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TECHNISCHES GEBIET
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Sicherung
von vorhandenen Deichen ist seit langem bekanntest Problem, wobei
die unterschiedlichsten, bisher jedoch unzureichenden Schutzsysteme
angewandt wurden. Eine Erhöhung der Gesamtstabilität
und der Gesamtsicherheit des Deiches als Teil eines übergreifenden
Küstenschutzsystems ist das dringende Notwendigkeit bei
dem geschehenden Klimawandel und wegen der steigenden Meereswasserstände.
Die Deiche müssen höchsten Sicherheitsanforderungen
genügen, um den Schutz von Menschen, Landschaften, Verkehrswegen,
Infrastrukturen und Wirtschaftsgutem auch unter extremen und langfristig
veränderlichen Wasserstands- und Sturmflutbedingungen zu
gewährleisten. Wichtig sind hierbei vor allem die Höhe
der auf dem Deich brechenden Wellen und deren Auflauf. Diese Aufgabe
müssen auch Strom- und Flussdeiche im Binnenland erfüllen.
Deichen drohen auch andere Gefahren, zuerst aus auf dem Deich brechenden
Wellen und deren Auflauf von Seegang. Deiche müssen alle
Belastungen und den hieraus resultierenden Schäden für
eine gewisse Dauer standhalten, ehe ein Versagen eintritt.
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Bei
Deichen gibt es viele Bedrohungen, die wichtigste sind: das Abwaschen,
das Durchfließen des Wassers, das Ausweichen des Erdkörpers
und Gründungen, die Sackung, die ungenügende mechanische
Festigkeit des Erdkörpers und Erosion der Oberfläche.
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STAND DER TECHNIK
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Es
gibt ein Durchströmbares Böschungsdeckwerk (Schlussbericht über
das Forschungsprojekt „Bemessung wellenbelasteter Hohldeckwerke", 2001,
S. 5, Fachhochschule Bielefeld, Labor für Hydromechanik
und Wasserbau bekannt, das aus einem Satz der Betonschilde „Hollow
Cubes” besteht, die dicht in eine Schicht gelegt sind.
Solcher Betonschild mit der Leere innen läßt dem
Wasser zu, den Kontakt mit der Oberfläche der Böschung
zu haben. Dieser Satz der Betonschilde ist für die Verkleinerung der
nach dem Schlag zurückkehrenden Wellen vorbestimmt.
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Den
Mangel dieser Lösung besteht in der Labilität
des Satzes der Betonschilde, die bei den grossen Wellen aus der
eigenen Stelle ausgerissen sein können und dann werden
fortgeschwemmt. Der zweite Mangel besteht darin, dass die Betonschilde die
Erosion der Böschung des Deiches verhindern nicht kann.
Und die mit dem Erosionsprozess verknüpften Versagenswarscheinlichleiten
des Deiches sind sehr hoch. Das kann man sehen aus dem Bericht
Ne. 877 „Probabilistische Bemessungsmethoden für
Seedeiche (ProDeich), 2002, S. 183, Technische Universität
Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau,
Hydromechanik und Küsteringemieurwesen. Und schräger
Wellenanlauf fortschwemmt die Partikeln des Grundes und träg
sie zur Seite bei der Erosion aus.
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Es
gibt eine Vorrichtung zur Stabilisierung von Flussdeichen bei Hochwasser,
die gemäß der Patentanschrift
DE 197 35 944 C2 bekannt.
Sie besteht aus abrollbarer Abdichtungsfolien, die wasserseitige
Böschung bedeckt und so vor Durchweichen und Abrutschen
des deiches schützt. Ihr Mangel besteht in Abwesenheit
der Biegenfeszigkeit, wegen wessen sie nicht fähig ist,
den Erdkörper des Deiches von mechanischer Wirkung von
dem Seegang zu schützen.
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Bekannte
Deichabdichtungen aus Stahlbeton sind teuer und mit umfangreichen
Betonierungsarbeiten im Deich verbunden. Der sich unter dem Wasser
befindenden Teil des Deiches, im allgemeinen auf diese Weise ist
es unmöglich zu schützen.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Man
untersucht einen Deich 1, der aus einer Krone 2,
einer Außenböschung 3 und einer Binnenböschung 4 besteht
und liegt auf dem Deichgrund 5. Die üblichen Deiche
befinden sich auf einer vorwiegend entlang einer Gewässerkante
(z. B. entlang der Küste) verlaufenden Erhöchung
und bestehen in ihrer Grubdstruktur üblicherweise aus Sand,
Erde, Lehm usw. Sir haben eine Abdeckung aus Rasen Bei länger
andauernden Hochwassersituationen unterliegt der Deich den unterschiedlichsten
Einflüssen, welche die Standfestigkeit des Erdwalles stark
beeinträchtigen. Falls der Deich die ausreichende Höhe und
Breite für einen Hochwasser von der gegebenen Stufe hat,
so fängt die Zerstörung des Deiches immer um den
Erscheinen einer Flecke der Erosion auf ihrem Oberfläche
an.
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Um
die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Wellenbelastung
und Standsicherheit vor Abrutschen zu erhöhen, werden auf
die Böschungen des Deiches die flachen Schilde gelegt.
Man legt sie in zwei Schichten – untere 6 und
obere 7, um für höheren Stabilität
die Kupplund zwischen den Schilden zu benutzen. Teilweise liegen
die Schilde unter Wasser der See 8 und unter durchsinkerndes
Wasser 9.
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Der
Schild ist rechteckig und mit der Karkasse 10, aus den
Stahlteilen erledigt, konkret aus U-Stahl warmgewalzter rundkantiger
z. B. h = 50 mm. Die Karkasse ist geschweißt. Von unterer
Seite der Karkasse befindet sich ein Boden 11 aus dem Stahlblech
mit dem Dicken 0,5 mm. Der Boden ist zur Karkasse geklebt oder geschweißt.
Die Schilde sind gefärbt. Der U-Stahl ist von außerer
Seite mit Klettbändern beklebt, es läßt
zu, den Satz der Schilde in die ununterbrochene Hülle für
den Deich umzuwandeln. Die Schilde sind mit großem Kiesel
gefüllt.
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Die
Karkasse der unteren Schicht 7 ist mit zwei Messern 12 versorgt,
die zu U-Stahl von unten angeschweißt sind. Diese Messer
sind in die Oberfläche der Böschung eingesteckt.
Die Schilde der Oberschicht 6 hacken sich an die Karkassen
von unteren Schilden an mit zwei Haken 13. Damit wird ihre
Unbeweglichkeit von allen Schilden versorgt.
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Die
Löcher 14 im Boden des Schildes dienen für
die Bequemlichtkeit der Montage der Schilde, dorthin kann man den
Haken des Hebemechanismus hineinlegen oder mit der Hand es greifen.
Außerdem kann man durch diese Löcher, die flexible
Verbindung 15, zum Beispiel, eine Kette oder einen Draht
verlegen und verschließen, was die Stabilität
des aus den Schilden geschaffenen Hülle versorgt. Ebenso
können die anliegenden Reihen der Schilde nach der Höhe
der Böschung verbunden sein. Diese Schilde versorgen die
Erhöhung der Standsicherheit des Erdkörpers des
Deiches gegen Umläufigkeit von unten, oben oder zwischen
den Schilden, weil das Wasser keinen Platz dafür hat, und
dadurch verhidern das Aussüplen von Erdmassen durch Wasser.
Sie können auch für Ertüchtigung von
vorhandenen Deichen dienen.
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Diese
Maßnahme läßt, eine Vergrößerung der
Böschungsneigung zu erledigen und die Umfänge
des Deiches zu verringern. So werden bei Neubauten und Ertüchtigungen
vorhandener Deiche erheblich an Material und Grundfläche
sowie Anbauzeit eingespart.
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Der
Größe des Schildes klärt sich aus dem Verfahren
der Montage. Der Schild mit der Größe 1 m × 1
m wiegt weniger als 30 Kilogramm, und ihn können zwei Menschen
heben. Für den Aufstieg des Schildes des größeren
Umfanges wird der Hebemechanismus gefordert. Die Montage mit Hilfe
von Hubschrauber ist auch möglich. Die Schilde auf den
Unterwasserteil des Deiches stellen die Taucher auf. Nach der Montage
der Schilde der unteren Schicht, werden sie mit Kiesel gefüllt.
Danach beginnt die Montage der Oberschicht der Schilde.
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Der
flexible Boden der Schlde des Oberschihtes wird von der Drück
der Wellen bis zu dem Kontakt mit dem Kiesel des unteren Schildes
gebogen. Wobei werden die Kräfte auf U-Stähle
der Schilde an der unteren Schicht übergeben, und weiter
auf den Erdkörper des Deiches, dort werden sie verteilt nach
der großen Fläche. Deshalb rufen diese Kräfte die
Zerstörungen des Deiches herbei nicht. Im ruhigen Zustand
der See dank der Löcher im Boden des Schildes unter den
statischen Druck des Wassers biegen die Boden des Schildes nicht,
weil der Drück von beiden Seiten identisch ist und folglich
es ausgewogen wird. Der statische Druck des Wassers auf den Körper
des Deiches ruft ihre Zerstörungen herbei nicht. Das versorgt
die Stabilität und die Sicherheit des Deiches während
der dauernden Einwirkung der See auf dem Deich.
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Da
die Oberfläche des Deiches jetzt unerschutterlich ist und
kann nicht von den Wellen zerstört sein, kann man auf die
Oberfläche des Deiches eine wasserdichte Schicht des Asphaltes
oder den wasserdichten Film legen. Freilich, werden sie die zerrissenen
Löcher von den Messern haben, aber der Größe
von diesen Löchern ist klein und ist von Messer praktisch
vollständig gefüllt. Im Falle mit dem Asphalt,
letzter wird das Messer verhüllen, und die zusätzlichen
Maßnahmen werden nicht gefordert. Im Falle des Filmes – man
kann um das Messer auf U-Stahl der Karkasse eine flachen Gummiring
aufzukleben, das vor dem Treffen des Wassers im Deich schützen
wird. Es wird
die
Durchsickerung verhindern.
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Solch
ein Stahlüberzug auf der Oberfläche des Deiches
kann man stellenweise an den Stellen benutzen, wo der Erosionsfläck
schon entstanden hat. Die Größe des Stahlüberzugs
kann dann der Größe des Erosionsfläcks
gleich sein. Dafür muss man die Wellenstille auf der See
erwarten, um die Besichtigung der Oberfläche des Deiches
unter dem Wasser zu erledigen. Das heißt, dass es für
die Notbehandlung des Deiches brauchbar ist, weil dieser Überzug
sich mit kleinen Stücken auf der Oberfläche des
Deiches halten kann.
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Die
Arbeiten von dem Auflegen der Schilde aussehen so. Die Schilde bringt
man mit dem Lastkraftwagen an und ladet portionenweise auf der Krone
des Deiches aus. Dann legt der Arbeiter einen Schild auf dem Karren
und bringt ihn zum Aufstellungsort fort. Hier nehmen zwei Arbeiter
oder Taucher den Schild aus dem Karren ab und legen ihn in die Projektlage.
Der Karren ist für das Fahren auf der Böschungen
verwendbar
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In
den beilegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Es
zeigen:
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- 1
- der
Deich
- 2
- die
Krone
- 3
- die
Außenböschung
- 4
- die
Binnenböschung
- 5
- der
Deichgrund
- 6
- der
Schild der äußerlichen Schicht
- 7
- der
Schild der inneren Schicht
- 8
- die
See
- 9
- durchsinkerndes
Wasser
- 10
- der
Karkasse des Scildes
- 11
- der
Boden des Scildes
- 12
- der
Messer
- 13
- der
Haken
- 14
- die
Loch
- 15
- flexible
Verbindung
- 16
- wasserdichte
Schicht
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Es
folgen 10 Zeichnungen:
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1 – Schematische
Darstellung von einen Deich in Querschnitt
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2 – Fragment
A auf 1
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3 – Schild,
Ansicht von oben
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4 – Querschnitt
1-1 auf. 3
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5 – Querschnitt
2-2 für 7 auf. 3
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6 – Querschnitt
2-2 für 6 auf. 3
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7 – Ansicht
nach B
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8 – Querschnitt
4-4 auf 7
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9 – Knoten
1 auf 2
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10 – Querschnitt
3-3 auf 9
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Schlussbericht über
das Forschungsprojekt „Bemessung wellenbelasteter Hohldeckwerke”, 2001,
S. 5, Fachhochschule Bielefeld, Labor für Hydromechanik
und Wasserbau [0003]
- - Bericht Ne. 877 „Probabilistische Bemessungsmethoden
für Seedeiche (ProDeich), 2002, S. 183, Technische Universität
Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau,
Hydromechanik und Küsteringemieurwesen [0004]