DE19948345A1

DE19948345A1 - Verfahren zur Herstellung eines Horizontalbrunnenfilters

Info

Publication number: DE19948345A1
Application number: DE19948345A
Authority: DE
Inventors: Jens Hoelterhoff
Original assignee: Hans Brochier GmbH and Co
Current assignee: Hans Brochier Holdings Ltd London Gb
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: DE19948345C2

Abstract

Die Herstellung eines Horizontalbrunnenfilters zum Aufschluß flacher Grundwasserleiter erfolgt mit einem Brunnenfilterohr, das mit einer fest haftenden Filterkiesschicht in variabler Korngröße und Schichtdicke ummantelt ist. Zum lagerrichtigen Einbringen des so ausgebildeten Filterrohres entsprechend den geologischen Gegebenheiten und damit zur Erzielung einer hohen Förderleistung wird mit einer in einem Bohrrohr geführten, in der Richtung steuerbaren Hohlbohrschnecke eine individuell ausgerichtete Sacklochbohrung hergestellt, in die nach dem Ziehen der Hohlbohrschnecke im Schutze des Bohrrohres das kiesbeschichtete Brunnenfilterrohr eingeführt wird. Nach dem Ziehen des Bohrrohres steht ein leistungsfähiger, kostengünstig hergestellter Horizontalbrunnenfilter zur Verfügung, der keine Setzungserscheinungen im Erdreich verursacht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Horizontalbrunnenfilters zum Aufschluß flacher Grundwasserleiter, bei dem ein perforiertes Brunnenfilterrohr zur Aufnahme und Entnahme von Wasser im wesentlichen horizontal in den Grundwasserleiter eingebracht wird.

Derartige Horizontalfilter für geringmächtige grundwasserführende Schichten sind seit langem bekannt. Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, die Brunnenfilterrohre zur maximalen Wasserentnahme in der entsprechend dem Verlauf des Grundwasserleiters und dem Grundwasserangebot erforderlichen Richtung und Neigung anzuordnen sowie eine optimale Filterung des Grundwassers zu erreichen. Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines Horizontalbrunnenfilters wird ein perforiertes Brunnenfilterrohr in Richtung und Neigung unkontrolliert in den Grundwasserleiter eingebracht und anschließend der Feinkornanteil in der Umgebung des Filterrohres abgesaugt, um eine 20 bis 30 cm starke, natürliche Filterschicht auszubilden, deren exakte Dicke und deren Hohlraumgröße jedoch nicht bestimmbar ist. Somit kann das Grundwasser nicht in der maximal möglichen Qualität und Quantität gewonnen werden. Zudem ist mit dem Abziehen der Feinkornanteile eine unkontrollierte Bodenentnahme verbunden, die über die Länge des Filters zu unerwünschten Setzungserscheinungen im Erdreich führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Horizontalbrunnenfilters anzugeben, das durch optimale Ausbildung und Anordnung des Filters im Grundwasserleiter eine hohe Filterleistung in bezug auf die Quantität des geförderten Wassers gewährleistet und Setzungserscheinungen im Erdreich vermeidet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht mit anderen Worten darin, daß ein mit einer festhaftenden Filterkiesschicht ummanteltes, in üblicher Weise geschlitzt ausgebildetes Brunnenfilterrohr in eine in den Grundwasserleiter entsprechend den jeweiligen geologischen Verhältnissen und dem Wasserangebot in Neigung und Richtung exakt ausgerichtete Sacklochbohrung eingeführt wird. Die Herstellung der Sacklochbohrung erfolgt - ausgehend von einem Preßschacht - mit einer in einem Bohrrohr geführten Hohlbohrschnecke, an deren Kopf eine schräge Ebene zur Einstellung der Bohrrichtung während des Bohrvorganges und damit der Ausrichtung der Sacklochbohrung bzw. des Filters vorgesehen ist. Nach Erreichen der gewünschten Filterlänge, die bis zu 60 m betragen kann, wird zunächst die Hohlbohrschnecke zurückgezogen und anschließend im Schutz des Bohrrohres das mit Filterkies in variabler Korngröße und Schichtdicke ummantelte und gegebenenfalls mit einem Fließmaterial umhüllte Brunnenfilterrohr in die Sacklochbohrung eingeschoben. Nach dem Ziehen des Bohrrohres steht ein an die betreffenden Kenndaten des Grundwasserleiters angepaßter Horizontalbrunnenfilter mit einer entsprechend den jeweiligen Bedingungen hinsichtlich der Quantität des zu gewinnenden Wassers optimalen Leistung zur Verfügung. Der Filter kann zudem kostengünstig und mit geringem Zeitaufwand hergestellt werden und es treten keine Setzungserscheinungen (Versackungen) im Erdreich auf.

Aus den anderen Ansprüchen sowie dem unten beschriebenen Ausführungsbeispiel ergeben sich weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 den ersten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Horizontalbrunnenfilters durch gesteuerte Ausbildung einer Sacklochbohrung mit einer in einem Bohrrohr geführten Hohlbohrschnecke (Steuerschnecke), die von einem in einem Preßschacht angeordneten Preßbohrgerät eingetrieben werden;

Fig. 2 den zweiten Verfahrensschritt, in dem die Hohlbohrschnecke aus dem vorgetriebenen Bohrrohr zurückgezogen wird;

Fig. 3 die dritte Phase des Verfahrens, in der aus dem Preßschacht ein Brunnenfilterrohr mit Filterkiesbeschichtung in das Bohrrohr eingebracht wird;

Fig. 4 den vierten Verfahrensschritt zum Zurückziehen des Bohrrohres.

In einem Preßschacht 1 wird ein allgemein mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnetes Preßbohrgerät auf die Sollrichtung des Filters eingestellt, um aneinandergekoppelte Bohrrohr-Schneckensegmente 3 im wesentlichen horizontal im Erdreich vorzutreiben. Durch die Drehbewegung der Hohlbohrschnecke 4 wird das am Schneckenkopf 4a gelöste Erdreich durch das Bohrrohr 5 in den Preßschacht 1 geleitet und dabei eine Sacklochbohrung 6 ausgebildet.

Der Schneckenkopf 4a verfügt über eine schräge Ebene mit einer Diodenzieltafel, um beim Vortrieb mit einem Theodoliten und einer CCD-Kamera (nicht dargestellt) die Sollrichtung und - neigung der Sacklochbohrung 6 vorzugeben. Die Stellung des Schneckenkopfes 4a wird während des Bohrens ständig mit Hilfe der CCD-Kamera und der Diodenzieltafel überwacht und bei einer Abweichung des Diodenzielfeldes von der Sollachse der Bohrung korrigiert, um die gewünschte Bohrrichtung beizubehalten und gegebenenfalls eine bestimmte Neigung zu erzielen.

In der darauffolgenden Phase wird - wie Fig. 2 zeigt - die Hohlbohrschnecke 4 nach Erreichen der Endteufe aus dem Bohrrohr 5 zurückgezogen. In die nunmehr freie, aber noch durch das Bohrrohr 5 abgestützte Sacklochbohrung 6, die eine maximale Länge von 60 Metern haben kann, wird in der dritten Phase der Herstellung des Horizontalbrunnenfilters ein geschlitztes und mit einer Filterkiesschicht 8 ummanteltes Brunnenfilterrohr 7 aus einzelnen miteinander verbindbaren Rohrstücken in das nun als Schutzrohr fungierende Bohrrohr 5 eingeschoben. Entsprechend den wechselnden geologischen Verhältnissen im Bereich des Grundwasserleiters kann die Schlitzweite des Brunnenfilterrohres 7 variiert werden und beispielsweise 0,75; 1,0; 1,5 oder 2,0 mm betragen. Gleichermaßen kann die Korngröße der Filterkiesschicht 8 individuell an den jeweiligen Baugrund angepaßt sein und beispielsweise 0,7-1,2; 1,0-2,0; 2,0- 3,0; 3,0-5,0 mm betragen. Als Werkstoff für das Brunnenfilterrohr 7 werden Hart-PVC oder korrosionsbeständige Metalle, die gegebenenfalls mit einer Pulverbeschichtung versehen sind, eingesetzt. Außerdem kann die Filterkiesschicht 8 noch mit einem Fließmaterial (Tressen) umhüllt sein, die einerseits dem Schutz der Filterkiesschicht 8 vor mechanischen Zerstörungen dient und andererseits das Eindringen von Feinstbestandteilen aus dem Baugrund in die Filterkiesschicht bzw. in das Brunnenfilterrohr verhindert.

Nachdem das so ausgebildete Brunnenfilterrohr 7 vollständig in das Bohrrohr 5 eingeschoben ist, wird das Bohrrohr 5 gezogen. In dem flachen Grundwasserleiter liegt somit ein sowohl in der Richtung und Neigung (Gefälle) als eine hinsichtlich des Filtermaterials an die jeweiligen Boden- und Grundwasserverhältnisse exakt anpaßbares Brunnenfilterrohr, um einen qualitativ und quantitativ optimalen Wassergewinn aus dem Grundwasserleiter zu gewährleisten und gleichzeitig die bei den bekannten Technologien zur Herstellung von Horizontalfiltern auftretenden Setzungserscheinungen des Baugrundes zu vermeiden.

Bezugszeichenliste

1

Preßschacht

2

Preßbohrgerät

3

Bohrrohr-/Schneckensegment

4

Hohlbohrschnecke

5

Bohrrohr

6

Sacklochbohrung

7

Brunnenfilterrohr

8

Filterkiesschicht

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Horizontalbrunnenfilters zum Aufschluß flacher Grundwasserleiter, bei dem in diesen ein perforiertes Brunnenfilterrohr zur Aufnahme und Entnahme von Wasser eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer in einem Bohrrohr (5) angeordneten, über eine am Schneckenkopf (4a) vorgesehene schräge Ebene steuerbaren Hohlbohrschnecke (4) zunächst eine entsprechend dem jeweiligen Grundwasserleiter in Richtung und Neigung definierte Sacklochbohrung (6) hergestellt wird, die nach dem Ziehen der Hohlbohrschnecke (4) durch das dann als Schutzrohr dienende Bohrrohr (5) abgestützt wird, und daß anschließend im Schutzes des Bohrrohres (5) das Brunnenfilterrohr (7), das mit einer an diesem haftenden Filterkiesschicht (8) ummantelt ist, in die Sacklochbohrung (6) eingeschoben wird und das Bohrrohr (5) danach gezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brunnenfilterrohr (7) zum Schutz vor mechanischer Beschädigung der Filterkiesschicht (8) und zum Zurückhalten von Feinbestandteilen vor dem Einführen in das Bohrrohr (5) mit einem Fließmaterial umhüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kiesbeschichteten und fließumhüllten Brunnenfilterrohre (7) abschnittsweise aneinandergekoppelt in das Bohrrohr (5) eingeschoben werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Perforierung des Brunnenfilterrohres (7) bzw. der jeweiligen Rohrabschnitte und/oder die Korngröße der Filterkiessschicht (8) über die Filterlänge vor Ort an die wechselnden geologischen Verhältnisse im Bereich des Grundwasserleiters angepaßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Sacklochbohrung (6) eine Bestimmung und Einstufung des anstehenden Baugrundes durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Brunnenfilterrohre mit einer fest haftenden Filterkiesschicht in variabler Schichtdicke und Korngröße eingesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße im Bereich zwischen 0,7 und 5,0 mm liegt und vorzugsweise jeweils Körnungen von 0,7-1,2 mm; 1,0-2,0 mm; 2,0-3,0 mm und 3,0-5,0 mm umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Filterkiesschicht (8) über die Länge desselben Brunnenfilterrohres (7) variabel ist.