DE3108331C2 - Method and device for forming a rock filter in a borehole used to extract or lower groundwater - Google Patents

Method and device for forming a rock filter in a borehole used to extract or lower groundwater

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für die Herstellung von Grundwasserbrunnen und für die Grundwasserabsenkung, wobei beim Herstellen des Grundwasserbrunnens vorzugsweise mittels Spülbohrung ein Schutzrohr (9) bis auf den tiefsten zu entwässernden Grundwasserhorizont abgeteuft wird, an dessen unterem Ende sich eine Düseneinrichtung (10) befindet, die nach Beendigung des Abteufvorganges und bei gleichzeitigem Einbau der Unterwasser-Pumpeneinheit (11) mit Hilfe eines hochgespannten Flüssigkeits-Düsenstrahles (10) bis zu 500 bar, vorzugsweise eines Wasserstrahles, die an das Schutzrohr (9) angrenzenden gewachsenen Bodenschichten (1) in einem weiten Bereich der Grundwasserfassungsstelle nach Korngrößen zerlegt. Der vom Düsenstrahl (10f) ausgespülte Feinkornanteil (2) wird in dem zwischen Schutzrohr (9) und Bohrloch (7) vorhandenen Ringraum zur Oberfläche abgefördert, während der verbleibende Grobkornanteil als poröser, kreisringförmiger Filterkörper (3) den anstehenden gewachsenen Boden (1) für das abzusenkende Grundwasser (6) in hohem Maße durchlässig und durchströmbar macht; der ausgespülte Feinkornanteil (2) wird durch stetige und überprüfbare Zugabe von Filterkies (4) in das Schutzrohr (9) von der Oberfläche her ersetzt, wobei der Filterkies (4) vom Filterkörper (3) aufgenommen wird, so daß ein grobkörniger, an der Unterwasser-Pumpeneinheit (11) anliegender Gesteinsfilter aufrechterhalten wird, der Bodenverlust, Setzungen und Hohlräume im ............The invention relates to a method and a device for the production of groundwater wells and for lowering the groundwater, whereby a protective pipe (9) is sunk down to the deepest groundwater horizon to be drained, at the lower end of which there is a nozzle device (10 ) is located, which after completion of the sinking process and with simultaneous installation of the underwater pump unit (11) with the help of a high-tension liquid jet (10) up to 500 bar, preferably a water jet, the grown soil layers adjacent to the protective tube (9) (1 ) broken down according to grain size in a wide area of the groundwater catchment point. The fine grain fraction (2) flushed out by the nozzle jet (10f) is conveyed to the surface in the annular space between the protective tube (9) and the borehole (7), while the remaining coarse grain fraction as a porous, annular filter body (3) is used for the growing soil (1) makes the groundwater (6) to be lowered to a high degree permeable and permeable; the rinsed out fine grain fraction (2) is replaced by the constant and verifiable addition of filter gravel (4) into the protective tube (9) from the surface, the filter gravel (4) being absorbed by the filter body (3) so that a coarse-grained, at the Underwater pump unit (11) adjoining rock filter is maintained, the soil loss, subsidence and cavities in ............

Description

-ι 1/ =*ij-ι 1 / = * ij

rungsbührer durch ein hydraulisches Werkzeug ersetzt ; wird. Dieses besteh! erfindungsgemäß aus einer Hochdruckdüseneinrichtung, deren bis zu 500 bar hochgespannte Flüssigkeiisdüsenstrahlen den erweiterten Kiesfilterraum dadurch herstellen, caß mit der ί t ausgeübten Strahlkraft der Feinkornantei) des anste-' henden gewachsenen Bodens herausgeipült und zur Oberfläche abgefördert wird. Der freigespülte Raum wird durch dosierte, überprüfbare Zugabe von Filterkies von der Oberfläche her ausgefüllt, so daß Bodenverlust, m Setzungen und Hohlräume im Filterbereich verhindert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet demnach anstelle einer Kornumlagerung ein Materialaustausch statt, wobei das wenig oder überhaupt nicht wasserdurchlässige Lockergestein des anstehenden ι j Bodens durch ein Gesteinsfilter ersetzt wird, das in hohem Maß durchlässig und durchströmbar ist.ration fee replaced by a hydraulic tool; will. This consist! According to the invention from a high-pressure nozzle device, the liquid nozzle jets of which are high-tensioned up to 500 bar create the expanded gravel filter space, approximately with the ί t exerted blasting force of the fine grain portion) of the standing, grown soil is flushed out and conveyed to the surface. The cleared space is filled from the surface by metered, verifiable addition of filter gravel, so that soil loss, subsidence and cavities in the filter area are prevented. In the method according to the invention, instead of a grain rearrangement, a material exchange takes place, with the little or no water-permeable loose rock of the existing soil being replaced by a rock filter that is highly permeable and permeable to flow.

Von besonderer Bedeutung ist der Umstand, daß der • ' ' >' , ι K , horizontalen (radialen) Erstreckung des FilterraumesOf particular importance is the fact that the • ''>', ι K, horizontal (radial) extension of the filter space

nicht derart enge Grenzen wie bei dem mechanischen /?2i) - Erweiterungsbohrer gesetzt sind, sondern daß das '.Gesteinsfilter in einem gewünschten, vorgebbaren - weiten radialen und vertikalen Erstreckungsbereich des t Brnnnenschachtes ausgeführt werden kann Die jeweils * gewünschte horizontale Ausweitung des Gesteinsfilters laßt sich in einfacher Weise dadurch steuern, daß der Druck, mit dem die Flüssigkeitsdüsenstrahlen hochgespannt sind, in entsprechender Weise verändert wird.not as narrow limits as with the mechanical /? 2i) - reamer are set, but that the '.Gesteinsfilter in a desired, predeterminable - can be carried out wide radial and vertical extent of the region of the t Brnnnenschachtes The respective * desired horizontal extension of the rock filter let in a simple manner control the pressure, with which the liquid nozzle jets are stretched high, is changed in a corresponding manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht somit auf dem Prinzip der Austauschbarkeit des Feinkornanteils so des gewachsenen Bodens gegen nachgeführten Filterkies mit gezieltem Kornaufbau. Dies bedeutet, daß der Anwender des Verfahrens bei der Herstellung des ,Gesteinsfilters unabhängig ist vom Spülvorgang, frei ist in der Wahl der örtlichen Anordnung des Gesteinsfilters am Brunnenschacht, frei ist in der Wahl der horizontalen und vertikalen Erstreckung des Gesteinsfilters und schließlich auch frei ist in der Wahl der Kornstruktur des herzustellenden Filters. Darüber hinaus kann auch das Gesteinsfiiter bei Bedarf erweitert oder von Verschmut- -to zungen gereinigt werden, wobei es hierzu nur einer Wiederholung des Verfahrens bedarf. The method according to the invention is thus based on the principle of exchangeability of the fine grain fraction of the grown soil for filter gravel with a targeted grain structure. This means that the user of the method in the manufacture of the rock filter is independent of the flushing process, is free to choose the location of the rock filter on the well shaft, is free to choose the horizontal and vertical extension of the rock filter and is finally free to choose the choice of the grain structure of the filter to be manufactured. In addition, the rock filter can also be expanded or cleaned of dirt if necessary, whereby the process only needs to be repeated for this purpose.

Bei der Anwendung der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im einzelnen von der Oberfläche des Geländes aus das 4s Bohrloch mit Hilfe des Spülbohrrohres hergestellt, das in einem Schutzrohr steckt, das beim Spülbohren bis auf den tiefsten zu entwässernden Grundwasserhorizont abgeteuft wird. Wie bei allen bekannten Spülbohrmethoden erfolgt dieser Abteufvorgang in der Weise, daß so die Spülung mit entsprechendem Druck an die Spitze des Spülbohrrohres gepumpt wird, dort über die Spüldüsen austritt und dadurch den anstehenden Boden aufspült Der aufgespülte Boden wird mit dem Spülstrom in den Ringraum zwischen Schutzrohr und Bohrlochwand zur Oberfläche abgefordert. Nach dem Abteuf Vorgang, der bei Brunnentiefen von 10 bis 30 m normalerweise zwei Stunden in Anspruch nimmt, wird das Spülbohrrohr gezogen, die Unterwasserpumpeneinheit im Schutzrohr eingehängt und die an der Außenseite des Schutzrohres angeordnete Hochdruckdüseneinrichtung an der Oberfläche mit der Hochdruckpumpe verbunden. Hierbei wird im Verfahrensablauf jeglicher Zeitverlust dadurch vermieden, daß das Schutzrohr nach Einbau der Unterwasser-Pumpeneinheit und nach Inbetriebnahme der Hochdruck-Düseneinrichtung stetig gedreht und zur Oberfläche hin gezogen wird, wodurch der Filterkörper in dem angestrebten Vertikalbereich des Brunnens ausgebildet wird. Damit ist es möglich, ein der bekannten Filterkiesschüttung gleichwertiges Gesteinsfilter zu schaffen, das den Vorteil besitzt, daß die Eindringliefe der Flüssigkeitsdüsenstrahlen ir, dem anstehenden Boden, und damn die radiale Erstreckung des Filterkörpers, durch Regelung des Druckes der Hochdruckpumpe entsprechend der Beschaffenheit des anstehenden Bodens in gezielter Weise bestimmt werden kann.When using the device for performing the method according to the invention, in individual from the surface of the site from the 4s Borehole made with the help of the directional drill pipe, which is inserted in a protective tube that is up to during directional drilling the deepest groundwater horizon to be drained is sunk. As with all known directional drilling methods This sinking process takes place in such a way that the flushing with appropriate pressure to the top of the flushing drill pipe is pumped, there exits through the flushing nozzles and thereby the soil rinses The rinsed floor is flushed with the rinsing flow into the annular space between the protective tube and Borehole wall requested to the surface. After the sinking process, which takes place at wells depths of 10 to 30 m normally takes two hours, the directional drilling pipe, the subsea pump unit, is pulled suspended in the protective tube and the high-pressure nozzle device arranged on the outside of the protective tube connected to the high pressure pump on the surface. This is in the process flow Any loss of time is avoided by removing the protective tube after installing the underwater pump unit and after the high pressure nozzle device has been put into operation, it is continuously rotated and towards the surface is pulled, whereby the filter body is formed in the desired vertical area of the well will. This makes it possible to add a rock filter that is equivalent to the known filter gravel bed create, which has the advantage that the penetration flow of the liquid nozzle jets ir, the pending Bottom, and then the radial extension of the filter body, by regulating the pressure of the High pressure pump determined in a targeted manner according to the nature of the existing soil can be.

Zur Inbetriebnahme des Brunnens genügt es dann, das Schutzrohr von der Oberfläche her zu ziehen und die Unterwasser-Pumpeneinheit einzuschalten.To start up the well it is then sufficient to pull the protective tube from the surface and switch on the underwater pump unit.

Gegenüber der bekannten Filterkiesschüttung hat der erfindungsgemäß mit Hilfe der Flüssigkeits-Düsenstrahlen der Hochdruck-Düseneinrichtung geschaffene Filterkörper den Vorteil, daß er sich über die gesamte Tiefe des Brunnens erstreckt, obwohl die einzelnen, grundwasserführenden Schichten des anstehenden Bodens durch wasserundurchlässige Schichten voneinander getrennt sein können. Hierdurch kann die .,Grundwasserabsenkung im gesamten vertikalen Bereich des Brunnens unterhalb des ruhenden Grundwasserspiegels auch aus unterteilten Tiefenlagen der wasserführenden Schichten ausgeführt werden.Compared to the known filter gravel bed, the invention has the aid of the liquid jet jets the high pressure nozzle device created filter body the advantage that it extends over the entire The depth of the well extends, although the individual, groundwater-bearing layers of the upcoming The soil can be separated from each other by impermeable layers. This allows the ., Groundwater lowering in the entire vertical area of the well below the stationary water table also from subdivided depths of the water-bearing layers are carried out.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Bohrbrunnen beim Abteufen eines Schutzrohres;F i g. 1 shows a longitudinal section through a borehole when sinking a protective pipe;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Bohrbrunnen bei Verwendung eines Spülbohrrohres als Schutzrohr;F i g. 2 shows a longitudinal section through the borehole when using a flushing drill pipe as a protective pipe;

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Bohrbrunnen nach Beendigung des Abteufens und nach dem Ziehen des Spülbohrrohres, mit eingehängter Unterwasser-Pumpeneinheit; F i g. 3 shows a longitudinal section through the borehole after the sinking has ended and after it has been pulled of the directional drilling pipe, with suspended underwater pump unit;

Fig.4 schematisch eine Hochdruck-Düseneinrichtung in Seitenansicht und4 schematically shows a high pressure nozzle device in side view and

F i g. 5 in Draufsicht;F i g. 5 in plan view;

F i g. 6 vergrößtert als Detail aus F i g. 4 das untere Schutzrohrende und einen Düsenträger im Längsschnitt sowieF i g. 6 enlarged as a detail from FIG. 4 the lower end of the protective tube and a nozzle carrier in a longitudinal section as

F i g. 7 in Querschnitt;F i g. 7 in cross section;

F i g. 8 den Bohrbrunnen in Längsschnitt zu Beginn der Herstellung eines Filterkörpers im anstehenden Boden mittels der Hochdruck-Düseneinrichtung undF i g. 8 the drilling well in longitudinal section at the beginning of the production of a filter body in the upcoming Floor by means of the high pressure nozzle device and

F i g. 9 am Ende der Herstellung des Filterkörpers;F i g. 9 at the end of the manufacture of the filter body;

Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Vakuumtiefbrunnen nach Herstellung des Filterkörpers, Ausbau des Schutzrohres und Inbetriebnahme der Unterwasser-Pumpeneinheit; 10 shows a longitudinal section through a deep vacuum well after manufacture of the filter body, removal of the protective tube and commissioning of the underwater pump unit;

F i g. 11 einen Längsschnitt durch den Vakuumtiefbrunnen bei Grundwasserabsenkung aus zwei durch eine undurchlässige Bodenschicht getrennten wasserdurchlässigen Bodenschichten undF i g. 11 a longitudinal section through the deep vacuum well in case of lowering of the groundwater from two water-permeable ones separated by an impermeable soil layer Soil layers and

F i g. 12 einen Brunnen vorschacht im Längsschnitt.F i g. 12 a well in a longitudinal section.

Der Tiefbrunnen nach F i g. 1 wird im anstehenden gewachsenen Boden 1 mit Hilfe eines Spülbohrrohres 8 und dessen am unteren Ende angeordneten, mit Spüldüsen versehenen Spülbohrkopf 8a hergestellt. Das Spülbohrrohr 8 steckt in einem Schutzrohr S, das mit dem Spülbohrrohr 8 zusammen bis zur Endtiefe des Brunnens abgeteuft wird. Der vom Spülbohrrohr 8 im Bohrloch 7 aufgespülte Boden 1 wird mit dem Spülst-om im Ringraum des Bohrloches 7 zwischen Schutzrohr 9 und Bohrlochwand zur Oberfläche abgefördert.The deep well according to Fig. 1 is in the existing natural soil 1 with the help of a flushing drill pipe 8 and its flushing drill head 8a, which is arranged at the lower end and is provided with flushing nozzles. That Flushing drill pipe 8 is inserted in a protective tube S, which with the flushing drill pipe 8 up to the final depth of the Well is sunk. The flushed from the drilling pipe 8 in the borehole 7 soil 1 is with the Flush-om in the annular space of the borehole 7 between the protective tube 9 and the borehole wall to the surface promoted.

Am äußeren Umfang djs Schutzrohres 9 ist eine Hochdruck-Düseneinrichtung 10 (Fig.4) angebracht,On the outer circumference of the protective tube 9 is a High pressure nozzle device 10 (Fig. 4) attached,

deren Düsenträger 1Odam unteren Ende des Schutzrohres 9 angeordnet ist. Das Grundwasser soll durch den Tiefbrunnen vom ruhenden Grundwasserspiegel 6 abgesenkt werden.whose nozzle carrier 1Od is arranged at the lower end of the protective tube 9. The groundwater is to be lowered from the stationary groundwater level 6 through the deep well.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 übernimmt das Spülbohrrohr 8 zusätzlich die Funktion des Schutzrohres 9 (F i g. 1). In diesem Fall ist der Spülbohrkopf 8a als aufgesetztes Fertigteil ausgebildet, das bei Erreichen der Endteufe abgestoßen wird und als verloren im Boden verbleibt.In the embodiment according to FIG. 2, the drilling pipe 8 also takes on the function of the protective pipe 9 (Fig. 1). In this case, the flushing drill head 8a is as attached prefabricated part, which when reached the final depth is repelled and lost in the Soil remains.

Fig.3 zeigt den Tiefbrunnen nach Beendigung des Abteufvorganges und nach dem Ziehen des Spülbohrrohres 8 aus dem Schutzrohr 9 heraus zur Oberfläche sowie nach dem Einhängen einer geschlossenen Unterwasser-Pumpeneinheit 11 im Schutzrohr 9 mit Pumpenaggregat 11a, Pumpenfilter 116, Steigleitung 11 cund Ein- und Ausschaltelektroden iid, He.3 shows the deep well after the sinking process has ended and after the flushing drill pipe 8 has been pulled out of the protective pipe 9 to the surface and after a closed underwater pump unit 11 has been suspended in the protective pipe 9 with pump unit 11a, pump filter 116, riser 11c and inlet and outlet Switch-off electrodes iid, He.

Wie aus Fig.4 und 5 im einzelnen zu ersehen, ist die Hochdruck-Düseneinrichtung 10 versehen mit einer an der Oberfläche aufgestellten Hochdruckpumpe 10a, Hochdruckschläuchen 106, an der Außenseite des Schutzrohres 9 befestigten Hochdruckrohrleitungen 10c und mit dem Düsenträger 1Od, der auswechselbare Hochdruckdüsen 1Oe aufweist.As can be seen in detail from FIGS. 4 and 5, the high-pressure nozzle device 10 is provided with a high-pressure pump 10a set up on the surface, high-pressure hoses 106, high-pressure pipelines 10c attached to the outside of the protective tube 9 and with the nozzle carrier 10d, the exchangeable high-pressure nozzles 10e having.

F i g. 6 und 7 zeigen vergrößert die an der Außenseite des Schutzrohres 9 an dessen unterem Ende angeordneten Einzelteile der Hochdruck-Düseneinrichtung 10, d. h. die Hochdruckleitungen 10c, die Düsenträger iod und die darin auswechselbar befestigten Hochdruckdüsen 1Oe.F i g. 6 and 7 show enlarged the individual parts of the high-pressure nozzle device 10 arranged on the outside of the protective tube 9 at its lower end, ie the high-pressure lines 10c, the nozzle holder iodine and the high-pressure nozzles 10e that are replaceably fastened therein.

Aus Fig.S ist der Vorgang der Herstellung des Filterkörpers 3 im anstehenden gewachsenen Boden 1 ersichtlich. Hierbei löst die an der Außenseite des Schutzrohres 9 angeordnete Hochdruck-Düseneinrichtung 10 mit Hilfe ihres bis etwa 500 bar hochgespannten Fiüssigkeitsdüsenstrahls 10/ den Feinkörnanteil 2 aus dem anstehenden gewachsenen Boden 1 heraus und fördert ihn im Ringraum zwischen dem Schutzrohr 9 und der Wand des Bohrloches 7 zur Oberfläche. Dieser Vorgang spielt sich unter stetigem Drehen des Schutzrohres 9 zur Oberfläche hin ab. Im anstehenden Boden I verbleibt der aus dem Grobkornanteil bestehende Filterkörper 3 zurück, der als Gesteinsfilter wirkt und den anstehenden Boden 1 für das abzusenkende Grundwasser 6 in hohem Maß durchlässig macht. Die im Schutzrohr 9 eingehängte Unterwasser-Pumpeneinheit 11 mit Pumpenaggregat 11a. Pumpenfilter 116, Steigleitung lic und Ein- und Ausschaltelektroden Hd, 11 e ist einschaltbereit für die Absenkung des Grundwasserspiegels 6.From Fig. S the process of manufacturing the filter body 3 in the growing soil 1 can be seen. Here, the high-pressure nozzle device 10 arranged on the outside of the protective tube 9 removes the fine grain fraction 2 from the growing soil 1 with the help of its liquid nozzle jet 10 / which is high up to about 500 bar and conveys it in the annular space between the protective tube 9 and the wall of the borehole 7 to the surface. This process takes place with constant rotation of the protective tube 9 towards the surface. In the existing soil I remains the filter body 3 consisting of the coarse grain fraction, which acts as a rock filter and makes the existing soil 1 highly permeable to the groundwater 6 to be lowered. The underwater pump unit 11 with pump assembly 11a suspended in the protective tube 9. Pump filter 116, riser lic and switch-on and switch-off electrodes Hd, 11e are ready to be switched on for lowering the groundwater level 6.

In Fig.9 ist der schon nahezu abgeschlossene Vorgang der Herstellung des Filterkörpers 3 dargestellt. Der FIüssigkeits-Düsenstrahl lO/hatden Fifterkörper 3 durch Herausspülen des Feinkornanteils 2 aus dem gewachsenen Boden 1 fertiggestellt, so daß die Unterwasser-Pumpeneinheit 11 mit Pumpenaggregat The process of manufacturing the filter body 3 is shown in FIG. 9, which has already almost been completed. The liquid nozzle jet 10 / has completed the filter body 3 by flushing out the fine grain fraction 2 from the grown soil 1, so that the underwater pump unit 11 with pump assembly

I ta, Pumpenfilter 116, Steigleitung lic und Einschaltelektrode iid bereits,vollständig von dem Filterkörper 3 eingehüllt ist. Zur Vermeidung von Bodenverlust undI ta, pump filter 116, riser lic and switch-on electrode iid are already completely encased by the filter body 3. To avoid soil loss and

!Hohlräumen im Brunnenbereich ist eine Filterkiesnachifüllung 4 im Schutzrohr 9 in der Nähe der Oberfläche! Cavities in the well area are refilled with filter gravel 4 in protective tube 9 near the surface

;- 'tyorhanden.'.Hierdurch kann Filterkies in einer solchen ; .Menge nachgeführt werden, wie sie von einem ; - 'tyorhanden.' This allows filter gravel in such a ; .Quantity to be tracked as they are by a

SilFiiierkiesbegrenzungsanzeiger 5 als notwendig nachge-Silage gravel limit indicator 5 readjusted as necessary

fordert wird.is demanding.

'< ' F i g. 10 zeigt einen Vakuumtiefbrunnen nach Herstellung des vollständigen Filterkörpers 3 und nach dem Ziehen des Schutzrohres 9 aus dem Brunnen. Zur Aufrechterhaltung des von einer Vakuumsonde 13 im Brunnenraum erzeugten Vakuums ist dieser durch eine Vakuumdichtung 12, vorzugsweise aus Ton bestehend, gegen das Eindringen von Luft von der Oberfläche her abgedichtet. Die Unterwasser-Pumpeneinheit 11 ist mit Pumpenaggregat 11a, Pumpenfilter 116, Steigleitung lic, Ein- und Ausschaltelektroden iid, He,allseitig vom Filterkörper 3 umschlossen und damit einschaltbereit, um den Grundwasserspiegel 6 abzusenken und zwischen den Stellungen des Einschaltwasserspiegels 6a und des Ausschaltwasserspiegels 66 einzuregeln. '< ' F i g. 10 shows a deep vacuum well after the complete filter body 3 has been produced and after the protective tube 9 has been pulled out of the well. To maintain the vacuum generated by a vacuum probe 13 in the well space, it is sealed against the ingress of air from the surface by a vacuum seal 12, preferably made of clay. The underwater pump unit 11 with pump assembly 11a, pump filter 116, riser lic, switch-on and switch-off electrodes iid, He, is enclosed on all sides by the filter body 3 and is thus ready to be switched on in order to lower the groundwater level 6 and to regulate it between the positions of the switch-on water level 6a and the switch-off water level 66 .

Fig. U zeigt einen solchen Vakuumtiefbrunnen, bei dem die Grundwasserabsenkung aus zwei durch eine undurchlässige Bodenschicht la getrennten, wasserdurchlässigen Bodenschichten 1 erfolgt. Der Filterkörper 3 ist mit Hilfe der Flüssigkeitsdüsenstrahlen 10/der Hochdruck-Düseneinrichtung 10 in den beiden wasserdurchlässigen Bodenschichten ausgebildet worden. Der Durchlaß für das Grundwasser aus dem oberen in den darunterliegenden Filterkörper 3 ist durch das Spülbohren gemäß F i g. 1 oder 2 geschaffen worden. Das Pumpenaggregat 11a der Unterwasser-PumpeneinheitFig. U shows such a deep vacuum well the lowering of the groundwater from two water-permeable, separated by an impermeable soil layer la Soil layers 1 takes place. The filter body 3 is with the help of the liquid nozzle jets 10 / the High-pressure nozzle device 10 has been formed in the two water-permeable soil layers. Of the The passage for the groundwater from the upper to the lower filter body 3 is through flush drilling according to FIG. 1 or 2 has been created. The pump unit 11a of the underwater pump unit

I1 hat das Grundwasser von dem ruhenden Grundwasserspiegel 6 auf den Regelbereich 6a, 66 abgesenkt, hält es mit Hilfe der Ein- und Ausschaltelektroden iid, He auf diesem Spiegel und 'ordert es über die Steigleitung Hc zur Oberfläche ab. Das Vakuum im Tiefbrunnen wird durch die Vakuumsonde 13 aufrechterhalten. Gegenüber der Oberfläche ist der Tiefbrunnen durch die Vakuumdichtung 12 luftdicht verschlossen.I1 has the groundwater of the groundwater stationary mirror 6 to the control portion 6a, lowered 66, holding it with the help of the input and Ausschaltelektroden iid, He at this level and 'orders it via the riser to the surface from Hc. The vacuum in the deep well is maintained by the vacuum probe 13. Opposite the surface, the deep well is hermetically sealed by the vacuum seal 12.

Fig. 12 zeigt einen Brunnenvorschacht 14, der ausFig. 12 shows a well shaft 14 from

*s einer Schachtsohle 15 und einem Schachtring 16 gebildet ist, wobei in die Schachtsohle 15 ein Standroh! 17 als Führungselement für das Teufen und Ziehen des Schutzrohres 9 sowie zum Einhängen und Ziehen der Unterwasser-Pumpeneinheit 11 fest eingestellt ist. Die * s a manhole bottom 15 and a manhole ring 16 is formed, with a standing pipe in the manhole bottom 15! 17 is permanently set as a guide element for deepening and pulling the protective tube 9 and for hanging and pulling the underwater pump unit 11. the

so aus den Brunnen austretenden Bohrspülungen und der von der Hochdruck-Düseneinrichtung 10 ausgespülte Feinkornante/I 2 des anstehenden Bodens ί werden in den Brunnenvorschacht 14 eingeleitet und von einer Abförderpumpe 18 gezielt abgefördert.so emerging from the well drilling fluids and the Fine-grain edge / I 2 of the pending soil ί flushed out by the high-pressure nozzle device 10 are in initiated the well shaft 14 and conveyed away in a targeted manner by a discharge pump 18.

Hierzu 9 Blatt ZeichnungenIn addition 9 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Ausbildung eines Gesteinsfilters in einem der Grundwassergewinnung oder -absenkung dienenden Bohrbrunnen, mit einem erweiterten Filterraum im Lockergestein, insbesondere in einem Kiesfilterbrunnen mit erweitertem Kiesfilterraum, wobei die Brunnenbohrung durch Spülbohrung mit weitgehend nach unten gerichteten Spülflüssigkeitsstrahlen niedergebracht und der erweiterte Filterraum durch Erweiterungsbohren gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das den Filterraum ausbildende Erweiterungsbohren nach Abschluß des Spülbohrens erfolgt und von unten nach oben mittels radial nach außen gerichteter, bis zu 500 bar hochgespannter Flüssigkeitsdüsenstrahlen durchgeführt wird, die den1. Process for the formation of a rock filter in one of the groundwater extraction or lowering used drilling wells, with an extended filter space in loose rock, especially in a gravel filter well with an extended gravel filter space, the well drilling through flushing drilling brought down with largely downwardly directed irrigation fluid jets and the extended filter space is formed by extension drilling, characterized in that that the expansion drilling forming the filter space takes place after the flush drilling has been completed and from bottom to top by means of liquid jet jets directed radially outwards, up to 500 bar high is carried out that the ' 'Feinkornanteil der beaufschlagten angrenzenden ^"gewachsenen Lockergesteinsschicht im radialen und'' Fine grain fraction of the adjoining ^ "grown loose rock layer in the radial and axialen Bereich der Grundwasserfassüngsstelleaxial area of the groundwater catchment point * herausspülen und in einem im Bohrloch gebildeten* Flush out and in one formed in the borehole ι Ringraum zur Oberfläche hin abfördern, so daß der ι convey away the annular space towards the surface, so that the verbleibende Grobkornanteil einen porösen Filter-, körper bildet, und daß der ausgespülte Feinkorrian-remaining coarse grain fraction forms a porous filter body, and that the flushed out fine corrian- /teil durch dosiert zugegebenen Filterkies ersetzt/ partly replaced by dosed added filter gravel . wird, der von der Oberfläche her radial innerhalb des vom Ringraum umgebenen Raumes eingegeben und vom Filterkörper zur Bildung des Gesteinsfilters aufgenommen wird.. which from the surface is radially inside the entered by the annular space and the filter body to form the rock filter is recorded. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flüssigkeitsdüsenstrahlen ausstoßende Hochdruckdüseneinrichtung unter stetigem Drehen von der Bohrlochsohle zur Oberfläche hin hochgezogen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid nozzle jets ejecting high-pressure nozzle device with constant turning from the bottom of the borehole to the surface is pulled up. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch /gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung des3. The method according to claim 1 or 2, characterized / characterized in that the radial extent of the Filterkörpers mittels des Druckes, unter dem die Flüssigkeitsdüsenstrahlen hochgespannt sind, gesteuert wird.Filter body by means of the pressure under which the liquid nozzle jets are tensioned controlled will. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem gegebenenfalls von einem Schutzrohr umgebenen Spülbohrrohr, das am unteren Ende einen Spülbohrkopf zum Austritt von im wesentlichen nach unten gerichteten Spülflüssigkeitsstrahlen aufweist, und mit einer Erweiterungsbohreinrichtung zur Ausbildung des erweiterten Filterraumes, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterungsbohreinrichtung eine außenseitig an oder nahe dem unteren Ende des Spülbohrrohres (8) bzw. des Schutzrohrs (9) angeordnete Hochdruckdüseneinrichtung aufweist, die weitgehend radial nach außen gerichtete Hochdruckdüsen (1OeJ zum Austritt von bis zu 500 bar hochgespannten Flüssigkeitsdüsenstrahlen (10/? aufweist und über Hochdruckleitungen (10ö, 10c) an eine Hochdruckpumpe (1OaJ angeschlossen ist.4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, with a optionally surrounded by a protective tube flushing drill pipe, which has a flushing drill head at the lower end has for the exit of essentially downwardly directed jets of rinsing liquid, and with an extension drilling device for forming the extended filter space, characterized in that, that the extension boring device has an outside at or near the lower end of the Has a high-pressure nozzle device arranged in the direction of the flushing drill pipe (8) or the protective pipe (9), the largely radially outwardly directed high-pressure nozzles (10eJ for the outlet of up to 500 bar high-tension liquid nozzles (10 /? And via high-pressure lines (10ö, 10c) is connected to a high pressure pump (10aJ. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdüsen (1OeJ auswechselbar in Düsenträgern (lOc/J der Hochdruckdüseneinrichtung angeordnet sind.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the high-pressure nozzles (1OeJ are exchangeable in nozzle carriers (lOc / J of the high pressure nozzle device are arranged. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Hochdruckdüseneinrichtung tragende Rohr (8 bzw. 9) unter gleichzeitigem Drehen aus dem Bohrloch (7) herausziehbar ist.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the high pressure nozzle device supporting tube (8 or 9) can be pulled out of the borehole (7) while rotating at the same time. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung eines Gesteinsfilters in einem der Grundwassergewinnung oder -absenkung dienenden Bohrbrunnen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.The invention relates to a method for forming a rock filter in one of the groundwater extraction systems or lowering serving wells according to the preamble of claim 1 and one for Implementation of this method provided device according to the preamble of claim 4. Bei einem bekannten Verfahren der gatojngsgemäßen Art (Buch von E. Bieske, »Bohrbrunnen«, 6. Aufl., 1973. S. 28-37) erfolgt die Spülbohrung derart, daß mit einem Bohrdurchmesser gebohrt wird, der gerade das vorgesehene Brunnenrohr (Spülbohrrohr) aufnehmen kann und den zur Schaffung eines erweiterten Kiesfilterraumes dienenden Erweiterungsbohrer hindurchläßt. In a known method according to the gatojngsgem Art (book by E. Bieske, "Bohrbrunnen", 6th ed., 1973. pp. 28-37) the flushing is carried out in such a way that with a drilling diameter is drilled, which just receive the intended well pipe (flushing drill pipe) can and lets through the expansion drill serving to create an expanded gravel filter space. Bei einer für den vorgenannten Zweck geeigneten bekannten Vorrichtung (DE-PS 23 21 962) besteht der Erweiterungsbohrer aus einem mechanischen Aufweitungswerkzeug mit Aufweitungsmessern, die durchIn a known device suitable for the aforementioned purpose (DE-PS 23 21 962) there is Expansion drill from a mechanical expansion tool with expansion knives passing through ', Schlitze des Spülbohrrohres hindurch ausschwenkbar 'sind und von einem im Spülbohrrohr angeordneten Gestänge betätigt werden. Nachdem dann das Bohrloch erweitert ist, erfolgt die Filterkiesschüttung von der Oberfläche her durch den Ringraum zwischen Brunnenrohr und Bohrschacht in den freigeschnittenen erweiterfen Kiesfilterraum hinein. Ein derartiger mechanischer Erweiterungsbohrer eignet sich daher dafür, Bohrschachterveiterungen mit relativ geringer Auskragung der Aufweitungsmesser aus den Durchtrittsschlitzen des tBohrrohres heraus auszuführen.', Slots of the drill pipe can be swiveled out' and are arranged in the drill pipe by one Linkage are operated. After the borehole is widened, the filter gravel is poured from the Extend the surface through the annular space between the well pipe and the drill shaft into the cut free Gravel filter room into it. Such a mechanical extension drill is therefore suitable for drilling shaft extensions with a relatively small overhang of the expansion knife from the passage slots of the t the drill pipe to be carried out. M jedoch ist die mit einem solchen Erweiterungsbohrer erreichbare horizontale (radiale) Erweiterung des Filterraumes in vielen Fällen nicht mehr ausreichend. Wenn dann versucht wird, einen derartigen Erweiterungsbohrer an größere Durchmesser des Filterraumes anzupassen, muß auch der Durchmesser des Bohrrohres wesentlich größer gewählt werden, um das verstärkte Antriebsgestänge aufnehmen zu können; hierdurch geht jedoch der Hauptvorteil des bekannten Verfahrens bzw. der bekannten Vorrichtung, nämlich mit einem geringen Bohrrohrdurchmesser auszukommen, verloren. Darüber hinaus läßt sich auch der bekannte Erweiterungsbohrer nicht unbegrenzt verstärken, da dann die Aufweitungsmesser besonders anfällig sind, weil sie bei verstärkten Antriebskräften, insbesondere bei konsi- M, however, the horizontal (radial) expansion of the filter space that can be achieved with such an expansion drill is no longer sufficient in many cases. If an attempt is then made to adapt such an expansion drill to a larger diameter of the filter space, the diameter of the drill pipe must also be selected to be significantly larger in order to be able to accommodate the reinforced drive rod; However, this means that the main advantage of the known method and the known device, namely to get by with a small drill pipe diameter, is lost. In addition, the well-known enlargement drill cannot be strengthened indefinitely, since the widening knives are then particularly susceptible because they are 4S stenten Bodenschichten, sehr leicht abbrechen können. 4 permanent soil layers, can break off very easily. Es hat daher der Brunnenbau nach wie vor einWell construction therefore still has a role to play Verfahren gefordert, das in der Lage ist, in den zu entwässernden Bodenschichten einen der bisherigen Filterkiesschüttung gleichwertigen Gesteinsfilter in einem weiten horizontalen (radialen) und vertikalen (axialen) Bereich der Grundwasserfassungsstelle zu schaffen und auch aufrechtzuerhalten.Process required that is capable of one of the previous ones in the soil layers to be drained Filter gravel bulk equivalent rock filter in a wide horizontal (radial) and vertical To create and maintain the (axial) area of the groundwater catchment point. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung der gattungsgemäßenThe invention is therefore based on the object, the method and the device of the generic 5S Art derart auszugestalten, daß ein der üblichen Filterkiesschüttung wenigstens gleichwertiger Gesteinsfilter in einem vorgebbaren weiten horizontalen (radialen) und auch vertikalen (axialen) Erstreckungsbereich des Brunnenschachtes mit genau steuerbarer Filterstruktur ausgeführt werden kann und bei Wunsch später auch erweiterungs- sowie regenerierfähig ist. 5 S type to be designed in such a way that a rock filter that is at least equivalent to the usual filter gravel bed can be designed in a predeterminable wide horizontal (radial) and also vertical (axial) area of extent of the well shaft with a precisely controllable filter structure and, if desired, can also be expanded and regenerated later. Diese Autgabe wird verfahrensgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 und vorrichtungMnäßig durch die Merkmale im Anspruch 4 gelöst.This task is carried out according to the method by the features in claim 1 and device the features in claim 4 solved. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further refinements of the invention are specified in the subclaims. Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Verfahren wird erreicht, daß der bekannte mechanische Erweite-With the method designed according to the invention it is achieved that the known mechanical expansion
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