DE1141599B

DE1141599B - Process for the introduction of a gravel filter packing around a filter pipe string to be laid in the ground and a gravel head to carry out this process

Info

Publication number: DE1141599B
Application number: DEM26496A
Authority: DE
Inventors: Hermann Wienands
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1955-03-18
Filing date: 1955-03-18
Publication date: 1962-12-20

Description

Verfahren zum Einbringen einer Kiesfilterschüttung um einen im Erdreich zu verlegenden Filterrohrstrang und Kiesversatzkopf zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer Kiesfilterschüttung um einen im Erdreich zu verlegenden Filterrohrstrang sowie einen Kiesversatzkopf zur Durchführung des Verfahrens.Method for placing a gravel filter around one in the ground Filter pipe to be laid and gravel head to carry out this process The invention relates to a method for introducing a gravel filter bed a filter pipe to be laid in the ground and a gravel head for Implementation of the procedure.

Für die Erschließung von reinem Grundwasser im Erdreich ist es erforderlich, das Eindringen der in den wasserführenden Schichten des Erdbodens enthaltenen Feinsande und Kiese in die Filterrohre zu verhindern. Da meist infolge des Fehlens von gröberen Kiesen die Möglichkeit entfällt, das Eintreten der Feinsande in die Filterrohre durch eine natürliche Kiesschüttung zu verhindern, hat man bisher die Filterrohre mit künstlich eingebrachten klassifizierten Kiesschüttungen in einer oder mehreren Lagen umgeben. So werden z. B. nach einem bekannten Verfahren die Kiesschüttungen dadurch hergestellt, daß man mit geeignetem Kiesmaterial gefüllte sogenannten Schüttkörbe, z. B. aus Gazegewebe, konzentrisch um die Filterrohre anordnet. Nach einem anderen bekannten Verfahren werden für denselben Zweck von einem Schacht aus in das Erdreich eingepreßte Bohrrohre verwendet, mit deren Hilfe der Filterkies um die Filterrohre geschüttet oder gespült wird. Der Durchmesser dieser Bohrrohre entspricht dabei demjenigen der einzubringenden Kiesschüttung.For the development of pure groundwater in the ground, it is necessary the penetration of the fine sands contained in the water-bearing layers of the ground and to prevent gravel from getting into the filter tubes. Since mostly due to the lack of coarser Gravel eliminates the possibility of fine sands entering the filter tubes So far, filter pipes have been used to prevent this by a natural fill of gravel with artificially introduced classified gravel fillings in one or more Surrounding layers. So z. B. the gravel fillings according to a known method produced by so-called bulk baskets filled with suitable gravel material, z. B. from gauze, arranged concentrically around the filter tubes. According to another known methods are for the same purpose from a shaft in the ground Pressed-in drill pipes are used, with the help of which the filter gravel around the filter pipes is poured or rinsed. The diameter of these drill pipes corresponds that of the gravel fill to be brought in.

Diese Verfahren haben aber den Nachteil, daß für das Einbringen der Kiesschüttungen in einem gesonderten Arbeitsgang entsprechende Hohlräume in dem Erdreich hergestellt werden müssen. Ferner wird bei Verwendung von Bohrrohren die Länge und der Durchmesser derartiger Grundwasserfassungen durch den Widerstand, den das Erdreich auf die eingetriebenen Bohrrohre ausübt, begrenzt. Diese Grenze liegt etwa bei einer Länge von 80 bis 100 m und einem Durchmesser von 300 bis 400 mm.However, these methods have the disadvantage that for the introduction of the Gravel fillings in a separate operation corresponding cavities in the Earth must be made. Furthermore, when using drill pipes, the Length and diameter of such groundwater wells due to the resistance, that the soil exerts on the driven drill pipes. This limit is about 80 to 100 m long and 300 to 400 in diameter mm.

Beim Gegenstand eines älteren Patents sollen zur Herstellung eines natürlichen Kiesfilters die Kornanteile des Erdreiches durch eine Aufschlämmung mit Hilfe von in das Erdreich eingeführtem Preßwasser stufenweise umgeschichtet werden, und zwar in der Weise, daß sich auf einer Schicht grobkörnigen Kieses, welcher in der Aufschlämmung wegen seines größeren Gewichts zuerst nach unten sinkt, die nächstfeineren Kiesbestandteile schichtenweise ablagern. Im Falle einer Entnahme von Grundwasser durch Filterrohre soll auf diese Weise bewirkt werden, daß die zuunterst liegende gröbere Kiesschicht das unerwünschte Eindringen von Feinsanden in die Filterrohre verhindert.When the subject of an older patent is intended to produce a natural gravel filter, the grain fractions of the soil through a slurry with the help of press water introduced into the ground in stages in such a way that on a layer of coarse-grained gravel, which in the slurry, because of its greater weight, which sinks down first Deposit the next finer gravel components in layers. In the event of a removal of groundwater through filter pipes should be effected in this way that the bottom lying coarser gravel layer prevents the undesired penetration of fine sand into the filter pipes prevented.

Das gleiche Ziel strebt ein anderes bekanntes Verfahren an, wonach die Feinsande in der Umgebung eines im Erdreich verlegten Filterrohres aus dem Boden herausgewaschen werden, so daß nur die gröberen Anteile des Erdreiches das Filterrohr umgeben. Diese beiden letzteren Verfahren sind aber nur anwendbar in einem Erdreich, welches zur Bildung von natürlichen Filterkiesschichten ausreichende Mengen von gröberen Kornanteilen aufweist. Für die Herstellung von Grundwasserfassungen in einem Erdreich, welches fast durchweg aus Feinsanden besteht, sind diese Verfahren nicht anwendbar.Another known method aims at the same goal, according to which the fine sands in the vicinity of a filter pipe laid in the ground from the ground be washed out, so that only the coarser parts of the soil the filter tube surround. These latter two methods are only applicable in a soil, which is sufficient for the formation of natural filter gravel layers having coarser grain fractions. For the creation of groundwater wells in A soil, which consists almost entirely of fine sand, are these methods not applicable.

Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden. Sie bezweckt die Herstellung von Kiesschüttungen von größeren Längen in einem kontinuierlichen Arbeitsgang ohne Verwendung von Bohrrohren und erreicht dieses Ziel dadurch, daß von einem Schacht aus zunächst ein Hohlbohrgestänge in an sich bekannter Weise durch das Erdreich in schräg ansteigender Richtung bis zur Erdoberfläche vorgetrieben und anschließend ein Rohrstrang an das schachtseitige Ende des Hohlbohrgestänges angeschlossen und mittels des Hohlbohrgestänges bis zur Erdoberfläche gezogen wird, worauf das Hohlbohrgestänge von der Erdoberfläche aus durch den Rohrstrang bis zum Schacht zurückgeschoben und an die schachtseitigen Enden des Hohlbohrgestänges und des Rohrstranges ein Kiesversatzkopf angeschlossen wird, der gemeinsam mit einem an dessen rückwärtigen Ende befestigten zweiten Rohrstrang mit gegenüber dem Kiesversatzkopf kleinerem Durchmesser mittels des Hohlbohrgestänges und des ersten Rohrstranges durch das Erdreich gezogen wird, wobei gleichzeitig entgegengesetzt der Zugrichtung dem Kiesversatzkopf am rückwärtigen Ende des ersten Rohrstranges in das Erdreich austretendes Spülwasser derart zugeführt wird, daß durch das Spülwasser der Feinsand aus dem den Kiesversatzkopf umgebenden Erdreich ausgespült und durch den Innenraum des Kiesversatzkopfes und den zweiten Rohrstrang in den Schacht abgeführt wird, während durch das Höhlbohrgestänge Filterkies in den von dem Kiesversatzkopf erzeugten, dem zweiten Rohrstrang umgebenden ringförmigen Hohlraum eingespült wird und daß schließlich der zweite Rohrstrang nach Einbringen des Filterrohrstranges gezogen wird.These disadvantages are avoided by the present invention. Its purpose is the production of gravel beds of greater lengths in a continuous manner Operation without the use of drill pipes and achieves this goal in that from a shaft through a hollow drill pipe in a manner known per se the earth was driven in an inclined direction up to the surface of the earth and then a pipe string to the shaft end of the hollow drill pipe connected and pulled to the surface by means of the hollow drill rod, whereupon the hollow drill pipe from the earth's surface through the pipe string to the Shaft pushed back and to the shaft-side ends of the hollow drill rod and of the pipe string a gravel head is connected, which together with a at the rear end of the second pipe string attached opposite the gravel head smaller diameter by means of the hollow drill rod and the first pipe string by the soil is pulled, while at the same time opposite to the pulling direction Gravel head at the rear end of the first pipe string emerging into the ground Rinse water is supplied in such a way that the fine sand from the rinse water the soil surrounding the gravel head and flushed out through the interior of the gravel head and draining the second string of tubing into the well while through the cave drill string Filter gravel into the second pipe string generated by the gravel backing head annular cavity is flushed in and that finally the second pipe string is pulled after inserting the filter pipe.

Für die Durchführung dieses Verfahrens wird ein Kiesversatzkopf verwendet, der erfindungsgemäß derart ausgebildet ist, daß er einen zylindrischen Hohlkörper aufweist, der auf einem Teil seiner Länge mit Sieböffnungen versehen ist und mit einer kegelförmigen Spitze an das Hohlbohrgestänge und den vor dem Kiesversatzkopf mit Austrittsöffnungen für das Spülwasser versehenen ersten Rohrstrang anschließbar ist, daß im Inneren des zylindrischen Hohlkörpers anschließend an die Sieböffnungen ein trichterförmiges Anschlußstück für den mit dem Kiesversatzkopf zu verbindenden zweiten Rohrstrang angebracht ist und daß eine zunächst in axialer Richtung durch die kegelförmige Spitze verlaufende, sich dann mehrfach verzweigende und in den ringförnnigen Hohlraum zwischen dem zylindrischen Hohlkörper und dem zweiten Rohrstrang mündende Zuführungsleitung für den Filterkies angeordnet ist.A gravel head is used to carry out this procedure, which is designed according to the invention such that it has a cylindrical hollow body has, which is provided with sieve openings over part of its length and with a conical tip to the hollow drill pipe and the one in front of the gravel head first pipe string provided with outlet openings for the rinsing water can be connected is that inside the cylindrical hollow body adjoining the sieve openings a funnel-shaped connector for the one to be connected to the gravel head second pipe string is attached and that one first in the axial direction the conical tip running, then branching out several times and into the annular cavity between the cylindrical hollow body and the second pipe string opening feed line for the filter gravel is arranged.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Abb. 1 und 2 den Kiesversatzkopf im Längs- und Querschnitt, Abb.3 eine in Entstehung begriffene Filterkiesschüttung im Längsschnitt.An embodiment of the invention is shown in the drawing. Fig. 1 and 2 show the gravel head in longitudinal and cross-section, Fig.3 shows a Filtration gravel filling in the process of being formed in a longitudinal section.

Zunächst wird nach einem an sich bekannten Verfahren das Hohlbohrgestänge 1 von einem in den Abbildungen nicht dargestellten Schacht aus in schräg ansteigender Richtung bis zur Erdoberfläche vorgetrieben, mit dessen Hilfe dann der erste Rohrstrang 2 von etwas größerem Durchmesser, z. B. etwa 100 mm 1. W., von der Erdoberfläche aus nach oben gezogen wird. Wenn dieser zutage getreten ist, wird er an seinem unteren Ende im Inneren des Schachts mit der kegelförmigen Spitze 4 des Kiesversatzkopfes verschraubt, die aus den einzelnen, in geringem Abstand voneinander angeordneten Stäben 13 gebildet ist.First of all, according to a method known per se, the hollow drill rods 1 from a shaft, not shown in the figures, in an inclined manner Driven towards the surface of the earth, with the help of which the first pipe string 2 of a slightly larger diameter, e.g. B. about 100 mm 1st W., from the surface of the earth from being pulled up. When this has emerged, it becomes at its lower level End inside the shaft with the conical tip 4 of the gravel head screwed together from the individual, arranged at a short distance from each other Rods 13 is formed.

Das Hohlbohrgestänge 1 wird von der Erdoberfläche aus durch den Rohrstrang 2 nach unten geschoben und ebenfalls mit der kegelförmigen Spitze 4 sowie mit dem in ihrem Inneren angeordneten kurzen Rohrstück 5 verbunden. Nachdem nun z. B. mittels einer auf der Erdoberfläche aufgestellten hydraulischen Zugvorrichtung der Rohrstrang 2 mit dem darin angeordneten Hohlbohrgestänge 1 und mit der daran befestigten kegelförmigen Spitze 4 ein kurzes Stück in das Erdreich eingezogen worden sind, wird an letzterer der zylindrische Hohlkörper 6 des Kiesversatzkopfes, dessen Durchmesser demjenigen der herzustellenden Kiesschüttung entspricht, angeschraubt. Der vordere Teil dieses Hohlkörpers ist mit den Sieböffnungen 7 versehen. Ferner sind in seinem -Inneren das zum Sammeln und Abführen des vor dem Kiesversatzkopf befindlichen Erdreichs dienende trichterförmige Anschlußstück 8 und die vierfach verzweigte Zuführungsleitung 10 für den Filterkies angeordnet. Letztere ist mit dem Rohrstück 5 verbunden. An das trichterförmige Anschlußstück 8 wird der erste Rohrschuß 9 des in. das Erdreich einzuziehenden zweiten Rohrstranges 14 befestigt. Daraufhin beginnt das abschnittsweise Einziehen des Kiesversatzkopfes. Während dieses Vorganges wird von der Erdoberfläche aus in den Ringraum, der durch das Hohlbohrgestänge 1 und den Rohrstrang 2 gebildet wird, Wasser unter erhöhtem Druck eingeleitet, welches durch die an dem unteren Ende des Rohrstranges 2 angebrachten Austrittsöffnungen 3 in das vor dem Kiesversatzkopf befindliche Erdreich eingepreßt wird und dieses auflockert. Dabei werden durch die Schleppkraft des Wassers feinere Sande und Kiese aus dem Erdreich durch die Schlitze zwischen den Stäben 13 der kegelförmigen Spitze 4 in das Innere des Kiesversatzkopfes eingespült und durch das trichterförmige Anschlußstück 8 sowie durch den mit dem Schacht in Verbindung stehenden Rohrstrang 14 nach unten abgeführt. Die gröberen Kiese lagern sich dadurch um den Kiesversatzkopf herum ab. Während des Einziehens des Kiesversatzkopfes wird ferner gleichzeitig durch das Hohlbohrgestänge 1 von der Erdoberfläche aus klassifizierter Filterkies mit Wasser eingespült, der durch das Rohrstück 5 und durch die verzweigte Zuführungsleitung 10 in dem durch den Kiesversatzkopf erzeugten ringförmigen Hohlraum 16 abgelagert wird. Zweckmäßig wird zur sicheren Ablagerung der Kiesschüttung 12, insbesondere bei größeren Durchmessern, an dem zylindrischen Hohlkörper 6 noch ein Verlängerungsstück 11 angeschraubt. Zur Verdichtung der Kiesschüttung kann ein im Schacht aufgestellter Rüttler dienen, der den Rohrstrang 14 in Erschütterung versetzt.The hollow drill pipe 1 is pushed down from the surface of the earth through the pipe string 2 and is also connected to the conical tip 4 and to the short pipe section 5 arranged in its interior. After z. B. by means of a hydraulic traction device set up on the earth's surface, the pipe string 2 with the hollow drill pipe 1 arranged therein and the conical tip 4 attached to it have been pulled a short distance into the ground, the cylindrical hollow body 6 of the gravel head is attached to the latter, the diameter of which corresponds to the one corresponds to the gravel fill to be produced, screwed on. The front part of this hollow body is provided with the sieve openings 7. Furthermore, the funnel-shaped connecting piece 8 and the fourfold branched supply line 10 for the filter gravel are arranged in its interior for collecting and discharging the soil located in front of the gravel head. The latter is connected to the pipe section 5. The first pipe section 9 of the second pipe string 14 to be pulled into the ground is fastened to the funnel-shaped connection piece 8. The gravel head will then begin to be drawn in in sections. During this process, water is introduced under increased pressure from the surface of the earth into the annulus formed by the hollow drill pipe 1 and the pipe string 2, which through the outlet openings 3 attached to the lower end of the pipe string 2 into the ground in front of the gravel head is pressed in and this loosens up. By the drag force of the water, finer sand and gravel are washed from the ground through the slots between the rods 13 of the conical tip 4 into the interior of the gravel head and down through the funnel-shaped connector 8 and through the pipe string 14 connected to the shaft discharged. The coarser gravel is deposited around the gravel head. During the pulling in of the gravel head, classified filter gravel from the surface of the earth is simultaneously flushed in through the hollow drill pipe 1, which is deposited through the pipe section 5 and through the branched supply line 10 in the annular cavity 16 created by the gravel head. Appropriately, an extension piece 11 is also screwed onto the cylindrical hollow body 6 for the secure deposition of the bed of gravel 12, particularly in the case of larger diameters. A vibrator set up in the shaft can serve to compact the bed of gravel, which vibrates the pipe string 14.

Wenn der Kiesversatzkopf auf diese Weise bis zur Erdoberfläche hochgezogen ist, hinterläßt er im Erdreich einen Kanal, der mit der im Querschnitt ringförmigen Kiesschüttung 12 ausgefüllt ist, deren Außenseite von den gröberen Bestandteilen des Erdreichs umlagert und deren Innenseite von dem in das Erdreich eingezogenen Rohrstrang 14 begrenzt ist. Nach dem Entfernen des zutage getretenen Kiesversatzkopfes kann nunmehr der Filterrohrstrang 15 in den Rohrstrang 14 von der Erdoberfläche aus bis zum Schacht hinunter eingeschoben werden. Der Rohrstrang 14 wird danach von der Erdoberfläche aus aus dem Erdreich herausgezogen.When the gravel head is pulled up to the surface of the earth in this way is, it leaves a channel in the ground, which is ring-shaped with the cross-section Gravel bed 12 is filled, the outside of the coarser components of the soil and their inside of that drawn into the soil Pipe string 14 is limited. After removing the exposed gravel head the filter tubing 15 can now be moved into the tubing 14 from the surface of the earth can be inserted down to the shaft. The pipe string 14 is thereafter pulled out of the ground from the surface of the earth.

Der Filterrohrstrang 15 kann aber auch zusammen mit dem Kiesversatzkopf durch das Erdreich nach oben gezogen werden. Für diesen Zweck wird das erste Filterrohr, wie in Abb.1 dargestellt, mit dem trichterförmigen Anschlußstück 8 verbunden. Das Abführen der feinen Sande und Kiese erfolgt in diesem Fall durch den von dem Rohrstrang 14 umgebenen Filterrohrstrang 15.The filter tubing 15 can also be used together with the gravel head be pulled up through the earth. For this purpose the first filter tube, as shown in Fig.1, connected to the funnel-shaped connector 8. That In this case, the fine sands and gravel are carried away by the pipe string 14 surrounded filter tubing 15.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for introducing a gravel filter bed around a filter pipe to be laid in the ground, characterized in that from a shaft first a hollow drill rod (1) in a manner known per se propelled through the earth in an inclined direction up to the surface of the earth and then a pipe string (2) to the shaft-side end of the hollow drill pipe (1) connected and by means of the hollow drill rod (1) up to Earth's surface is pulled, whereupon the hollow drill pipe (1) from the earth's surface pushed back through the pipe string (2) to the shaft and to the shaft-side A gravel head is connected to the ends of the hollow drill rod (1) and the pipe string (2) is, which together with a attached to the rear end of the second pipe string (14) with a smaller diameter compared to the gravel head by means of the hollow drill rod (1) and the first pipe string (2) is pulled through the earth, with simultaneously opposite to the direction of pull the gravel head at the rear end of the first Rinsing water escaping into the ground is supplied to the pipe string (2) in such a way that that through the rinsing water the fine sand from the soil surrounding the gravel head flushed out and through the interior of the gravel head and the second pipe string (14) is discharged into the shaft, while filter gravel through the hollow drill rod (1) in the second pipe string (14) generated by the gravel backing head annular cavity (16) is flushed, and that finally the second pipe string (14) is pulled after inserting the filter pipe (15).

2. Gravel head for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it has a cylindrical hollow body (6), which over part of its length with Sieve openings (7) is provided and with a conical tip (4) on the hollow drill rod (1) and the one in front of the gravel head with outlet openings (3) for the rinsing water provided first pipe string (2) can be connected that inside the cylindrical Hollow body (6) adjoining the sieve openings (7) a funnel-shaped connecting piece (8) for the second pipe string (14) to be connected to the gravel head is and that an initially in the axial direction through the conical tip (4) running, then multiply branching and into the annular cavity (16) between the cylindrical hollow body (6) and the second pipe string (14) opening out Feed line (10) for the filter gravel is arranged. Considered publications: German patent application K 8272 V / 85 d (published on April 17, 1952). Into consideration Older patents drawn: German patents No. 973 046, 973 872.