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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vertikalen
Dichtungen für
Deichkörper zur
Verbesserung des Hochwasserschutzes in Form von Kerndichtungen oder
als Stützfuß an wasserseitigen
Böschungsabdichtungen.
Das Verfahren ist sowohl für
die Deichsanierung als auch für
den Deichneubau anzuwenden.
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In
der Vergangenheit hat sich gezeigt, dass „traditionell" errichtete Deiche
bei Hochwasser- und Flutkatastrophen nur eine unzureichende Standsicherheit
aufweisen.
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Infolge
von Unterspülung
und Durchsickerung erfüllen
viele Deiche nicht ihre Anforderungen an Extremsituationen. Die
Standsicherheit alter Deichkörper
ist aufgrund stark setzungsempfindlicher Schichten wie organogene
Auelehme, Mudden und Torfe unzureichend.
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Torte
und Mudden sowie Auelehme, wie sie zum Beispiel in der Ziltendorfer
Niederung im alten Flussbett der Oder unter dem Deichkörper liegen, sind
meist als schwach wasserdurchlässig
zu bezeichnen. Jedoch neigen diese Substrate dazu, bei einem entsprechenden
Wasserdruck ihre Konsistenz drastisch zu verändern. Bei entsprechend lang
anhaltenden Wasserdrücken
erhöhen
sich die hydraulischen Durchlässigkeiten
und der Porenraum wird vollständig
mit Wasser ausgefüllt,
was die Änderung der
Konsistenzen hervorruft. D.h., die Böden im Untergrund des Deiches
weichen auf und verlieren an Tragfähigkeit. Im Extremfall kann
der Deich vollständig
unterspült
werden und brechen (hydraulischer Grundbruch). So sind z.B. die
Deichbrüche
an der Ziltendorfer Niederung nachweislich auf das starke Aufweichen
von Auelehmen zurückzuführen.
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Mit
dem Einsatz von vertikalen Dichtungswänden lassen sich die Standsicherheiten
von Deichen und Dämmen
erheblich verbessern. Kerndichtungen und Böschungsabdichtungen mit Stützfüßen vermeiden
ein Durchströmen
des Deiches bei Hochwasser und minimieren die Gefahr der Unterspülung und
des hydraulischen Grundbruches. Die Vertikaldichtung soll dabei
sowohl die Funktion der hydraulischen Abdichtung als auch die Erhöhung der
Standsicherheit des Deichkörpers übernehmen.
Um die Standsicherheit eines Deiches zu erhöhen, ist eine Verbindung zu
tragfähigen
Schichten des Erdreiches erforderlich.
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Die
Herstellung von vertikalen Dichtwänden ist eine bekannte Technologie.
Zum einen wurden Dichtungswände
bei Deichbauten vorrangig als Provisorium aus Spundwänden, z.B.
während
des Elbehochwassers, hergestellt. Zum anderen wurden Kerndichtungen
als Schlitzwände
mit Betonfüllung sowie
Tonschleier ausgebildet. Ausführlich
werden Anwendungsbeispiele entsprechender Technologien unter anderem
im Handbuch für
Altlastensanierung (Franzius/Wolf/Brandt, 1997, Band 3,2. Auflage,
Heidelberg) behandelt.
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Aus
der
DE 101 51 996
A1 ist beispielsweise eine Anordnung und ein Verfahren
zur Wiederherstellung der Gebrauchsfähigkeit eines undichten Dammes
bekannt, wobei in Längsausdehnung
des Deiches eine vertikal ausgerichtete Dichtung eingebracht wird.
Diese Dichtung wird hergestellt, indem in Längsrichtung des Dammes des
Deiches mittels eines in vertikaler Richtung grabenden Lösewerkzeuges
unter Einsatz einer Bohrspülung
ein Erdschlitz eingebracht wird, wobei die verwendete Bohrspülung thixotrope
Eigenschaften aufweist und im Erdschlitz verbleibt. Durch Zementzusätze kann
die Bohrspülung
so umgestellt werden, dass diese selbstaushärtend wirkt. Weiter kann die
Bohrspülung
aber auch durch einen dichtenden Beton verdrängt werden, indem dieser zum
Konstraktorverfahren eingebracht wird.
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Aus
der
DE 102 35 952
A1 ist eine Dichtwandeinpressung mittels Wendelbohrung
bekannt, wobei säulenartige
Bereiche bodenartigen Materials nebeneinander mittels einer Wendel
(Bohrschnecke) eingepresst werden und so eine nur wenig wasserdurchlässige Wand
bilden.
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Zusammenfassend
ist festzustellen, dass die herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung von Vertikaldichtungen oft keine dauerhaften
Lösungen
darstellen. Aktuelle Probleme bestehen unter anderem im hohen Arbeitsaufwand
beim Einbau der Dichtungswände,
im Abbindeverhalten der Baustoffe sowie in der mangelhaften Langzeitbeständigkeit
und Dichtheit der eingesetzten Materialien. Darüber hinaus handelt es sich
bei den Verfahren um sehr kostenintensive Technologien, die insbesondere
bei geringen Tiefen unökonomisch
sind.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kostengünstiges Verfahren für Vertikaldichtungen
in Deichkörpern
oder Dämmen,
welches insbesondere bei vergleichsweise geringmächtigen setzungsempfindlichen
Böden im
Untergrund anwendbar ist, zu entwickeln.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den jeweils zugehörigen Ansprüchen enthalten.
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Demnach
beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungen
für Deichkörper oder
Dämme,
wobei zunächst
am Deich- oder Dammstandort mit einer Bodenfräse ein weitgehend vertikal
verlaufender Graben ausgehoben wird. Die seitlichen Wandungen des
Grabens werden synchron durch mit der Fräse mitgeführte Schalungen bzw. Schalungswände gesichert. Über mindestens eine
Zuführeinrichtung
wird zwischen die Schalungswände
(Schleppverbau) ein Dichtwandmaterial transportiert. Vorteilhaft
wird die Dichtung dabei als wasserseitiger Stützkörper im Deichfußbereich
eingebracht. Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist vorgesehen,
dass als Dichtwandmaterial Bindemittel auf Basis von Braunkohlefilteraschen eingesetzt
werden, die nach dem DISPERSOPT-Verfahren veredelt wurden. Dabei
handelt es sich um sogenannte FAR (Filterascherecycling) – Dispergate.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
wird die für
den Deichkörper
nachteilige Wirkung der Sickerströmung abgebrochen und unterbunden.
Aufgrund der Mobilität
und des kontinuierlichen Ablaufs der Verfahrensschritte des vorliegenden
Verfahrens ist innerhalb eines kurzen Zeitabschnittes eine Dichtwandherstellung
möglich.
Durch die langen Abbindezeiten der FAR- Dispergate kann ohne weiteres
eine witterungs- oder
bauabhängige
Verzögerung
hingenommen werden. D.h. dass die für die Festigkeit des Kerns
zuständigen
Ettringite über
sehr lange Zeiträume
an der Gitterbildung wirken und somit eine Verkettung mit zeitlich
versetzt eingebrachten Bauten ermöglichen. Darüberhinaus
klingt die Setzung des Materials eher ab, als das Abbinden des bis
dahin duktilen Dichtwandmaterials, was ein fugenloses und rissfreies
Aneinandersetzen von Dichtwandsegmenten ermöglicht.
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Die
FAR- Dispergate besitzen eine hervorragende Alterungsbeständigkeit
und sind aufgrund der guten Eluierbarkeit gegenüber chemischen Substanzen unempfindlich.
Bei einem hohen Freikalkanteil im Dispergat können sogar freie Schwermetallanteile eingelagert
werden und in die Mineralstruktur verkettet werden. Der Hauptvorteil
der Anwendung des Verfahrens liegt in der Verwendung von Recyclingmaterialien.
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Daher
können
kostengünstige
und ressourcenschonende Dichtungen im Wasserbau erstellt werden.
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Die
Einbringung der FAR- Dispergate ist nach einem weiteren Merkmal
nicht an das o.g. Verfahren gebunden. Es können hierfür auch die für die Herstellung
von vertikalen Dichtwänden
bekannten Technologien eingesetzt werden. Nach weiteren besonders
bevorzugten Merkmalen der Erfindung sind Dichtwände für Dämme oder Deichkörper und
Deichkörper
bzw. Dämme
mit derartigen vertikalen Dichtwänden
vorgesehen, bei welchen das Dichtwandmaterial vorteilhaft aus einem
Bindemittel auf Basis von nach dem DISPERSOPT-Verfahren veredelten Braunkohlefilteraschen
besteht, vorzugsweise FAR- Dispergaten besteht.
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Nachfolgend
soll die Erfindung näher
beschrieben werden.
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Die
Dichtwand wird mit einer Fräse,
die eine Stützwandschalung
flugähnlich
hinter sich her zieht, erstellt. Das Verfahren verläuft wie
nachfolgend beschrieben und wie aus 1 ersichtlich.
Die 1 zeigt eine Darstellung des Schleppverbaus.
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Die
Funktion der mobilen Grabenfräse
besteht in der Herstellung eines zusammenhängenden Grabens, eines sogenannten
Bodenschlitzes, mit einer Tiefe von bis zu 3,50 m, einer Breite
von 65 cm und einer beliebigen Länge.
In diesem ausgehobenen Bodenschlitz wird die Dichtwand ausgeführt. Demzufolge
beruht das Verfahren auf drei Bausteinen: die Fräse, dem Schleppverbau sowie
dem Dichtwand-Substrat.
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Die
mittig arbeitende Fräse
erbringt den Erdaushub, der entweder über Bänder an die Böschung oder
auf Transporter verladen wird.
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Im
ersten Schritt wird mit der Fräse
ein Grabenstück
ausgebildet. Anschließend
wird der Schleppverbau mit einem Radlader oder ähnlichem in den Graben eingelassen
und an die Fräse
angeschlossen. Anschließend
wird durch die Fräse
ein weiteres Grabenstück
hergestellt. Während
der Ausführung
dieses Grabenteilstücks
werden die seitlichen Grabenwandungen durch den mobilen Schleppverbau,
welcher an der Grabenfräse
befestigt ist und synchron wie ein Pflug mit dieser mitgeführt wird,
vor dem Einsturz gesichert.
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Der
Schleppverbau ist dreiteilig konzipiert, aus Verfüllkasten,
dem Einfülltrichter
als Aufsatz, sowie dem Räumer
(Pflug). Maßgebliches
Konstruktionskriterium war, eine hohe Stabilität des Schleppverbaus bei vergleichsweise
geringem Gewicht zu erreichen. Mobile Versteifungen in Form von „temporär einhängbaren" Doppel-T-Trägern 1 (2a)
garantieren die Stabilität
des Schleppverbaus während des
Einsetzens in den Graben gegen Erd- und Wasserdrücke.
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In
Hinblick auf die optimale Einbringung und Nachverdichtung (2)
bestimmter Materialien, beispielsweise thixotropes Bindemittel auf
der Basis von Braunkohlefilteraschen, besteht die Möglichkeit, einen
Rüttler 2 als
teilmobilen Aufsatz auf Schienen 3 am Verfüllkasten 4 oben
zu befestigen. Der Rüttler 2 hat
die Funktion, den Verfüllkasten 4 in
Schwingung zu bringen und somit die Verteilung und Nachverdichtung
des Dichtwandmaterials im Graben zu fördern. Daneben tragen die Vibrationen
zur Beweglichkeit des Schleppverbaus während des Ziehens im Graben bei,
da die Kohäsionskräfte der
Bindemittel an der Wandung des Schleppverbaus minimiert werden (siehe 1).
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Zeitgleich
zum Fräsvorgang
wird das angelieferte Dichtwand-Substrat über den Schleppverbau mittels
Pumpen, Radlader, Löffel-
oder Greiferbagger in den ausgehobenen Graben eingefüllt. Die
erreichbare Dichtwandlänge
hängt dabei
von Art und Geschwindigkeit der Einbringung des Dichtwandsubstrates
ab.
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Bei
der Herstellung vertikaler Dichtwände mittels Grabenfräs-Schlitzwand-Verfahren
können alle
herkömmlichen
Dichtwandmaterialien, wie Hydraulische Bindemittel, mineralische
Substrate, Bentonit-Zement-Suspensionen, Beton etc. eingebracht werden.
Für die
Einbaubarkeit sollten die Dichtwandsubstrate fließ- bzw.
pumpfähig
oder thixotrop aufbereitet sein. Vorzugsweise sind hydraulische
Bindemittel auf der Basis von Braunkohlenfilterasche (BFA) – sogenannte
FAR-Dispergate – oder
daraus hergestellte Bindemittel-Sand-Gemische („BFA-Beton") zu verwenden.
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Ein
Vorzug dieses Verfahrens ist, dass die Herstellung der Dichtwand
mit wenigen Arbeitschritten durchgeführt werden kann. Da der Fräsvorgang und
das Materialeinfüllen
synchron geschieht, kann die Herstellung der Dichtwand kontinuierlich
und daher ohne wesentliche Arbeitsunterbrechungen erfolgen. Die
Dichtwand kann also am Stück
ausgeführt werden.
Unvorhersehbare Hindernisse (wie z.B. Findlinge) werden durch die
Grabenfräse
problemlos beseitigt.