster mehrere zylindrische Körper unmittelbar nebeneinander als Kubatoren in das Erdreich eingebracht, wobei in den jeweiligen Zwickelbereichen von zwei nebeneinander parallel verlaufenden Reihen solcher zylindrischer Körper das Düsenstrahlgerät tiefer in die Erde eingebracht wird, so dass die Unterfläche des in diesem Bereich aufbauenden zylindrischen Körpers unterhalb des Niveaus der bereits bestehenden Körper liegt. Hierdurch soll eine Dichtigkeit der Dichtsohle sichergestellt werden. Das Düsenstrahlgerät wird dann bis auf das Niveau der bereits bestehenden Kubatoren oder über das Niveau der bestehenden Düsenscheiben angehoben, so dass in den Zwickelbereichen auch eine Überdeckung der benachbarten Kubatoren erreicht wird und so aus einer Vielzahl nebeneinander liegender und sich teilweise überlappender Kubatoren eine durchgehende, weitgehend wassersperrende Sohle entstehen soll.
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Im Hinblick auf die Herstellung im Wesentlichen wasserdichter Dichtsohlen schlägt
DE 199 44 821 A1 ein Verfahren vor, wobei an mehreren Punkten in vorgebbaren Abständen nebeneinander ein axial bewegbares und um seine Längsachse drehbares Düsenrohr, das im Bereich seiner Vortriebsspitze in einer Drehebene wenigstens eine quer zur Längsachse ausgerichtete Strahldüse aufweist, in das Erdreich in einer vorgebbare Endtiefe eingetrieben wird, wobei – beginnend in der Endtiefe und jeweils nach einem Ziehen des Düsenrohrs um eine vorgebbare Ziehschrittlänge – das Düsenrohr ohne Längsbewegung im Erdreich mehrfach gedreht und hierbei unter hohem Druck durch die Strahldüse ein flüssiges Dichtmittel in das umgebende Erdreich eingepresst wird. Hierdurch sollen im Abstand der Ziehschrittlänge übereinanderliegende Dichtschirme gebildet werden, die sich mit zuvor eingebrachten Dichtschirmen überlappen. Auch hierdurch soll wiederum eine möglichst wassersperrende dichte Dichtsohle erhalten werden.
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Nachteilig an den vorstehend beschriebenen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist jedoch, dass durch die Vorsehung einer Vielzahl von Bohrpunkten selbige relativ aufwändig und vergleichsweise kostenintensiv durchzuführen sind. Insbesondere reagieren die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren jedoch äußerst empfindlich bei Vorliegen von Hindernissen im Erdreich, da es hierdurch zu einer fehlenden oder mangelhaften Überlappung bzw. Überdeckung benachbarter Kubatoren bzw. Dichtschirme kommen kann, so dass hier grundsätzlich die Gefahr von Undichtigkeiten besteht. Durch die Vielzahl der bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vorliegenden Kontaktpunkten/-flächen der einzelnen Kubatoren oder Dichtschirme zueinander können daher Undichtigkeiten der Dichtsohle nicht ausgeschlossen werden. Ein Nachbessern ist dabei bekanntermaßen nur mit sehr hohem Aufwand möglich, da die abgebundene Sohle in aller Regel durchbohrt werden muss, und weil die jeweiligen Fehlerstellen nicht gezielt geortet werden können.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem die vorstehenden aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden, insbesondere die Anzahl der Kontaktstellen zwischen den einzelnen eingebrachten Kubatoren bzw. Dichtschirmen vermindert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtsohle im Erdreich innerhalb einer Baugrube mit mindestens zwei Längsseiten, wobei mittels einer Vorrichtung an mindestens zwei vorgebbaren, gegenüberliegenden Bohrpunkten innerhalb der Baugrube eine erste und eine zweite Bohrung in das Erdreich in eine vorgebbare Endtiefe derart erfolgt, dass die Bohrung zumindest über eine Teillänge in etwa parallel zu der einzubringenden Dichtsohle ausgerichtet werden, sich jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Baugrubenwände anschließen und anschließend über mindestens eine an einem Bohrgestänge oder einem Düsenrohr angeordnete Strahldüse unter Druck ein Dichtmittel zur Bildung eines ersten und eines zweiten, aufeinander zuzuführenden länglichen Dichtkörpers in das die Bohrung umgebende Erdreich gepresst und dabei das Bohrgestänge oder das Düsenrohr gezogen wird. Das Ziehen des Bohrgestänges oder des Düsenrohrs erfolgt dabei gleichmäßig über die vorgegebene Teillänge, wobei vorzugsweise die Einpressung des Dichtmittels über die Teillänge der Bohrung erfolgt, die parallel zur Dichtsohle verläuft.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist den großen Vorteil auf, dass im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht kegelschalenförmige Dichtschirme oder aber in aller Regel in etwa kreisförmige oder aber mit Lamellen o. ä. versehene Dichtkörper mit einer dabei notwendigerweise einhergehenden hohen Anzahl an Kontaktflächen der einzelnen Kubatoren bzw. Dichtschirme zueinander gebildet wird, sondern dass kontinuierlich ein z. B. im Wesentlichen horizontal angeordneter länglicher Dichtkörper im Erdreich gebildet wird, welcher durch seine reduzierte Anzahl an Kontaktflächen zu benachbarten Dichtkörpern als Teil der zu bildenden Dichtsohle Undichtigkeiten besser zu vermeiden hilft. Denn Kontaktflächen zu benachbarten Dichtkörpern weist der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildete längliche Dichtkörper lediglich an seinen beiden Seitenflächen zu den dort anzuordnenden weiteren länglichen Dichtkörpern, wobei diese zusammen die Dichtsohle bilden, auf. Die Überschneidung oder Überlappung der einzelnen Kubatoren erfolgt durch einen kontrollierten Bohr- und Einbringvorgang. Die Dichtsohle kann dabei parallel zur Bodenoberfläche im Wesentlichen horizontal angeordnet werden, sie kann jedoch auch abgetreppt, schief oder gewölbt ausgebildet werden. Letzteres hat den Vorteil, dass insbesondere bei schmalen Baugraben die Dichtsohle nicht so tief eingebracht werden muss, wie sonst mit auch weniger Überdeckung. Eine gewölbte Dichtsohle kann die Auftriebskräfte über das Gewölbe in die seitlichen Wände der Baugrube, insbesondere Spundwände, ableiten. Die Bohrung kann dabei mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens stets in etwa parallel zu der Dichtsohle ausgeführt werden.
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Als Vorrichtung, mit welcher eine Bohrung in entsprechender Ausrichtung in das Erdreich eingebracht werden kann, sind insbesondere Horizontalbohrvorrichtungen geeignet. Derartige Horizontalbohrvorrichtungen werden bisher üblicherweise zur Herstellung beispielsweise von Unterdükerungen oder aber Unterbohrungen jedweder Art verwendet, insbesondere für Rohrbaumaßnahmen im Rahmen der Gas-, Fernwärme- und Trinkwasser- sowie Abwasserdruckleitungen als auch für Kabelschutzrohre für TV- oder Telekommunikations- oder für Nieder-, Mittel-, Hochspannungskabel und Lichtwellenleiter. Der Vorteil bei der Verwendung derartiger Horizontalbohrvorrichtungen ist dabei, dass das Bohrwerkzeug sehr exakt steuerbar ist, so dass auch bei Hindernissen im Erdbereich exakt nachvollzogen werden kann, wie genau der Verlauf der Bohrung im Erdreich ist und dementsprechend wo der dort ausgebildete Dichtkörper verläuft. Gegebenenfalls können hier Horizontalbohrvorrichtungen vorgesehen werden, welche zusätzlich – je nach vorliegendem Erdreich – mit einem Schlagwerk ausgestattet sein können. Horizontalbohrvorrichtungen umfassen im Wesendlichen das Bohrwerkzeug, welches im Kopfbereich eines Bohrgestänges angeordnet ist. Gegebenenfalls kann hier auch ein Düsenrohr bereits im Bohrgestänge integriert sein mit im Kopfbereich des Bohrgestänges angeordneten Strahldüsen, über welches das Dichtmittel, gegebenenfalls in Vermischung mit Luft oder aber zusätzlich noch einem luftummantelten Wasserstrahl, in das Erdreich einpressbar ist.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen durch die Ausbildung bevorzugt horizontal angeordneter länglicher Dichtkörper erheblich weniger Bohrungen vorgenommen werden, wodurch auch die entsprechenden Lärmbelästigungen als auch der damit verbundene Personen- und Kostenaufwand verringert werden. Dabei können Bohrungen nicht nur innerhalb der Baugrube vorgenommen werden, sondern auch von außen oder aber in Kombination von außen und innen in die Baugrube reichen, so denn die Platzverhältnisse dies zulassen. Bohrungen von außen haben den Vorteil, dass die Bohrung in aller Regel über eine längere Teillänge parallel zu der einzubringenden Dichtsohle vorgenommen werden kann. Ist solches nicht möglich, kann an einem weiteren, dem ersten Bohrpunkt direkt gegenüber liegenden Bohrpunkt am anderen Ende der Baustelle eine Bohrung vorgenommen werden, so dass dann sicher ein Abschluss der Dichtsohle zu den die Baugrube beispielsweise begrenzenden Spundwänden auf beiden Seiten sichergestellt ist. Ob solches erfolgen muss, muss auch im Hinblick auf die mit dem Bohrgestänge von Horizontalbohrvorrichtungen nutzbaren Bohrgestängeradien beurteilt werden.
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Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren derart ausführbar, dass die Bohrung mit einem Bohrgestänge vorgenommen wird, wobei im Bereich des Bohrkopfs bereits mindestens eine Strahldüse angeordnet ist, wobei dann das Düsenrohr, über welches das Dichtmittel eingepresst wird, im Bohrgestänge integriert ist. Zusätzlich können hier, wie bereits vorstehend wiedergegeben, auch Luft oder ein luftummantelter Wasserstrahl zusätzlich zu dem Dichtmittel zugegeben werden, wodurch insbesondere die Schneidwirkung des Strahls verbessert wird. Wird nach dem Abteufen des Bohrgestänges auf Endtiefe und Endlänge anschließend das Bohrgestänge gezogen, wird dabei gleichzeitig über die Strahldüsen das Dichtmittel in das umgebende Erdreich eingepresst, so dass hierdurch ein länglicher Dichtkörper gebildet wird. Alternativ ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, zunächst mit einem ohne Strahldüsen ausgestatteten Bohrgestänge die Bohrung vorzunehmen, anschließend das Bohrgestänge samt Bohrkopf zu entfernen und nachfolgend ein entsprechend flexibles bieg- und/oder drehbares Düsenrohr in die Bohrungen einzuführen, welches im Kopfbereich mindestens eine angeordnete Strahldüse aufweist, über welche dann das Dichtmittel in das umgebende Erdreich verpresst wird. Auch hier kann wiederum zusätzlich ein Luftstrahl oder aber ein luftummantelter Wasserstrahl zur Unterstützung der Schneidwirkung des Strahls vorgesehen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl als Injektionsverfahren als auch als Düsenstrahlverfahren durchgeführt werden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden unter Injektionsstrahlverfahren solche Verfahren verstanden, bei welchen Suspensionen von Dichtmitteln mit Drücken bis zu 50 bar, üblicherweise in einem Bereich zwischen 10 und 40 bar, in ein Erdreich verpresst werden. Unter Düsenstrahlinjektionen, auch Hochdruckinjektionsverfahren genannt, werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Verfahren verstanden, welche bei hohen Drücken bis zu maximal 500 bar, üblicherweise bei Drücken in einem Bereich zwischen 200 und 450 bar, arbeiten. Bevorzugt wird das Dichtmittel gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Druck in einem Bereich von etwa 5 bar bis etwa 500 bar in das umgebende Erdreich verpresst, bevorzugt liegt der Druck in einem Bereich von etwa 300 bis etwa 450 bar.
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Das Bohrgestänge, mit oder ohne Düsenrohr, oder aber das Düsenrohr sind somit axial bewegbar ausgebildet und können zusätzlich um ihre Längsachse drehbar ausgebildet sein. Die Strahldüsen sind im Bereich des Bohrkopfs bzw. des Düsenkopfs des Bohrgestänges bzw. des Düsenrohrs quer und/oder winklig zur Längsachse derselben ausgerichtet. Dabei können eine, zwei oder aber auch mehrere Strahldüsen vorgesehen sein. So können vorzugsweise genau zwei Strahldüsen vorgesehen werden. Der durch die beiden Strahldüsen zueinander gebildete Winkel α liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich zwischen 20° bis etwa 160°. Der Winkel α entspricht in etwa dem durch den im Querschnitt winkelförmigen Dichtkörper durch die beiden Seiten desselben gebildeten Winkel. In einer alternativen Ausführungsform können auch insgesamt vier Strahldüsen vorgesehen sein, wobei diese jeweils paarweise derart angeordnet sind, dass das eine Paar nach unterhalb der Längsachse am Bohrgestänge bzw. Düsenrohr ausgerichtet ist und das weitere Paar nach oberhalb dieser Längsachse. In einer weiteren alternativen Ausführungsform sind ebenfalls insgesamt vier Strahldüsen vorgesehen, wobei diese paarweise zueinander angeordnet sind und die Paare jeweils nach unterhalb der Längsachse des Bohrgestänges bzw. Düsenrohrs auf das Erdreich hin ausgerichtet sind. Dabei weist dann das weiter außen liegende Paar der Strahldüsen einen größeren Winkel α auf als das weiter innen liegende Strahldüsenpaar. Mit den vorstehend genannten Ausführungsformen ist es möglich, im Querschnitt winkelförmige Dichtkörper zu erhalten, wobei bei der letztgenannten Ausführungsvariante zwei derartige Dichtkörper mit einem winkelförmigen Profil übereinander angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine größere Anzahl an Überschneidungen, so dass eine höhere Dichtigkeitssicherheit erzielt wird. Allerdings geht hiermit ein erhöhter Materialverbrauch einher.
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Wird gleichzeitig mit dem Verpressen des Dichtmittels das Bohrgestänge bzw. das Düsenrohr um seine Längsachse gedreht, können im Querschnitt runde als auch halbkreisförmige Dichtkörper erzeugt werden. Diese können dabei schon bereits bei Vorsehung lediglich einer einzigen Düse, welche quer und/oder winklig beabstandet zur Längsachse des Bohrgestänges bzw. des Düsenrohrs angeordnet ist, erzeugt werden.
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Vorzugsweise kann vorgesehen werden, dass in einem ersten Schritt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens zwei in etwa parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnete erste Dichtkörper gebildet werden und in einem zweiten Schritt in dem gebildeten mindestens einen Zwischenraum ein zweiter Dichtkörper angeordnet wird. Alternativ kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein zu einem ersten Dichtkörper unmittelbar benachbart angeordneter zweiter Dichtkörper eingebracht wird, an den dann nachfolgend ein weiterer erster Dichtkörper eingebracht wird. Mittels der ersten alternativen Ausführungsform wird daher zunächst ein Raster von ersten Dichtkörpern erzeugt, wohingegen mit der zweiten alternativen Ausführungsform fortschreitend in eine oder zwei Richtungen, ausgehend von einem ersten Dichtkörper, die Dichtsohle gebildet wird. Bei beiden der vorgenannten Ausführungsformen ist es dabei möglich, dass der erste Dichtkörper bei Einbringung des zweiten Dichtkörpers im Wesentlichen abgebunden oder aber noch nicht abgebunden ist. Sind die ersten Dichtkörper bereits abgebunden, wird gleichwohl eine Dichtigkeit dadurch sichergestellt, dass eine Überdeckung des ersten Dichtkörpers durch den nachfolgend eingebrachten zweiten Dichtkörper im Bereich der Längsseite desselben erfolgt. Eine derartige Überdeckung erfolgt sowohl bei Ausführung der Dichtkörper mit einem winkelförmigen Querschnitt als auch mit einem in etwa runden oder halbrunden (halbkreisförmig) Querschnitt. Ist der erste Dichtkörper noch nicht vollständig abgebunden, so kann vorteilhafterweise bei Einbringung des benachbarten zweiten Dichtkörpers durch den Dichtmittelstrahl eine sichere Verbindung der jeweiligen Dichtkörper untereinander erfolgen, so dass die Kontaktflächen zwischen beiden wassersperrend ausgebildet sind.
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Das Dichtmittel ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Weich- und/oder Kunstharze, Wasserglas, Mörtel, Zemente, Zement/Bentonit-Gemische und/oder Feinstbindemittel. Grundsätzlich sollten die eingesetzten Dichtmittel gut pumpfähig sein und beim Übertritt aus der Düse in das umgebende Erdreich einen scharfen Schneidstrahl bilden. Aufgrund der intensiven Kornumlagerung des vorhandenen Erdreichs bei Einpressung des Dichtmittels insbesondere im Düsenstrahlverfahren bei hohem Druck und der damit verbundenen Durchmischung mit der eingesetzten Dichtmittelsuspension wird in dem vom Düsenstrahl durchsetzten Erdreich ein gut abdichtendes Element gebildet. Werden Dichtmittel eingesetzt, die mit Zeitverzögerung nach dem Einpressen erstarren, jedoch nicht hart werden, wird der Vorteil erzielt, dass beim Setzen eines zweiten Dichtkörpers benachbart zum ersten Dichtkörper der erste Dichtkörper auch durchschnitten werden kann.
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Im Hinblick auf die Grundwasserverträglichkeit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren das Einbringen von inerten bzw. grundwasserverträglichen feinstkörnigen Stoffen, insbesondere Mineralstoffen wie Steinmehle, Tonmehle o. dgl., wobei aufgrund der guten Durchmischung mit dem vorhandenen Erdreich auf das Zumischen von hydraulischen Bindemitteln wie beispielsweise Bentonit oder Zement ganz oder aber weitgehend verzichtet werden kann. Bei Einsatz derartiger Feinstbindemittel werden Dichtkörper und damit Dichtsohlen erhalten, welche vollkommen den natürlich vorkommenden undurchlässigen Schichten, wie sie beispielsweise bei Schlufflagen innerhalb von Sandschichten vorhanden sein können, entsprechen.
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Vorzugsweise werden die Bohrungen in einem Abstand von etwa 50 cm bis etwa 3 m gewählt. Der Abstand der zu setzenden Bohrpunkte richtet sich nach der Stärke der zu bildenden Dichtsohle, dem eingesetzten Dichtmittel und auch der Beschaffenheit des vorhandenen Erdreichs sowie dem eingesetzten Druck. Dabei sind Düsenstrahlweiten von über 1,5 m wählbar.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Dichtsohle, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Die erfindungsgemäße Dichtsohle besteht dabei aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter und länglich ausgebildeter Dichtkörper und weist von daher einen grundsätzlich unterschiedlichen Aufbau als den der aus dem Stand der Technik bekannten Dichtsohlen auf. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Dichtsohle zwischen den einzelnen Dichtkörpern verringerte Kontaktflächen auf, so dass diese mit sehr guten wassersperrenden Eigenschaften versehen ist. Dies auch deshalb, weil sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Einbringung der Dichtkörper exakt steuern lässt.
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Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Verwendung einer Horizontalbohrvorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Dichtsohle. Der Einsatz derartiger Horizontalbohrvorrichtungen, welche neben einem Bohrgestänge mit Bohrkopf auch eine Dichtmittelmischanlage, beispielsweise Bentonit-Mischanlage, und eine entsprechende Hydraulikstation sowie zusätzlich ein Düsengestänge mit Strahldüsen aufweisen können, wurden bisher ausschließlich nach dem Stand der Technik für Unterdükerungen bzw. Unterbohrungen insbesondere im Rohrbau bzw. bei der Verlegung von Kabelschutzrohren eingesetzt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:
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1 einen Querschnitt durch eine Baugrube;
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1a eine Teilansicht der 1 in einer alternativen Ausführungsform;
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2 einen Längsschnitt durch die in 1 gezeigte Baugrube;
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3 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Baugrube mit einer aus Dichtkörpern gebildeten Dichtsohle in einem Ausschnitt;
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4 eine zu der in 3 alternative Ausführungsform der Dichtsohle in der Aufsicht in einem Ausschnitt;
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5 eine alternative Ausführungsform der Dichtsohle im Querschnitt in einem Ausschnitt;
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6 eine weitere alternative Ausführungsform der Dichtsohle im Querschnitt in einem Ausschnitt; sowie
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7 eine weitere alternative Ausführungsform der Dichtsohle im Querschnitt in einem Ausschnitt.
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1 zeigt im Querschnitt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnete Baugrube mit einer Baugrubenwand 12, welche beispielsweise als Spundwand ausgebildet sein kann. In der Baugrube 13 liegt ein Erdoberflächenniveau I vor. Unterhalb desselben ist das Grundwasserniveau II angeordnet, welches jedoch oberhalb des Aushubniveaus III liegt. Die Dichtsohle wird in einer Tiefe IV eingebracht, wobei die Dicke der Dichtsohle durch das weiter oben angeordnete Endtiefenniveau IV.1 und das weiter unten angeordnete Niveau IV.2 bestimmt wird. Das Niveau IV.2 wird dabei maßgeblich durch die vorhandenen Bodenverhältnisse, den eingesetzten Druck, die Art der Strahldüsen wie auch das verwendete Dichtmittel bestimmt.
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In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Vorrichtung, insbesondere eine Horizontalbohrvorrichtung schematisch angedeutet, mittels welcher hier zwei skizzenhaft angedeutete Bohrungen 2 in das Erdreich 7 eingebracht sind. Diese Bohrungen 2 sind bis zu einer Endtiefe IV.1 abgeteuft worden, und in dem in 1 gezeigten Querschnitt ist der Verdeutlichung halber mit dem Bezugszeichen 5 der Endbereich der Bohrung 2 bzw. der Kopfbereich des eingesetzten Bohrgestänges bzw. Düsenrohrs 16 bezeichnet. Letztere sind in 1 nicht näher gezeigt. Üblicherweise wird jedoch ein Bohrgestänge verwendet, welches gleichzeitig ein Düsenrohr aufweist. 1 zeigt dabei schematisch angedeutet im Kopfbereich 5 zwei in einem Winkel α von etwa 110° zueinander quer und winklig von der Längsachse des Bohrgestänges bzw. des Düsenrohrs angeordnete und in Richtung des unteren Niveaus IV.2 ausgerichtete Strahldüsen 6.1 und 6.2. Durch diese Strahldüsenanordnung wird ein länglicher, im Querschnitt winkelförmiger Dichtkörper 9 erzeugt.
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Wie 1 entnommen werden kann, sind dabei die verschiedenen Dichtkörper 9 in ihren Überschneidungsbereichen 11.1 und 11.2 überlappend und durchdringend ausgebildet, so dass hierdurch eine Wasserdichtigkeit der Dichtsohle gegeben ist. 1a dagegen zeigt in einer alternativen Ausführungsform in Teilansicht Überschneidungbereiche 11.3 und 11.4, welche lediglich überlappen und sich nicht durchschneiden. Dies kann erzielt werden, wenn ein Dichtschirm bereits vor Einbringung des benachbarten Dichtschirms vollständig aber so gut wie vollständig abgebunden ist.
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2 zeigt nun den in 1 gezeigten Zustand der Baugrube im Längsschnitt. Die Baugrube wird dabei in Längsrichtung durch die Baugrubenwände 12.1 und 12.2 definiert. Im Innern der Baugrube wurden zwei Bohrungen 3.1 und 3.2, jeweils gegenüberliegend, in das Erdreich 7 eingebracht. Dabei ist sehr gut ersichtlich, dass über eine Teillänge 8 die Bohrung 2.3 parallel zu dem Niveau der Dichtsohle IV verläuft. Dies gilt selbstverständlich auch im Hinblick auf die weiteren Bohrungen 2.1 und 2.2. Die Bohrungen 2.1 und 2.2 unterscheiden sich dahingehend, dass der Bohrradius mit der Horizontalbohrvorrichtung bei der Bohrung 2.1 weiter gewählt wurde als im Falle der Bohrung 2.2. Je steiler eine Horizontalbohrung in das Erdreich eingebracht werden kann, desto größer ist der Bereich, in welchem die Bohrung über eine Teillänge 8 parallel zu dem Niveau der Dichtsohle IV verläuft.
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In 2 ist eine Situation dargestellt, bei welcher zwei Bohrungen im durch die Baugrubenwände 12 definierten Bereich vorgenommen wurden. Um hier einen sicheren Abschluss zu den Baugrubenwänden 12.1 und 12.2 zu erreichen, wurden zwei Bohrungen 3.1 und 3.2. an gegenüberliegenden Stellen in der Baugrube vorgenommen. Hierdurch können die Teil-Dichtkörper 9.11 und 9.21 schlüssig an beide Längsseiten, gebildet durch die Baugrubenwände 12.1 und 12.2, anschließen. Durch die insbesondere mit Horizontalbohrvorrichtungen mögliche exakte Steuerung ist es dann möglich, dass die von beiden Längsseiten der Baugrube bei Ziehen des Düsenrohrs bzw. des Bohrgestänges und gleichzeitiger Einpressung des Dichtmittels auf einander zuwachsenden Teil-Dichtkörpern 9.11 und 9.21 exakt und dichtend auf einander zugeführt werden.
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Als Alternative zu der in 2 dargestellten Ausführungsvariante kann auch, soweit es die Platzverhältnisse zulassen, eine Bohrung von außerhalb der Baugrubenwände 12.1 und 12.2 in das im Innern der Baugrube befindliche Erdreich vorgenommen werden. Dann ist es u. U. nicht mehr notwendig, an einem zu diesem außerhalb der Baugrube liegenden Bohrpunkt einen weiteren, genau gegenüberliegenden Bohrpunkt bzw. eine entsprechende Bohrung vorzusehen, da dann über die gesamte Längserstreckung der Baugrube ein Dichtkörper eingebracht werden kann, welcher bündig an die Längsseiten der Baugrube, gebildet durch die Baugrubenwände 12.1 und 12.2, anschließt.
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3 zeigt nun eine Baugrube in der Aufsicht, wobei schematisch die Dichtsohle 18, gebildet aus den Dichtkörpern 9.1, 9.2 und 9.3, gezeigt ist. Die Dichtkörper 9.1, 9.2 und 9.3 sind länglich ausgebildet und weisen einen winkelförmigen Querschnitt entsprechend der in 1a und 1b gezeigten Dichtkörper auf. Die Dichtsohle 18 gemäß 3 wurde derart hergestellt, dass zunächst die ersten Dichtkörper 9.1 erzeugt wurden und nachfolgend nach Abbindung ein zweiter Dichtkörper 9.2 in den zwischen den beiden ersten Dichtkörpern 9.1 gebildeten Zwischenraum angeordnet wurde. Hierdurch entstehen Überlappungsbereiche 11.3 und 11.4 an den Längsseiten der Dichtkörper 9.1 bzw. 9.2. entsprechend 1a.
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4 zeigt eine zu der in 3 gezeigten Anordnung der Dichtkörper alternative Ausbildungsform der Dichtsohle 18, bei welcher zunächst ein erster Dichtkörper 9.1 eingebracht wurde, nachfolgend ein zweiter Dichtkörper 9.2 und darauf nachfolgend ein nächster Dichtkörper 9.3. In den Überlappungsbereichen 11.3 und 11.4 überdecken sich die einzelnen Dichtkörper, wie auch in 1a gezeigt. Dabei kann, jedoch, ebenso wie auch bei der in 3 gezeigten Ausführungsform, auch vorgesehen werden, dass der zweite Dichtkörper 9.2 bzw. der weitere Dichtkörper 9.3 schon dann eingebracht wird, wenn der Dichtkörper 9.1 bzw. 9.2 noch nicht vollständig abgebunden ist. Dann schneidet der Düsenstrahl bei der Herstellung des Dichtkörpers 9.2 bzw. des weiteren Dichtkörpers 9.3 in den ersten Dichtkörper 9.1 bzw. den zweiten Dichtkörper 9.2 hinein, wie in 1a gezeigt, wodurch dann eine innige Verbindung der jeweiligen Dichtkörper untereinander zur Bildung der Dichtsohle 18 erfolgt.
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5 zeigt schematisch eine Dichtsohle 18 im Querschnitt, welche erzeugt wurde durch ein Bohrgestänge bzw. Düsenrohr 16 mit insgesamt vier Strahldüsen, wobei diese Strahldüsen derart angeordnet sind, dass ein erster Dichtkörper 21 mit einem größeren Winkel gebildet wird, und einen hierunter angeordneten zweiten Dichtkörper 22 mit einem im Vergleich zum ersten Dichtkörper 21 geringeren Winkel α. Hierdurch entstehen doppelte Überschneidungsbereiche 11, wodurch eine je nach Bedarf erhöhte Wasserfestigkeit der Dichtsohle 18 erzielt wird.
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6 zeigt in einer weiteren schematischen Querschnittsdarstellung eine Dichtsohle 18, welche gebildet wurde durch ebenfalls am Bohrgestänge bzw. Düsenrohr angeordnete vier Strahldüsen, wobei jedoch diese paarweise derart angeordnet sind, dass durch diese ein winkelförmiger Dichtkörper 21 mit einem in Richtung der Erdoberfläche offenen Profil und ein weiterer Dichtkörper 22 mit ebenfalls winkelförmiger Ausbildung erzeugt wird. Letzterer ist dabei in Richtung des unteren Niveaus IV.2 (siehe 1) angeordnet. Auch hierdurch wird ein Überlappungsbereich 11 geschaffen, in welchem eine doppelte Überlappung oberhalb und unterhalb der Endtiefe IV.1 erzeugt wird.
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7 schließlich zeigt eine weitere alternative Ausführungsform einer Dichtsohle 18, bei welcher durch Drehung eines Bohrgestänges bzw. eines Düsenrohrs 16 mit einer am Kopfbereich angeordneten Strahldüse in Richtung des Pfeils 17 (möglich wäre selbstverständlich auch eine Drehung im Uhrzeigersinn oder aber alternierend in beide Richtungen) ein im Querschnitt kreisförmiger Dichtkörper 23 erhalten wird. Dabei sind in 7 zwei Ausbildungen dargestellt. Wie schematisch dargestellt, ist der Dichtkörper 10.2 zu einem Zeitpunkt im Erdreich eingebracht worden, zu welchem der Dichtkörper 10.1 noch nicht vollständig abgebunden war. Dadurch kommt es zu einer Durchdringung der Dichtkörper 10.1 und 10.2. Umgekehrt verhält es sich im Übergangsbereich des Dichtkörpers 10.2 zum Dichtkörper 10.3: Hier wurde der Dichtkörper 10.2 erst nach Abbindung des Dichtkörpers 10.3 eingebracht, wodurch ein definierter Übergangsbereich 22 gebildet wurde.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, außer den in den 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen weitere Anordnungen von Strahldüsen vorzunehmen, wodurch im Querschnitt anders ausgebildete Dichtkörper erzeugt werden. Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die in den 1 bis 7 gezeigten Dichtkörper beschränkt.
