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Verfahren zum Einbringen von Filter-, Erosions- oder
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Dämmungseinlagen in einen Damm Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Einbringen von Filter-, Erosions- oder Dämmungseinlagen in einen Damm, insbesondere
in einen Staudamm.
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Beim Bau von Staudämmen mit mittig oder schräg zur Längsmittelebene
angeordneten Dichtungselementen aus natürlichem Material kommt der Sicherung des
Dammkerns erhöhte Bedeutung zu. Infolge der unterschiedlichen Materialien, die über
den Daamquerschnitt verteilt sind, und die beispielsweise rolliges Material bzw.
Steintrismermaterial für den Stützkörper und feinststoffreiches Material für das
Dichtungselement umfassen, ist es wegen der verschiedenartigen Setzungen und Verformungen,
die im Damm auftreten können, sowie auch wegen der unterschiedlichen Durchlässigkeitskoeffizienten
erforderlich, irgendwo im Damm Übergangszonen bzw. Filterzonen anzuordnen. Ferner
ist bei unregelmäßigen Talquerschnitten
mit teilweise setzungsempfindlichem
Untergrund und starren Felsberandungen bzw. Felsschultern die Gefahr der Bildung
von Rißflächen mit Scherzonen gegeben. Als Sicherungsmaßnahmen zur Verhinderung
derartiger Rißflächen im Damm sind beim bisherigen Stand der Dammbautechnik konstruktive
Einbauten mit Setzungspolstern und dergleichen Maßnahmen notwendig gewesen.
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Vbergangs- und Filterzonen, wie sie vorstehend erwähnt wurden, stellen
sehr hohe Anforderungen an die Qualität des zu verwendenden Materials, wobei nur
sorgfältig abgestimmte Filter oder zum Teil auch Stuienfilter und Entspannungsfilter
nach genauen Regeln aufzubereiten sind. Die Durchlässigkeitskoeffizienten zwischen
zwei Materialien mUssen sich dabei innerhalb zweier Zehnerpotenzen bewegen.
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Ebenso ist die genaue Einhaltung der Kornverteilungskurven äußerst
wichtig. Veiterhin ist die Übergangsbreite fUr den Druckabbau und die Entspannung
mit gewissen Abmessungen festzulegen.
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Folgende Anforderungen sind dabei zu erfüllen: (1) Erosionssicherung
des Dichtungskörpers gegen den StUtzkörper zur Abwendung von AusspUlungen bzw. Abwanderungen
von Feinteilen aus dem Kern.
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(2) Ausgleich der Dammverformungen.
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(3) Abbau des hydraulischen Drucks.
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(4) Entspannung des Porenwassers.
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(5) AbfUhrung von Sickerwasser.
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Es ist zwar bekannt, eine Dichtungsfolie irgendwie in einen Damm
einzulegen, Jedoch hat es sich heraungestellt, daß es bei der bisherigen Art der
Verlegung dieser Dichtungsfolien
immer noch zu einer Ausbildung
von senkrechten Rißflächen in Damm kam, also zu unerwünschten und gefährlichen Dammverformungen,
welche die Gefahr eines Dammbruchs nach sich ziehen.
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Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Einbringen von Filter-,
Erosions- oder Dämmungseinlagen in einen Da- vorgeschlagen, aufgrund dessen die
Gefahr von DamsbrU-chen aufgrund unerwUnschter Rißflächen verhindert wird.
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Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die künstliche Einlage
zick-zack-förmig im Damm verlegt wird.
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Auf diese Weise werden gewissermaßen schrägverlaufende und mit der
künstlichen Einlage gesicherte Fugen im Damm bewußt hergestellt, die zu einer Verzahnung
der Schutzschichten mit dem umgebenden Material fUhren und eine Ausbildung von unerwUnschten,
senkrechten Rißflächen im Damm verhindern.
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Im einzelnen kann die kUnstliche Einlage längs einer quer zur Horizontalrichtung
verlaufenden Fläche zickzack-förmig im Damm verlegt werden. Insbesondere ist es
zu bevorzugen, die künstliche Einlage längs einer quer zur Horizontalrichtung sowie
in längsrichtung durch den Damm verlauf enden Fläche zick-zack-f5rmig im Da- zu
verlegen.
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Vorzugsweise ist die Fläche, längs der die kUnstliche Einlage zick-zack-förmig
im Damm verlegt wird, eine Ebene, sie kann 3edoch auch eine gekrümmte Fläche sein.
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Die Größe des Neigungswinkels, unter den die erwahate Ebene gegen
die Horizontale verläuft, liegt bevorzugt zwischen den Größen der beiden Neigungswinkel
der Dainböschungen gegen die Horizontale oder ist vorzugsweise gleich der Größe
eines d.r beiden Neigungswinkel.
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Das Verlegen der kUnstlichen Einlage kann insbesondere so ausgeführt
werden, daß bei der zick-zack-förmigen Verlegung Jeweils die Schüttung des außenliegenden
Stützkörpers gegenüber der Schüttung des Kerns in der Jeweiligen Schüttungsschicht
vorgezogen wird. Durch diese vorgezogene Schüttung des außenliegenden Stützkörpers
wird der innenliegende Kern in vorteilhafter Weise eingespannt, wodurch sich eine
noch stärkere Sicherung des Dammkerns gegen Beschädigung und dadurch eine erhöhte
Sicherheit des Damms gegen einen Dammbruch ergibt.
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Ein bevorzugtes Verfahren zum zick-zack-förmigen Verlegen der kUnstlichen
Einlage im Damm zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus: (a) Vorschütten
und Verdichten des StUtzkörpers in der Jeweiligen Schüttungsschicht; (b) Aufbringen
von Schilttmaterial auf den StUtzkörper und Einebnen der Außenfläche des aufgebrachten
SchUttmaterials zum Ausbilden einer ersten Böschungsfläche; (c) Auflegen der kUnstlichen
Einlage auf die erste Böschungsfläche, so daß ihr unterer Rand längs des unteren
Randes der ersten Böschungsfläche verläuft und ihr oberer Rand um eine vorbestimmte
Länge über den oberen Rand der ersten Böschungsfläche hinausgeht und im wesentlichen
parallel zu diesem Rand verläuft; (d) Aufbringen und Verdichten von Kernmaterial
bis zur Höhe des oberen Endes der ersten Böschungsfläche sowie Abböschen des Kernmaterials
zur Ausbildung einer zweiten Böschungsfläche, die quer zur ersten Böschungsfläche
verläuft und deren unterer Rand auf dem mittleren Bereich der künstlichen Einlage
verläuft; (e) Umklappen des Uber den unteren Rand der zweiten Böschungsfläche hinausragenden
Teils der kUnstlichen Einlage
auf die zweite Böschungsfläche, die
auf der Kernseite des Damms liegt; und (f) Ausfüllen des von dem freiliegenden Teil
der kUnstlichen Einlage und dem noch verbleibenden Teil der ersten Böschung begrenzten
Grabens mit Schüttmaterial, sowie Verdichten dieses Materials.
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Zum Verlegen einer weiteren künstlichen Einlage, nachdem bereits
eine oder mehrere Einlagen verlegt worden sind und die zuletzt verlegte Einlage
um eine vorbestimmte länge aus dem Schüttmaterial herausragt, werden zunächst die
Verfahrensschritte (a) bis (c) ausgeführt, und zwar so, daß der untere Rand der
ersten Böschungsfläche längs der Austrittsstelle der zuletzt verlegten künstlichen
Einlage verläuft; danach wird der aus dem Schüttmaterial herausragende Teil der
zuletzt verlegten Einlage auf die neue Einlage umgeklappt; dann werden beide Einlagen
an der Überlappungsstelle festgenagelt; und anschließend werden die Verfahrensschritte
(d) bis (f) ausgefUhrt. Vorzugsweise werden die beiden kUnstlichen Einlagen an der
Uberlappungsstelle mit Erdnägeln festgenagelt.
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Hinsichtlich des Schüttmaterials, das bei den einzelnen Schüttungen
verwendet wird, geht man vorzugsweise so vor, daß der Stützkörper aus Grobmaterial
auigeschüttet wird, während als Schüttmaterial, das auf den Stützkörper aufgebracht
wird, Feinmaterial und als Kernmaterial eine Mischung aus Feinstkorn und Steinen
verwendet wird. Als SchUttmaterial zum Ausfüllen des Grabens wird bevorzugt eine
Mischung von Grob- und Feinmaterial, insbesondere Abraummaterial, verwendet.
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Als künstliche Einlage kann eine Filtereinlage, eine erosionsverhindernde
Einlage, eine Dichtungseinlage, eine
Folie oder ein Vlies, insbesondere
ein Filtervlies, verwendet werden. Vorzugsweise wird als Filtervlies ein Dreischichtenvlies
aus synthetischen Fasern verwendet, bei dem die beiden außenliegenden Schichten,
die als Schutzschichten dienen, mit einer mittig angeordneten Entwässerungsschicht
vernadelt sind.
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Ein solches Filtervlies hat insbesondere die Vorteile einer Kontaktverbindung
der Schichten untereinander, es eröffnet die Möglichkeit von Abschottungen, besitzt
eine ausgezeichnete Reißfestigkeit und Verformungsfähigkeit und es hat einen sehr
günstigen Durchlässigkeitsbeiwert.
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Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind vor allem darin zu
sehen, daß Ausspülungen verhindert werden, daß eine Sicherung bei Riß- und Zerrungszonen
stattfindet, daß ein unerwünschter Druckaufbau im Damm verhindert wird und sich
eine weitgehende Erdbebensicherheit ergibt. Das Einbringen der künstlichen Einlage
läßt sich darUberhinaus einfach und mit relativ geringem Kostenaufwand bewerkstelligen.
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Je nach der Art und Weise der künstlichen Einlage ergibt sich, insbesondere
wenn die Einlage ein Filtervlies ist, durch die Dehnungsfähigkeit der Einlage eine
ausreichende Anpassung an etwaige geringfügige Erdverschiebungen, außerdem hat ein
Filtervlies eine weitgehende gleichbleibende Durchlässigkeit auch bei Verformungen
des Vlieses, und bei kleineren Rissen in der künstlichen Einlage, insbesondere in
einem Filtervlies, kommt es durch die relativ geringe Durchlässigkeit dieses Risses
zu einer Anschwemmung von Feinmaterial im Bereich des Risses, wodurch eine Selbstheilung
derartiger Risse bewirkt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Fig. 1 bis 5 der
Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher
erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen Gesamtquerschnitt durch einen Damm, in dem zwei
kCtnstliche'Einlagen zick-zack-förmig verlegt sind; Fig. 2 eine Teilquerschnittsansicht
eines ersten Stadiums des zick-zack-förmigen Einbringens einer kUnstlichen Einlage,
wobei zwar eine vorher bereits eingebrachte Einlage zu sehen ist, die während dieses
neuen Einbringungsvorgangs zu verlegende, künstliche Einlage aber noch nicht ersichtlich
ist; Fig. 3 eine Teilquerschnittsansicht eines zweiten Stadiums des Einbringens
der künstlichen Einlage, wobei diese neue Einlage auf die im ersten Stadium gebildete
Böschung aufgelegt und mit der vorhergehenden Einlage verbunden worden ist; Fig.
4 eine Teilquerschnittsansicht eines dritten Stadiums des Einbringens der künstlichen
Einlage, in dem eine zweite Böschung quer zur ersten Böschung ausgebildet worden
ist; und Fig. 5 eine Teilquerschnittsansicht eines vierten Stadiums des Einbringens
der künstlichen Einlage, in dem die Einlage auf die zweite Böschung umgeklappt und
der zwischen der Einlage und der ersten Böschung gebildete Graben mit Abraummaterial
ausgefüllt worden ist.
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Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Damm 1, der die Wassermassen
eines Stausees 2 staut. Der Damm 1 ruht auf der eigentlichen Erdoberfläche, die
das Dammpolster 3 bildet. Entlang der Längsmittelebene 4 des Dammes ist im Daaapolster
3 eine Untergrunda W ichtung 5 vorgesehen, die beispielsweise durch InJektionsschUsse
ausgebildet
wird. Außerdem ist in Höhe der Oberfläche des Dammpolsters
längs der Mngsmittelebene 4 des Dammes eine Herdmauer 6 ausgebildet, von der sich
rechts und links Je ein Vordam 7 bzw. 8 befindet.
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Der eigentliche Damm besteht aus dem Kern 9, der zu beiden Seiten
der Längsmittelebene 4 ausgebildet ist, und aus dem Stützkörper 10, der sich anschließend
an den Kern 9 beiderseits des letzteren erstreckt.
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Dieser Aufbau des Damms 1 ist, soweit er bis hierher erläutert wurde,
an sich bekannt und ueblich.
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In diesem Damm sind zwei kUnstliche Einlagen 11 und 12 zick-zack-förmig
verlegt, und zwar sind beide Einlagen 11 und 12 Jeweils längs einer Ebene 13 bzw.
14 zickzack-formig verlegt. Diese beiden Ebenen 13 und 14 verlaufen unter einem
Winkel a bzw. ß quer zur Horizontalrichtung, und sie erstrecken sich in Längsrichtung
des Damms.
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Die Größe der Neigungswinkel a und ß, unter denen die Ebenen 13 bzw.
14 gegen die Horizontale geneigt verlaufen, liegt zwischen der Größe der beiden
Neigungswinkel r und zu6, welche die Dammböschungen 15 bzw. 16 mit der Horizontalen
einschließen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß es unter Umständen genügt, zur Erosionssicherung
eine kUnstliche Einlage, insbesondere ein Vlies2 nur auf einer Seite des Dammes
vorzusehen, also entweder nur die Einlage 11 oder die Einlage 12 im Damm zu verlegen.
NatUrlich ergibt sich, wenn man, wie dargestellt, beide verrottnngssicheren Einlagen
11 und 12 vorsieht, ein besserer Schutz des Danes, als wenn man nur eine dieser
beiden Einlagen im Damm verlegt. Es ist also
Jeweils eine Frage
der aktuellen Sicherheitsanforderungen, die an den Jeweiligen Damm gestellt werden,
wieviel Minstliche Einlagen man verlegt.
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Anhand der Fig. 2 bis 5, die Teilschnittansichten durch Schüttschichten
des Damms 1 während des Dammbaus und des Verlegens einer künstlichen Einlage zeigen,
seien nachstehend die einzelnen Verfahrens schritte eines Verfahrens zum Verlegen
der künstlichen Einlage, insbesondere zum Verlegen eines Filtervlieses, erläutert.
Bei diesem Verlegungsverfahren besteht die künstliche Einlage aus mehreren Abschnitte
12a, 12b ..., von denen zwei aufeinanderfolgende Abschnitte 12a und 12b in den Fig.
2 bis 5 dargestellt sind.
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Es sei zunächst anhand der Fig. 2 ein erstes Stadium des Einbringens
eines Abschnitts 12b der Einlage 12 erläutert, wobei davon ausgegangen wird, daß
zu Beginn dieses Stadiums bereits ein Abschnitt 12a verlegt worden ist, an den sich
der Abschnitt 12b anschließen soll.
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Zu Beginn dieses ersten Stadiums reicht der Damm nur bis zur Höhe
H1, so daß also der erste Abschnitt 12a bis auf einen Endstreifen 22 im Dammaterial
eingebettet ist.
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Der erste Verfahrensschritt besteht nun darin, daß der StUtzkörper
10 aus grobem Material bis zur Höhe H2 aufgeschüttet und verdichtet wird, so daß
er in diesem Stadium um eine Schütthöhe H zunimmt. Dann wird Feinmaterial 17 auf
den verdichteten Stützkörper 10 aufgebracht, wonach es eingeebnet wird, und zwar
so, daß ein Teil der Außenfläche dieses Feinmaterials 17 eine erste Böschung 18
bildet, deren unteres Ende 19 längs der Austrittsstelle des vorhergehenden Abschnitts
12a aus dem Dammaterial verläuft.
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Damit ist das in Fig. 2 dargestellte Verlegungsstadium erreicht.
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Um zu dem in Fig. 3 veranschaulichten Stadium des Verlegens der künstlichen
Einlage 12 zu kommen, wird der Abschnitt 12b, z.B. eine Filtervliesmatte, auf die
erste Böschung 18 aufgelegt, und zwar so, daß ihr unterer Rand längs des unteren
Randes 19 der Böschung 18 verläuft und ihr oberer Rand 20 um eine vorbestimmte Länge
L über den oberen Rand 21 der ersten Böschung 18 hinausgeht und parallel zu dem
Rand 21 verläuft. Dann wird der Endstreifen 22 des vorher verlegten Abschnitts 12a
umgeklappt, so daß er auf dem unteren Ende des Abschnitts 12b zu liegen kommt. An
dieser Überlappungsstelle werden beide Abschnitte 12a und 12b durch Erdnägel 23
miteinander verbunden und am Dammaterial befestigt. Damit ist das Verlegungsstadium
der Fig. 3 erreicht.
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Es sei nun auf Fig. 4 Bezug genommen, wonach Kernmaterial 24, das
vorzugsweise aus Feinstkorn und Steinen besteht, bis zur Höhe H2 aufgeschüttet wird.
Das geschieht im vorliegenden Aus fUhrungsbeispi ei des Verfahrens durch ein Aufbringen
von vier Schichten 25, 26, 27 und 28, die Jeweils gleiche Höhe haben und nach dem
Aufbringen verdichtet werden. Daran schließt sich ein Abböschen des Kernmaterials
24 zur Ausbildung einer zweiten Böschung 29 an, die quer zur ersten Böschung 18
verläuft. Außerdem ist die zweite Böschung 29 so ausgebildet, daß sich ihr unterer
Rand 30 etwa im mittleren Bereich des Abschnitts 12b erstreckt. Das ist im vorliegenden
Falle dadurch geschehen, daß im wesentlichen nur die beiden oberen Schichten 27
und 28 abgeböscht worden sind (nach der Darstellung ist noch ein kleiner Teil der
Schicht 26 mit abgeböscht).
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Damit ist das Verlegungsstadium der Fig. 4 erreicht, so daß nun auf
die Fig. 5 näher eingegangen wird.
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Zunächst klappt man den Teil des Abschnitts 12b der künstlichen Einlage
12, welcher Uber den unteren Rand 30 der zweiten Böschung 29 herausragt, auf die
zweite Böschung um, wobei sich ein Endstreifen 31 des Abschnitts 12b ergibt, der
über den oberen Rand 32 der zweiten Böschung 29 hinaus verläuft, was natUrlich durch
entsprechende Bemessung des Abschnitts 12b erreicht wird. Danach wird der Graben,
der einerseits von der zweiten Böschung 29 bzw. dem darauf aufliegenden Teil des
Abschnitts 12b und andererseits von dem freigebliebenen Teil der Böschung 18 begrenzt
wird, mit Abraummaterial aufgefüllt, und dieses Material wird verdichtet, so daß
sich eine horizontale, ebene Fläche 33 ergibt, die im Prinzip der ebenen, horizontalen
Fläche auf der Hohe H1 der Fig. 2 entspricht. Nun kann das Verfahren mit eines neuen
Abschnitt der Einlage 12 wiederholt werden etc., bis die Einlage 12 insgesamt verlegt
ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung betrug die Schütthöhe
H Jeweils 1,20 a, und die Hohen der vier Schichten 25 bis 28 waren Jeweils 30 ca.
Die Steigung der Böschung 18 betrug 1s1, während die Steigung der Böschung 29 1:1,5
war. Die Oesamtlänge des Abschnitts 12b von der Stelle 19 bi£. zur Stelle 20 betrug
2,20 m, die Breite des Endstreifens 22 war 23 cm und die länge L betrug 0,5 a. Der
Winkel « entsprach einer Steigung von 1:0,42, und der Winkel ß betrug 1800 - a,
während der Winkel r einer Steigung von 1:1,5 entsprach und der Winkel & die
Größe 1800 - T hatte.