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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, und eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
27, d.h.
- – ein
Verfahren zur Herstellung einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht
im Erdboden, mit den Schritten:
- – Beseitigung
des Erdreiches von den Stellen, an welchen die flüssigkeitsundurchlässige Schicht entstehen
soll, und
- – Auffüllen des
erdreichfreien Bereiches mit einem flüssigkeitsundurchlässigen Material,
bzw.
- – eine
Anordnung zur Herstellung einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht
im Erdboden, mit
- – einer
Erdreichbeseitigungsvorrichtung zur Beseitigung des Erdreiches von
den Stellen, an welchen die flüssigkeitsundurchlässige Schicht
entstehen soll, und
- – einer
Antriebsvorrichtung zur Bewegung der Erdreichbeseitigungsvorrichtung
durch den Erdboden.
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Ein derartiges Verfahren kommt beispielsweise,
aber nicht ausschließlich
im Deichbau zum Einsatz und dient dazu, den Deich wasserdicht zu machen.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten,
um einen Deich wasserdicht zu machen.
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Eine erste Möglichkeit besteht darin, daß der Deich
ganz oder teilweise aus Lehm hergestellt wird. Ein solcher Deich,
genauer gesagt der Querschnitt durch einen solchen Deich ist in 4 dargestellt. Der in der 4 gezeigte Deich D besteht
aus einem beispielsweise aus Kies oder Schotter bestehenden Kern
K und einer darüber
angeordneten Lehmschicht L. Lehm ist zumindest in größeren Dicken
ein flüssigkeitsundurchlässiges Material
und verhindert, daß auf
der einen Seite des Deiches befindliches Wasser W durch den Deich
D hindurch auf die andere Seite des Deiches gelangen kann.
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Ein so aufgebauter Deich hat den
Nachteil, daß er
nach mehr oder weniger langer Zeit undicht wird. Dies liegt daran,
daß die
Lehmschicht L über kurz
oder lang durch Pflanzenwurzeln, und Tiere, insbesondere durch die
Gänge und
Nester von Mäusen, Maulwürfen etc.
beschädigt
wird. Nachteilig ist ferner, daß es
sehr aufwendig ist, einen solchen Deich zu sanieren. Hierzu muß die alte
Lehmschicht L komplett abgetragen, entsorgt, und durch eine neue Lehmschicht
ersetzt werden.
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Eine zweite Möglichkeit, um einen Deich wasserdicht
zu machen, besteht darin, daß in
diesem eine sogenannte Schmalwand-Innendichtung ausgebildet wird.
Ein solcher Deich, genauer gesagt der Querschnitt durch einen solchen
Deich, ist in 5 veranschaulicht.
Ein solcher Deich besteht beispielsweise aus Schotter und weist
eine sich von der Deichkrone vertikal nach unten erstreckende Schmalwand-Innendichtung
SID auf. Diese Schmalwand-Innendichtung ist eine nur wenige Zentimeter, beispielsweise
nur 10 cm dicke Schicht aus wasserundurchlässigem Material wie beispielsweise
einem Bentonit-Zement-Gemisch, und ragt üblicherweise mehrere Meter,
beispielsweise 4 m in die Tiefe.
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Das Verfahren zur Herstellung einer
solchen Schmalwand-Innendichtung ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1; die hierfür benötigte Anordnung
ist eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 27.
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Ein Deich mit einer Schmalwand-Innendichtung
hat im allgemeinen eine längere
Lebensdauer, erfordert aber einen großen Aufwand bei der Herstellung.
Insbesondere ist es sehr aufwendig, den Graben herzustellen, in
welchen das wasserundurchlässige
Material eingefüllt
wird. Dieser soll nämlich
einerseits relativ schmal sein (beispielsweise nur 10 cm breit),
muß aber
andererseits sehr tief sein (beispielsweise 4 m tief). Die Herstellung
des Grabens erfolgt durch einen Bagger oder durch eine Schlitzwandfräse, welche
jedoch nur sehr langsam vorankommen.
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Durch die Ausbildung einer Schmalwand-Innendichtung
könnten
theoretisch auch bereits bestehende Deiche, beispielsweise Deiche
der in der 4 gezeigten
Art saniert werden. Dies ist in der Praxis jedoch häufig nicht
möglich,
weil die zu sanierenden Deiche häufig
nicht stabil genug sind, um von den Gerätschaften befahren zu werden,
die zur Herstellung einer Schmalwand-Innendichtung erforderlich
sind (Bagger, LKWs etc.).
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Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 und die Anordnung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 27 derart weiterzubilden, daß die Herstellung von Schmalwand-Innendichtungen oder
von sonstigen flüssigkeitsundurchlässigen Schichten
im Erdboden mit geringem Aufwand und ohne den Deich oder einen sonstigen
Untergrund großflächig beschädigende oder
zerstörende
Gerätschaften
erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das
in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren und durch die in Patentanspruch
27 beanspruchte Anordnung gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich
dadurch aus, daß die
das Erdreich beseitigende Erdreichbeseitigungsvorrichtung unter
Verwendung einer Antriebsvorrichtung durch den Erdboden bewegt wird,
die ein durch ein im Erdboden vorhandenes Bohrloch verlaufendes,
und mit der Erdreichbeseitigungsvorrichtung verbindbares Gestänge umfaßt; die
erfindungsgemäße Anordnung
zeichnet sich dadurch aus, daß die
Antriebsvorrichtung zur Bewegung der Erdreichbeseitigungsvorrichtung
durch den Erdboden ein durch ein im Erdboden vorhandenes Bohrloch
verlaufendes, und mit der Erdreichbeseitigungsvorrichtung verbindbares
Gestänge
umfaßt.
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Die beanspruchte besondere Art und
Weise der Bewegung der Erdreichbeseitigungsvorrichtung durch den
Erdboden erweist sich in zweifacher Hinsicht als vorteilhaft: einerseits
gelingt es dadurch schneller, den mit dem flüssigkeitsundurchlässigen Material
zu befüllenden
Graben oder Hohlraum herzustellen, und andererseits entfällt die
Notwendigkeit, schwere Gerätschaften
wie beispielsweise Bagger einzusetzen, die den Deich oder einen
sonstigen Untergrund großflächig beschädigen oder
zerstören könnten. Letzteres
macht es sogar möglich,
einen vom steigenden Hochwasser bereits aufgeweichten Deich noch
abzudichten.
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Darüber hinaus ermöglichen
das beanspruchte Verfahren und die beanspruchte Anordnung die Herstellung
von besonders dichten wasserundurchlässigen Schichten. Bei herkömmlichen Verfahren
und Anordnungen erfolgt die Herstellung der Schicht in Längeneinheiten
von ca. 8 – 10
m, so daß die
wasserundurchlässige
Schicht alle 8 – 10
m mehr oder weniger stark undichte Stellen aufweist. Durch das beanspruchte
Verfahren und die beanspruchte Anordnung kann die Herstellung der Schicht
in sehr viel größeren Längeneinheiten
(in Längeneinheiten
bis zu mehreren hundert Metern) erfolgen, so daß eine solche Schicht so gut
wie überhaupt
keine wasserundurchlässigen
Stellen aufweist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind den Unteransprüchen,
der folgenden Beschreibung und den Figuren entnehmbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 bis 3 verschiedene Stadien der
Erzeugung einer wasserundurchlässigen
Schicht im Erdboden,
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4 und 5 bekannte Aufbauten eines
Deiches, und
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6 eine
Darstellung zur Veranschaulichung der Durchführung einer Erdbohrung nach
dem Horizontal-Spülbohrverfahren,
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Das im folgenden beschriebene Verfahren und
die im folgenden beschriebene Anordnung werden anhand der Herstellung
einer Schmalwand-Innendichtung für
einen Deich beschrieben. Es sei jedoch bereits an dieser Stelle
darauf hingewiesen, daß das
beschriebene Verfahren und die beschriebene Anordnung auch zur Herstellung
anderer flüssigkeitsundurchlässiger Schichten
im Erdreich angewandt werden kann, beispielsweise zur Herstellung einer
Sperre, die die horizontale Ausbreitung von Grundwasser in einen
zu schützenden
Bereich verhindert.
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Die Herstellung der Schmalwand-Innendichtung
umfaßt
die Schritte
- – Beseitigung des Erdreiches
von den Stellen, an welchen die flüssigkeitsundurchlässige Schicht entstehen
soll, und
- – Auffüllen des
erdreichfreien Bereiches mit einem flüssigkeitsundurchlässigen Material,
und
entspricht insoweit herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung flüssigkeitsundurchlässiger Schichten
im Erdboden. Allerdings erfolgt zumindest die Beseitigung des Erdreiches von
den Stellen, an welchen die flüssigkeitsundurchlässige Schicht
entstehen soll, völlig
anders als es bislang üblich
ist.
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Anders ist beispielsweise, daß die das
Erdreich beseitigende Erdreichbeseitungungsvorrichtung unter Verwendung
einer Antriebsvorrichtung durch den Erdboden bewegt wird, die ein
durch ein im Erdboden vorhandenes Bohrloch verlaufendes, und mit
der Erdreichbeseitigungsvorrichtung verbindbares Gestänge umfaßt.
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Das Gestänge ist im betrachteten Beispiel das
Bohrgestänge
eines Erdbohrers, genauer gesagt das Bohrgestänge einer Vorrichtung zur Herstellung einer
Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren. Bei dem Gestänge könnte es
sich prinzipiell auch um das Bohrgestänge einer beliebigen anderen Erdbohrvorrichtung
handeln.
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Im betrachteten Beispiel wird die
später
noch genauer beschriebene Erdreichbeseitigungsvorrichtung unter
Verwendung des Bohrgestänges
durch den Erdboden gezogen. Prinzipiell wäre es aber auch möglich, die
Erdreichbeseitigungsvorrichtung durch das Bohrgestänge durch
den Erdboden zu schieben.
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Weil die Erdreichbeseitigungsvorrichtung vorliegend
mittels des Bohrgestänges
durch das Erdreich gezogen wird, wird zunächst eine Erdbohrung nach dem
Horizontal-Spülbohrverfahren
durchgeführt.
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Noch bevor dies geschieht, eventuell
aber auch erst danach, wird dort, wo die herzustellende Schmalwand-Innendichtung
beginnen soll, und dort, wo die Schmalwand-Innendichtung enden soll,
jeweils eine Grube ausgehoben, wobei sich diese Gruben bis mindestens
in die Tiefe erstrecken, in welche sich die herzustellende Schmalwand-Innendichtung nach
unten erstrecken soll. Die Gruben werden benötigt, um an den Enden der Schmalwand-Innendichtung
einen sauberen Abschluß herzu stellen.
Ein sauberer Abschluß der
herzustellenden Schmalwand-Innendichtung ist erforderlich, wenn
diese nur ein Teil einer längeren
Schmalwand-Innendichtung darstellt, also wenn sich an den gerade
herzustellenden Teil der Schmalwand-Innendichtung ein bereits hergestellter
oder noch herzustellender weiterer Abschnitt der Schmalwand-Innendichtung
anschließt.
Dort, wo dies nicht der Fall ist, kann auf einen sauberen Abschluß der Schmalwand-Innendichtung
und damit auch auf die Grube(n) verzichtet werden. Im betrachteten
Beispiel wird davon ausgegangen, daß sowohl am vorderen Ende als
auch am hinteren Ende der Schmalwand-Innendichtung jeweils eine
Grube ausgehoben wird.
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Nach der Herstellung der Gruben oder – wie erwähnt – bereits
vorher wird eine Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren
durchgeführt.
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Bevor erläutert wird, wie hierbei vorgegangen
wird, wird zum besseren Verständnis
zunächst kurz
das Prinzip des Horizontal-Spülbohrverfahrens erläutert.
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Das Horizontal-Spülbohrverfahren ist eine bekannte
Technik, die zum Verlegen von unterirdischen Versorgungsleitungen
für Gas,
Wasser, Strom, Telekommunikation etc. verwendet wird. Diese Technik
erweist sich unter anderem als vorteilhaft, weil zum Verlegen der
Versorgungsleitungen kein Graben ausgehoben werden muß, und die
Versorgungsleitungen somit auch unter Häusern, Flüssen und Straßen hindurch
verlegt werden können.
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Die Durchführung einer Horizontal-Spülbohrung
ist in 6 veranschaulicht.
Die 6 zeigt, wie von
einer diesseits einer Straße
STR liegenden Stelle A (Bohranfang) eine Bohrung zu einer jenseits der
Straße
liegenden Stelle E (Bohrende) durchgeführt wird.
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Zur Durchführung einer Horizontal-Spülbohrung
werden unter anderem ein Bohrgestänge BG, ein vorn auf das Bohrgestänge aufgesetzter
Bohrkopf BK, und Antriebseinheiten AE zum Vorschieben und Zurückziehen
des Bohrgestänges
BG, zum Drehen des Bohrgestänges
BG um seine Längsachse, sowie
zum Pumpen einer das Bohrgestänge
BG durchlaufenden und vorn am Bohrgestänge oder am Bohrkopf BK austretenden
Flüssigkeit.
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Das Bohrgestänge BG ist innen hohl und weist
einen Außendurchmesser
auf, der kleiner ist als der größte Außendurchmesser
des Bohrkopfes BK (der Außendurchmesser
des Gestänges
BG kann beispielsweise ca. 10 cm betragen, und der Außendurchmesser
des Bohrkopfes beispielsweise ca. 15 cm). Letzteres hat den Effekt,
daß das
durch die Bohrung erzeugte Bohrloch BL einen größeren Durchmesser aufweist
als das Bohrgestänge
BG.
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Das Bohrgestänge BG ist aus einer Vielzahl kurzer
Bohrgestängestücke zusammengesetzt;
es kann während
des Bohrens durch Montage zusätzlicher
Bohrgestängestücke verlängert werden,
und beim Zurückziehen
des Bohrgestänges
durch Demontage von Bohrgestängestücken verkürzt werden.
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Die Antriebseinheiten AE sind in
der Nähe der
Stelle A aufgestellt. Während
des Bohrvorganges wird das Bohrgestänge BG um seine Längsachse
gedreht und in Bohrrichtung vorgeschoben. Gleichzeitig wird durch
das Bohrgestänge
eine Flüssigkeit,
vorzugsweise eine Bentonit-Suspension gepumpt. Diese Bentonit-Suspension
tritt, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, im Bereich des vorderen
Endes des Bohrgestänges
BG und/oder am Bohrkopf BK aus und hat den positiven Effekt,
- 1) daß es
den Boden aufweicht, so daß der
Bohrkopf BK mit geringerem Kraftaufwand vorankommt,
- 2) daß es
das durch den Bohrkopf BK gelöste
Erdreich über
das Bohrloch BL, genauer gesagt zwischen dem Bohrgestänge BG und
der Bohrlochwandung hindurch zur Stelle A befördert, und
- 3) daß es
dem Bohrloch BL eine höhere
Stabilität verleiht
und insbesondere verhindert, daß das Bohrloch
hinter dem Bohrkopf BK wieder zusammenfällt.
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Der Verlauf der Bohrung ist exakt
steuerbar. Am Bohrkopf BK ist eine in den Figuren nicht gezeigte
Schaufel vorgesehen, deren Stellung sich über eine Fernbedienung verändern läßt, und
durch welche sich die Bohrrichtung steuern läßt. Ferner ist am Bohrkopf
BK ein in den Figuren ebenfalls nicht gezeigter Sender vorgesehen,
welcher Signale aussendet, aus welchen sich die genaue Position
des Senders und damit auch des Bohrkopfes ermitteln läßt. Durch
Auswertung der vom Sender versandten und einem zugehörigen Empfänger empfangenen
Signale und eine entsprechende Steuerung der Schaufelstellung kann
erreicht werden, daß das
Bohrloch exakt den gewünschten
Verlauf aufweist. Die Bohrung kann auch einen gekrümmten Verlauf
aufweisen; Krümmungen
können
einen Krümmungsradius
von bis zu ca. 100 m haben.
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Der Abstand der Stelle A, an welcher
die Bohrung beginnt, und der Stelle, an welcher die Bohrung endet,
kann mehrere hundert Meter, beispielsweise 400 m betragen.
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Bei der Bohrung wird meistens mit
einer sogenannten Pilotbohrung begonnen, durch die ein Bohrloch
BL mit einem relativ kleinen Durchmesser, beispielsweise mit einem
Durchmesser von ca. 15 cm erzeugt wird. Wenn der Durchmesser dieses Bohrloches
für die
darin zu verlegende Leitung nicht groß genug ist, kann das Bohrloch
in einem oder mehreren weiteren Arbeitsgängen vergrößert werden. Dies kann beispielsweise
dadurch geschehen, daß der
Bohrkopf BK nach dem Erreichen der Stelle B durch einen sogenannten
Räumer
ersetzt wird, und das Bohrgestänge
dann wieder zur Stelle A zurückgezogen
wird. Ein Räumer
ist ein kegelförmiges
Gebilde, das an seiner Grund fläche
mit Zähnen
oder sonstigen Strukturen versehen ist, und so am Bohrgestänge BG montiert
wird, daß es
mit seiner Grundfläche
voran durch das Bohrloch gezogen wird. Räumer gibt es in verschiedenen
Größen, insbesondere mit
verschieden großen
maximalen Durchmessern, beispielsweise mit maximalen Durchmessern
von 25 cm oder 45 cm. Durch den Räumer, genauer gesagt durch
die daran vorgesehenen Zähne
oder sonstigen Strukturen wird beim Zurückziehen des Gestänges Erdreich
aus dem Erdboden herausgelöst,
wodurch der Durchmesser des Bohrloches BL auf einen dem Durchmesser
des Räumers
entsprechenden Durchmesser vergrößert wird.
Während
des Zurückziehens des
Gestänges
BG wird dieses wieder um seine Längsachse
gedreht, und es wird auch wieder eine Bentonit-Suspension über das Gestänge BG ins Bohrloch
gepumpt. Die während
des Räumens über das
Bohrgestänge
BG in das Bohrloch gepumpte Bentonit-Suspension hat die selbe Wirkung
hat wie bei der Durchführung
der Pilotbohrung. Insbesondere sorgt sie auch wieder dafür, daß das (durch
den Räumer)
aus dem Erdboden herausgelöste
Erdreich über
das Bohrloch BL zur Anfangsstelle A abtransportiert wird. Durch
einen solchen Räumer
kann somit ein zunächst
einen kleineren Durchmesser von beispielsweise 15 cm aufweisendes
Bohrloch zu einem größeren Bohrloch
mit einem Durchmesser von beispielsweise 45 cm auf geweitet werden.
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Wie vorstehend bereits erwähnt wurde,
wird auch bei der hier vorgestellten Herstellung einer Schmalwand-Innendichtung
eine Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren hergestellt.
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Hierzu wird zunächst eine Pilotbohrung durchgeführt. Die
Tiefe dieser Bohrung und deren Verlauf sind so gewählt, daß das Bohrloch
entlang des unteren Endes der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung
verläuft;
das Bohrloch, genauer gesagt ein später darin eingefülltes flüssigkeitsundurchlässiges Material
bildet das untere Ende der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung.
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Die Herstellung der Pilotbohrung
erfolgt, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben wurde.
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Der Zustand nach der Herstellung
dieser Pilotbohrung ist in 1 veranschaulicht.
Der Vollständigkeit
halber sei angemerkt, daß in
der 1 und auch in den 2 und 3 nur die vorliegend besonders interessierenden
Bestandteile der Vorrichtung zur Durchführung einer Erdbohrung nach
dem Horizontal-Spülbohrverfahren
gezeigt sind.
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In der 1 sind
mit dem Bezugszeichen DA das vordere Ende der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung
bezeichnet, mit DE das hintere Ende der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung,
mit DG1 die am vorderen Ende der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung
ausgehobene Grube, mit DG2 die am hinteren Ende der herzustellenden
Schmalwand-Innendichtung ausgehobene Grube, mit BG1 ein dem Bohrgestänge BG in 6 entsprechendes Bohrgestänge, und
BK ein dem Bohrkopf BK in 6 entsprechender
Bohrkopf.
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Im betrachteten Beispiel weist das
Bohrgestänge
BG1 einen Außendurchmesser
von ca. 10 cm auf, weist der Bohrkopf BK einen maximalem Außendurchmesser
von ca. 15 cm auf, und beträgt
die Länge
der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung (der Abstand zwischen
DA und DE) mehrere hundert Meter, beispielsweise 400 m. Es dürfte einleuchten, daß die genannten
Maße nur
als beispielhaft anzusehen sind und unabhängig voneinander beliebig viel größer oder
kleiner sein können.
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In dem in der 1 gezeigten Zustand verläuft zwischen
den zwei Gruben DG1 und DG2 ein Bohrloch BL, deren Durchmesser im
betrachteten Beispiel 15 cm beträgt.
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Dieses Bohrloch BL wird in einem
nächsten Schritt
vergrößert. Hierzu
wird ausgehend von dem in der 1 gezeigten
Zustand der Bohrkopf BK durch einen Räumer ersetzt, und das Ge stänge BG1
zusammen mit dem Räumer
zur Anfangsstelle DA zurückgezogen.
Bezüglich
weiterer Einzelheiten hierzu wird auf die vorhergehenden allgemeinen
Erläuterungen
zum Horizontal-Spülbohrverfahren
verwiesen. Dadurch wird der Durchmesser des Bohrloches auf beispielsweise
45 cm vergrößert. Auf
die genannten Maße
besteht jedoch keine Einschränkung.
Der Durchmesser, auf den das Bohrloch vergrößert wird, sollte so bemessen
sein, daß er
einerseits groß genug
ist, um das in den später
beschriebenen weiteren Arbeitsgängen
aus dem Erdboden herausgelöste Erdreich über das
Bohrloch BL nach DA abtransportieren zu können. Der Durchmesser des Bohrloches BL
sollte aber andererseits auch nicht viel größer sein.
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Nachdem das Bohrloch BL wie beschrieben oder
anders vergrößert wurde,
wird der Räumer durch
eine Kugel ersetzt, und das Gestänge
BG1 wieder zur Stelle DE vorgeschoben. Durch die Kugel wird verhindert,
daß das
Gestänge
BG1 das Bohrloch BL verläßt. Während des
Vorschiebens des Gestänges
BG1 zur Stelle DE wird das Gestänge
vorzugsweise wieder um seine Längsachse
gedreht. Anstatt der Kugel kann am Gestänge BG1 auch ein anderes Element
aufgesetzt sein, das das seitliche Ausbrechen des Gestänges BG1
aus dem Bohrloch BL verhindert. Es könnte auch vorgesehen werden,
den Räumer
am Gestänge
BG1 zu belassen.
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Sodann wird oberhalb des Gestänges BG1 überirdisch
ein zweites Gestänge
BG2 verlegt. Dieses zweite Gestänge
BG2 liegt auf dem Boden (der Deichoberfläche) auf und verläuft vorzugsweise
exakt über
dem Gestänge
BG1.
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Das zweite Gestänge BG2 kann das Bohrgestänge einer
zweiten Vorrichtung zur Erzeugung einer Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren
sein. Dies muß aber
nicht der Fall sein. Es kann sich auch um ein beliebiges anderes
Gestänge handeln,
das durch eine in der Nähe
der Anfangsstelle DA aufgestellte Antriebseinheit zur Anfangsstelle zurückziehbar
ist.
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Anschließend wird an den in bzw. über der Grube
DG2 liegenden Enden der Gestänge
BG1 und BG2 ein Seil S befestigt; ein Ende des Seiles S wird am
Gestänge
BG1 befestigt, und das andere Ende des Seiles S am Gestänge BG2.
Das Seil S muß,
wie aus dessen später
beschriebenen Funktion ersichtlich ist, ein hochbelastbares Seil
sein. Im betrachteten Beispiel handelt es sich um ein Stahlseil
mit einem Durchmesser von ca. 3 cm. Der Seildurchmesser kann selbstverständlich auch
größer oder
kleiner sein. Die Länge
des Seiles S ist vorzugsweise ein wenig größer als der Abstand der Gestänge BG1
und BG2 voneinander.
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Dieser Zustand ist in 2A veranschaulicht.
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Danach werden die Gestänge BG1
und BG2 zur Anfangsstelle DA hin zurückgezogen. Dabei kann es sich
als vorteilhaft erweisen, wenn die Gestänge nicht gleichzeitig, sondern
abwechselnd gezogen werden. Es wäre
auch denkbar, die Gestänge
BG1 und BG2 jeweils gegenläufig
vor- und zurückzubewegen,
so daß das
Seil S sich wie eine Säge
hin- und herbewegt. Der Zustand, in welchem die Gestänge BG1
und BG2 ganz zurückgezogen
sind, ist in 2B veranschaulicht.
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Durch das Zurückziehen der Gestänge BG1 und
BG2 schneidet das Seil S den Boden auf; dadurch entsteht im Boden
ein im wesentlichen vertikaler Schnitt mit einer etwa dem Durchmesser
des Seiles S entsprechenden Breite. Das durch das Seil S aus dem
Boden herausgerissene Erdreich fällt
nach unten ins Bohrloch BL.
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Es kann sich als vorteilhaft erweisen,
wenn während
des Zurückziehens
der Gestänge
BG1 und BG2 der zuvor bereits zur Bohrlochvergrößerung verwendete Räumer am
Gestänge
BG1 montiert ist. Dieser, in den 2A und 2B mit dem Bezugsreichen
R bezeichnete Räumer
dient zur Beseitigung des in das Bohrloch fallenden Erdreiches,
und bewirkt, da er nicht größer ist
als das Bohrloch, keine Vergrößerung des
Bohrloches.
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Während
des Zurückziehens
der Gestänge BG1
und BG2 wird durch das untere Gestänge BG1 ein flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch
gepumpt, welches an dem der Endstelle DE zugewandten Ende des Gestänges BG1
aus diesem austritt. Es wird so viel flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch durch
das untere Gestänge
BG1 gepumpt, daß das Bentonit-Zement-Gemisch
den durch das Seil S erzeugten Schnitt bis zum oberen Rand desselben
ausfüllt.
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Das flüssige Bentonit-Zement-Gemisch
hat drei Wirkungen, nämlich
- 1) daß es
den Boden aufweicht, so daß das
Seil S den Boden leichter aufschneiden kann,
- 2) daß es
das durch das Seil S gelöste
und in das Bohrloch BL fallende Erdreich über das Bohrloch zur Anfangsstelle
DA befördert,
und
- 3) daß es
verhindert, daß der
durch das Seil S gebildete Schlitz hinter dem Seil S wieder zusammenfällt.
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Darüber hinaus erweist es sich
als vorteilhaft, wenn zumindest das untere Gestänge BG1, und eventuell auch
das obere Gestänge
BG2, während des
Zurückziehens
um ihre Längsachse
gedreht werden; dies erleichtert das Zurückziehen der Gestänge.
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Wenn die Gestänge BG1 und BG2 vollkommen,
d.h. bis zur Anfangsstelle DA zurückgezogen sind, existiert im
Deich zwischen der Anfangsstelle DA und der Endstelle DE ein vertikaler
Schnitt mit einer Breite von ca. 3 cm und einer Tiefe von beispielsweise
4 m.
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Danach wird das Seil S entfernt.
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Bei Bedarf kann nun vorgesehen werden, das
im Bohrloch BL verbliebene Erdreich durch einen erneuten Räumvorgang
aus diesem zu beseitigen. Hierzu wird
- 1) am
Gestänge
BG1 eine Kugel oder dergleichen montiert,
- 2) das Gestänge
wieder an die Endstelle DE vorgeschoben,
- 3) am Gestänge
BG1 wieder ein Räumer
montiert, und
- 4) das Gestänge
BG1 unter Drehen desselben um seine Längsachse wieder an die Anfangsstelle
DA zurückgezogen.
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Der verwendete Räumer kann der selbe Räumer sein,
der zuvor für
die Vergrößerung des Bohrloches
verwendet wurde (wenn das Bohrloch BL bereits groß genug
ist), oder ein größerer Räumer, durch
welchen das Bohrloch abermals vergrößert wird (wenn das Bohrloch
für die
nächsten
Arbeitsgänge
noch nicht groß genug
ist).
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Im Anschluß daran, oder schon unmittelbar nach
der Erzeugung des Schlitzes durch das Seil S, werden die Gestänge BG1
und BG2 wieder zur Grube DG2 vorgeschoben, also in die in der 2A gezeigte Stellung gebracht.
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Anschließend wird an den in bzw. über der Grube
G2 liegenden Enden der Gestänge
BG1 und BG2 eine Kette befestigt; ein Ende der Kette wird am Gestänge BG1
befestigt, und das andere Ende der Kette am Gestänge BG2. Die Kette muß, wie aus dessen
später
beschriebenen Funktion ersichtlich ist, eine hochbelastbare Kette
sein. Im betrachteten Beispiel handelt es sich um eine Stahlkette
mit einer maximalen Breite von 10 cm. Die Kettenbreite kann selbstverständlich auch
größer oder
kleiner sein. Die Länge
der Kette ist vorzugsweise ein wenig größer als der Abstand der Gestänge BG1
und BG2 voneinander.
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Dieser Zustand der Anordnung entspricht dem
in der 2A gezeigten
Zustand; es wird "nur" anstelle des Seiles
S eine Kette verwendet.
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Danach werden die Gestänge BG1
und BG2 wieder zur ersten Grube DG1 hin zurückgezogen. Dabei kann es sich
als vorteilhaft erweisen, wenn die Gestänge nicht gleichzeitig, sondern
abwechselnd gezogen werden. Es wäre
auch denkbar, die Gestänge
BG1 und BG2 jeweils gegenläufig
vor- und zurückzubewegen,
so daß die
Kette sich wie eine Säge hin-
und herbewegt.
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Durch das Zurückziehen der Gestänge BG1 und
BG2 wird der zuvor durch das Seil S erzeugte Schnitt durch die Kette
zu einem Graben aufgeweitet dessen Breite in etwa der maximalen
Breite der Kette entspricht; dadurch entsteht im Boden ein im wesentlichen
vertikaler Graben mit Breite von ca. 10 cm. Das durch die Kette
aus dem Boden herausgerissene Erdreich fällt nach unten ins Bohrloch
BL.
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Es kann sich als vorteilhaft erweisen,
wenn während
des Zurückziehens
der Gestänge
BG1 und BG2 am Gestänge
BG1 wieder ein Räumer
zur Beseitigung des in das Bohrloch fallenden Erdreiches montiert
ist.
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Während
des Zurückziehens
der Gestänge BG1
und BG2 wird durch das untere Gestänge BG1 auch wiederum ein flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch gepumpt,
welches an dem der Endstelle BE zugewandten Ende des Gestänges aus
diesem austritt. Es wird so viel flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch
durch das untere Gestänge
BG1 gepumpt, daß das
Bentonit-Zement-Gemisch den durch die Kette erzeugten Graben bis
zum oberen Rand desselben ausfüllt.
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Die Wirkungen des Bentonit-Zement-Gemisches
entsprechen den Wirkungen, die das während der Schlitzerzeugung
durch das Seil S ins Bohrloch gepumpte Bentonit-Zement-Gemisch hat.
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Wenn die Gestänge BG1 und BG2 vollkommen,
d.h. bis zur Anfangsstelle BA zurückgezogen sind (dieser Zustand
entspricht dem in der 2B gezeigten
Zustand), existiert im Deich zwischen der Anfangsstelle DA und der
Endstelle DE ein vertikaler Graben mit einer Breite von ca. 10 cm
und einer Tiefe von beispielsweise ungefähr 4 m.
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Danach wird die Kette entfernt, das
vordere Ende des Gestänges
BG1 an einer auf dem Graben liegenden (Metall-)Platte befestigt,
und das Gestänge
BG1 unter Drehen desselben um sein Längsachse wieder zur Endstelle
DE vorgeschoben. Die Platte gleitet hierbei entlang des Grabens über diesen
hinweg und verhindert, daß das
vordere Ende des Gestänges
BG1 in den Graben hineinfällt.
Die hinter dem vorderen Ende des Gestänges BG1 liegenden Teile des
Gestänges
biegen sich durch ihr Eigengewicht nach unten und hängen in
den Graben hinein.
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Dieser Zustand ist in 3 veranschaulicht, die erwähnte Platte
ist mit dem Bezugszeichen P bezeichnet.
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Das Gestänge BG1 wird vorgeschoben,
bis die Platte P die Grube DG2 erreicht. Wenn dies geschehen ist,
wird die Platte P entfernt, und ein Räumer am vorderen Ende des Gestänges BG1
montiert. Ohne die Platte P kann das Gestänge nun ganz in den Graben
bis ins Bohrloch BL fallen. Das Hineinfallen des Gestänges BG1
ins Bohrloch wird durch Drehen des Gestänges BG1 um seine Längsachse
begünstigt.
Im Ergebnis liegt das Gestänge
BG1 schließlich über seine
gesamte Länge
im Bohrloch BL.
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Durch das Hindurchschieben des Gestänges BG1
durch den Graben und das Hineinfallenlassen des vorderen Endes des
Gestänges
in das Bohrloch BL wird von den Grabenwänden in den Graben hineinragendes
Erdreich entfernt und in des Bohrloch BL befördert. Es entsteht somit ein
Graben, dessen Seitenwände
annähernd
eben sind und einen gegenseitigen Abstand haben, der an allen Stellen
mindestens 10 cm beträgt.
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Abschließend wird das Gestänge BG1
unter Drehen desselben um seine Längsachse in die Grube DG1 zurückgezogen.
Der am Gestänge
BG1 montierte Räumer
schiebt das Erdreich aus dem Bohrloch BL heraus, welches zwischenzeitlich
in das Bohrloch BL gefallen ist. Sofern es erforderlich ist, d.h.
insbesondere wenn das bei den vorhergehenden Arbeitsgängen in
das Bohrloch und den Graben gepumpte Bentonit-Zement-Gemisch nicht
mehr bis an die Oberkante des Grabens reicht, wird beim Zurückziehen
des Gestänges
BG1 noch so viel flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch
durch das Gestänge
BG1 gepumpt, bis das Bohrloch und der Graben vollständig, d.h.
bis zur Oberkante des Grabens mit Bentonit-Zement-Gemisch gefüllt sind.
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Nach dem vollständigen Zurückziehen des Gestänges BG2
ist die Herstellung der Schmalwand-Innendichtung beendet. Das Bentonit-Zement-Gemisch,
mit welchem der Graben aufgefüllt ist,
ist nach 1 bis 14 Tagen ausgehärtet.
Wie lange das Aushärten
des Bentonit-Zement-Gemisches dauert, kann durch das Mischungsverhältnis und/oder
die Beigabe von Zusatzstoffen festgelegt werden. Im ausgehärteten Zustand
bildet die Bentonit-Zement-Schicht ein flüssigkeitsundurchlässiges Material,
welches zuverlässig
verhindert, daß diesseits
des Deiches vorhandenes Wasser auf die andere Seite des Deiches
gelangen kann.
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Die vorstehend beschriebenen Arbeitsschritte
lassen sich schnell und einfach durchführen. Deshalb, und weil das
Einfüllen
des flüssigkeitsundurchlässigen Materials
in den Graben bereits einhergehend mit der Herstellung des Grabens
erfolgen kann, kann eine Schmalwand-Innendichtung oder eine sonstige
flüssigkeitsundurchlässige Schicht
im Erdboden nach dem hier vorgestellten Verfahren sehr viel einfacher
und schneller hergestellt werden als es unter Verwendung herkömmlicher
Verfahren möglich ist.
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Darüber hinaus entfällt bei
der Anwendung des hier vorgestellten Verfahrens die Notwendigkeit, daß der Deich
bzw. ein sonstiger Untergrund mit den Deich oder den sonstigen Untergrund
großflächig beschädigenden
oder gar zerstörenden
Gerätschaften wie
beispielsweise Baggern, LKWs etc. befahren wird. Letzteres macht
es sogar möglich,
einen vom steigenden Hochwasser bereits aufgeweichten Deich noch
abzudichten.
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Darüber hinaus ermöglicht das
hier vorgestellte Verfahren die Herstellung von besonders dichten
wasserundurchlässigen
Schichten. Bei herkömmlichen
Verfahren und Anordnungen erfolgt die Herstellung der Schicht in
Längeneinheiten
von ca. 8 – 10
m, so daß die
wasserundurchlässige
Schicht alle 8 – 10
m mehr oder weniger stark undichte Stellen aufweist. Durch das hier
vorgestellte Verfahren kann die Herstellung der Schicht in sehr
viel größeren Längeneinheiten
(in Längeneinheiten
bis zu mehreren hundert Metern) erfolgen, so daß eine solche Schicht so gut
wie überhaupt
keine wasserundurchlässigen Stellen
aufweist.
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Bei dem vorstehend beschriebenen
Verfahren wird der für
die Herstellung der flüssigkeitsundurchlässigen Schicht
benötigte
Graben in drei Arbeitsschritten, nämlich
- 1)
Aufschneiden des Bodens durch das Seil S,
- 2) Aufweiten des durch das Seil S erzeugten Schlitzes zu einem
Graben durch eine entsprechend breitere Kette, und
- 3) Glätten
der Grabenwände
hergestellt,
und erfolgt das Auffüllen
des Grabens mit flüssigkeitsundurchlässigem Material
einhergehend mit der Herstellung des Grabens.
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Das beschriebene Verfahren ist auf
verschiedenerlei Art und Weise modifizierbar. Einige der möglichen
Modifikationen bestehen darin,
- – daß das im
ersten Arbeitsschritt erfolgende Aufschneiden des Bodens nicht durch
das Seil S, sondern durch eine dünne
Kette erfolgt,
- – daß auf das
Aufschneiden des Bodens durch das Seil S oder eine dünne Kette
verzichtet wird, und gleich der vorstehend erwähnte zweite Arbeitsschritt
durchgeführt
wird,
- – daß der erste
Arbeitsschritt und/oder der zweite Arbeitsschritt unter Verwendung
von immer dicker werdenden Seilen bzw. Ketten wiederholt durchgeführt werden,
- – daß im zweiten
Arbeitsschritt eine Kette verwendet wird, deren maximale Breite
größer ist
als die Breite des zu erzeugenden Grabens, und daß auf die
Durchführung
des dritten Arbeitsschrittes verzichtet wird, und/oder
- – daß das Glätten der
Grabenwand dadurch erfolgt, daß eine
vertikal gehaltene Stange in horizontaler Richtung durch den Graben
gezogen wird.
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Ferner ist es möglich, daß zur Erzeugung des Grabens
andere Erdreichbeseitungungsvorrichtungen als ein Seil, eine Kette,
und oder ein Gestänge
verwendet werden. Beispielsweise könnte vorgesehen werden, eine
Bodenfräse,
oder ein Eimerkettenwerk, oder einen sich um die Längsachse
drehenden spiralförmigen
Erdbohrer als Erdreichbeseitigungsvorrichtung zu verwenden und eine
dieser Vorrichtungen zwischen den Gestängen BG1 und BG2 anzuordnen
und mittels der Gestänge
durch den Boden zu ziehen.
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Bei der Verwendung einer Bodenfräse, eines Eimerkettenwerkes,
eines Spiralbohrers oder dergleichen als Erdreichbeseitigungsvorrichtung
könnte unter
Umständen
sogar auf das obere Gestänge
BG2 verzichtet werden.
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Andererseits könnte aber auch vorgesehen werden,
daß die
Erdreichbeseitigungsvorrichtung durch mehr als zwei Gestänge durch
den Boden gezogen wird. Dies gilt unabhängig von der Art der verwendeten
Erdreichbeseitigungsvorrichtung.
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Die die Erdreichbeseitigungsvorrichtung
bewegenden Gestänge
könnten
auch durch entsprechend belastbare Ketten oder Seile ersetzt werden.
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Darüber hinaus besteht auch keine
Notwendigkeit, ein Bentonit-Zement-Gemisch als wasserundurchlässiges Material
zu verwenden. Statt dessen können
auch Beton, Gußasphalt,
Kunststoff oder sonstige wasserundurchlässige Materialien verwendet
werden.
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Das als wasserundurchlässige Material
verwendete Material muß auch
nicht einhergehend mit der Herstellung des Grabens in diesen eingefüllt werden,
sondern kann auch erst nach der vollständigen Herstellung des Grabens
von oben in diesen eingefüllt
werden.
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Auch wenn als wasserundurchlässiges Material
nicht ein Bentonit-Zement-Gemisch verwendet wird, kann der Graben
vor dem Auffüllen
mit dem wasserundurchlässigen
Material mit einer Bentonit-Suspension gefüllt sein. Bei Befüllen des
Grabens mit dem wasserundurchlässigen
Material nach dem sogenannten Kontraktorverfahren setzt sich das wasserundurchlässige Material
am Boden des Grabens ab und verdrängt die Bentonit-Suspension nach oben,
wo sie abgesaugt und beseitigt werden kann.
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Auf die vorstehend beschriebene Art
und Weise können
auch Dichtwände
hergestellt werden, die nicht bis an die Erdoberfläche reichen.
Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß das obere Gestänge ebenfalls
in einem mehr oder weniger weit unter der Erdoberfläche liegenden
Bohrloch geführt
wird.
-
- A
- Bohranfang
- AE
- Antriebseinheit
- BG
- Gestänge
- BG1
- Gestänge
- BG2
- zweites
Gestänge
- BK
- Bohrkopf
- BL
- Bohrloch
- D
- Deich
- DA
- Anfangsstelle
- DE
- Endstelle
- DG1
- erste
Grube
- DG2
- zweite
Grube
- E
- Bohrende
- K
- Kies
- L
- Lehm
- P
- Platte
- R
- Räumer
- S
- Seil
- STR
- Straße
- SID
- Schmalwand-Innendichtung
- W
- Wasser