DE3445127A1

DE3445127A1 - Sohlenkonstruktion fuer eine abfalldeponie

Info

Publication number: DE3445127A1
Application number: DE19843445127
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Dr.techn. 6238 Hofheim Grund
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1986-06-19
Also published as: EP0185268A3; DE3445127C2; EP0185268B1; ATE66985T1; EP0185268A2; US4697954A

Description

Be s ehre ibung

Die Erfindung betrifft eine Sohlenkonstruktion unter einer Abfalldeponie gemäß Anspruch 1.

In jüngster Zeit (Klaus Wiemer/Jean Wiemer: "Konsequente Dichtung und Sanierung problematischer Abfallablagerungen", Internationaler Recycling-Kongreß 1984, Berlin, Erich Schmidt Verlag, S. 1064 bis 1069) ist vorgeschlagen worden, eine mögliche Verunreinigung des Bodens und des Grundwassers unter Abfalldeponien dadurch zu verhindern, daß unterhalb der Deponie ein kellerartiger Hohlraum geschaffen wird. Diese bekannten Vorschläge berücksichtigen nicht die großen Verformungen, denen eine solche Konstruktionjunter den Auf lasten aus dem Deponiekörper (3) auf einen stets mehr oder weniger zusammendrückbaren Untergrund (12) ausgesetzt ist. Die Folgen dieser Verformungen sind große Zusatzspannungen und möglicherweise auch Risse in der Konstruktion, die den angestrebten Zweck wieder zunichte machen können. Im Hinblick auf diese als unvermeidlich erachteten Risse hat man daher auch vorgeschlagen, unterhalb der eigentlichen Tragkonstruktion eine abgehängte wasserdichte Decke anzuordnen und das Sickerwasser, das durch die Risse und Fugen der Konstruktion dringt, mit dieser Decke aufzufangen und abzuleiten. Doch dadurch kann das Problem nicht gelöst werden, denn das mit unterschiedlichsten Schadstoffen belastete Sickerwasser würde, von den Rissen ausgehend, die Tragkonstruktion selbst angreifen und möglicherweise zerstören.

Eine weitere Gefahr, die bei den bisher bekanntgewordenen Vorschlägen nicht erkannt und nicht entsprechend berücksichtigt worden ist, sind die großen horizontalen Kräfte, die im Falle eines Erdbebens auf die Konstruktion einwirken können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine begehbare, jederzeit kontrollierbare und reparaturfähige Sohlenkonstruktion unter einer Abfalldeponie herzustellen,

die hochbelastbar und auf die Dauer dicht ist und die sich den Verformungen des Untergrundes schadlos anpassen kann. Sie ist daher geeignet, ihre Aufgabe auch, für lange Zeiträume zu erfüllen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sohle der Abfalldeponie aus einzelnen Tragelementen (1) gebildet wird, die miteinander so verbunden sind, daß sie ein elastisch verformbares Flächentragwerk bilden, das den Verformungen des Untergrundes folgt, ohne in seiner Tragfähigkeit oder Dichtheit gefährdet zu sein. Auch für den Fall, daß trotz aller Vorsichtsmaßnahmen an der Konstruktion Schäden auftreten, können diese Schäden jederzeit repariert werden, ohne daß die Gefahr einer Verunreinigung des Grundwassers durch Sickerwasser entsteht.

Die gewölbe- bzw.faltwerkartigen Tragelemente (1) übertragen ihre Lasten auf die Hohlstützen (2), die entsprechend den vorhandenen Bodenverhältnissen gegründet sind, beispielsweise auf einfachen Blockfundamenten (13). Die Form der Tragelemente (1) gewährleistet, daß das Sickerwasser, ohne eine Fuge zu kreuzen, auf kurzem Wege zu der zugehörigen Hohlstütze (2) fließt, von wo es in entsprechende Rohrleitungen 10) zur Behandlungsanlage abgeleitet wird. Das Kanalsystem (10) kann mehrfach vorhanden sein, um das Sickerwasser aus verschiedenen Zonen entsprechend seinem Schadstoffgehalt zu trennen und separat behandeln zu können. Das aus der Stütze austretende Sickerwasser durchfließt zunächst zur visuellen Kontrolle ein Schauglas (8), das mit einer Einrichtung zur Messung der Sickerwassermenge und einem Abflußhahn zur Entnahme von Proben ausgestattet ist, und fließt dann über einen flexiblen, umsteckbaren Schlauch (9) in die der entsprechenden Sickerwasserkategorie zugehörende Abflußleitung (10).

Als Tragelemente (1) können gewölbte bzw.trichterartige Konstruktionen verwendet werden. Gewölbe oder ähnliche, nach oben konvexe Formen werden vorzugsweise auf drei Auflager-

punkten gelagert, so daß sie einer ungleichen Setzung ihrer Auflagerpunkte ohne Zwängungsspannungen folgen können. Nach oben konkave Tragelemente erhalten aus dem gleichen Grunde vorzugsweise nur eine zentrale Hohlstütze (2).

Der Hohlraum (6) in den Stützen (2) und unmittelbar über den Tragelementen wird mit einem gut durchlässigen Material (Sand, Kies usw.) aufgefüllt und gut verdichtet. Die Form der Gewölbe wird entsprechend der Stützlinie ausgebildet, so daß sie im wesentlichen nur auf Druck beansprucht werden und eventuelle Biegebeanspruchungen klein bleiben.

Da die Horizontalspannungen in der durchlässigen überschüttung der Gewölbe im allgemeinen kleiner sind als die zugehörigen Vertikalspannungen aus der Deponieauflast, ist die Stützlinie eine stehende Ellipse.

Bei der Gefahr der Zerstörung der Tragkonstruktion durch schadstoff-haltige Sickerwässer werden die Oberseiten der Tragelemente durch eine oder mehrere Schutzschichten aus besonders widerstandsfähigen Stoffen geschützt.

Je nach der Verformbarkeit der gewählten Form der Tragelemente bzw.des Baustoffes dieser Elemente und der zu erwartenden Formänderung des Baugrundes bleiben die Fugen zwischen den einzelnen Tragelementen (1) auf die gesamte Lebensdauer der Anlage beweglich oder werden mit dem Abklingen der Bewegungen geschlossen oder sie können von Anfang an geschlossen ausgebildet werden, wenn das Formänderungsvermögen der Konstruktion im Hinblick auf die zu erwartenden Formänderungen des Untergrundes dies zuläßt und die Tragfähigkeit und Dichtheit der Konstruktion gewährleistet bleiben.

Bewegliche Fugen werden nur entlang einer Fallinie geführt, so daß kein Sickerwasser auf sie zu, sondern nur parallel zur Fuge abfließt. Jede Fuge erhält ein mehrfaches Dichtungssystem. Das äußere, dem Deponiekörper (3) zugewandte erste

Dichtungssystem hat die Aufgabe, zuerst einen groben
mechanischen Schutz der Fugen herzustellen und eine erste Dichtung zu bilden. Zwischen dieser Dichtung und der
gegen innen verlegten Hauptdichtung befindet sich ein
freier Raum, aus dem eventuell eingedrungenes Sickerwasser kontrolliert abfließen kann. Im Falle einer Undichtigkeit des äußeren Dichtsystems kann also das in diesen Raum eintretende Sickerwasser gefaßt und unschädlich abgeleitet
werden. Dieser Raum kann aber auch mit einer geeigneten Masse wasserdicht ausgepreßt werden, wobei diese Masse so beschaffen ist, daß sie von innen wieder entfernt und jederzeit und beliebig oft wiederholbar durch eine neue ersetzt werden kann.

Zur Verminderung der bei einem Erdbeben von der Sohlenkonstruktion aufzunehmenden Horizontalkräfte wird zwischen dieser Sohle und dem eigentlichen Deponiekörper eine Trennschicht mit geringer Scherfestigkeit eingeschaltet, die im Katastrophenfall ein horizontales Gleiten des Deponiekörpers entlang
dieser Schicht ermöglicht. Diese Trennschicht kann beispielsweise aus einem gleichförmigen Sand hergestellt werden und bildet dann gleichzeitig einen Teil der Dränschicht über dem Tragsystem.

Neben dem Sickerwasser bilden sich im Deponiekörper auch
Gase, vornehmlich Methan, das zur Schonung der Umwelt und auch aus wirtschaftlichen Gründen aus dem Deponiekörper abgesaugt wird. Zu diesem Zweck sind die einzelnen Tragelemente (1) mit verschließbaren Öffnungen versehen, durch die von unten Entwässerungslanzen (14) bis zur gewünschten Höhe
hydraulisch vorgepreßt werden können. Sie werden an ihrem unteren Ende, eventuell unter Zwischenschaltung eines Abscheiders für Sickerwasser, an eine Gasleitung (21) angeschlossen.

Im folgenden wird der Erfindungsgedanke anhand von Beispielen näher beschrieben und zwar zeigt Figur 1 einen lotrechten Schnitt und Figur 2 einen Grundriß einer Sohlkonstruktion

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unter einer Abfalldeponie mit nach oben konvexen Tragelementen und Figur 3 eine axiometrische Draufsicht auf eine Sohlenkonstruktion, hergestellt aus nach oben konkaven Tragelementen. Figur 4 zeigt die Ausbildung einer beweglichen Fuge bei einem Tragelement aus Stahlbeton.

Figur 1 und 2 zeigen Tragelemente (1), ausgeführt als Kreuzgewölbe über einem Dreiecksraster. Sie sind durch Fugen (16) voneinander getrennt. Sie stützen sich mit ihren drei Eckpunkten auf Stützen (2) ab, die im Innern hohl sind. Das aus dem Deponiekörper (3) nach unten sickernde Wasser durchfließt die Trennschicht (4) über der Dränschicht (5) und fließt entlang der Gewölberücken in den topfartig ausgebildeten Hohlraum (6) der Stützen (2). Von dort gelangt es über ein absperrbares Abflußrohr (7), ein Schauglas (8) und einen flexiblen Schlauch (9) in ein Abflußrohr des ein- oder mehrfach vorhandenen Kanalsystems (10), entsprechend seinem durch Analysen ermittelten Schadstoffgehalt.

Alternativ kann auch, wie im linken Teil der Figur 1 dargestellt ist, über der eigentlichen Sohlenkonstruktion noch eine weitere Dichtungsschicht (15) aus einem billigeren Material hergestellt werden, die den Sinn hat, die Hauptmenge des Sickerwasser abzufangen und über ein Fallrohr (19) direkt in die Hohlstütze abzuleiten. Durch diese Maßnahme kann die teure Hauptdichtung auf den Tragelementen geschont und ihre Lebenserwartung erhöht werden.

Die Auflagerkräfte der Tragelemente (1) werden über eine Lagerr konstruktion (11) in die Stützen (2) eingeleitet. Je nach den zu erwartenden Auflasten aus der Deponie (3) und der Tragfähigkeit des Untergrundes (12) genügen einfache Blockfundamente (13) oder müssen andere Gründungsarten, zum Beispiel Pfahlgründungen, ausgeführt werden.

Bei einem sehr inhomogenen und nachgiebigen Untergrund könnte die Gefahr bestehen, daß bei einer Teilbelastung der Sohlkonstruktion die Stützenfundamente sich gegeneinander verschieben

und dadurch Zwängungsspannungen in den Tragelementen ausgelöst werden. Da die unter der Deponie sich ausbildende Setzungsmulde zu einer geringen Vergrößerung des Stützenabstandes führen muß und diese Bewegung nicht behindert werden darf, werden die Zwischenräume (20) zwischen den Stützenfundamenten mit einem kohäsionslosen Material, zum Beispiel Rollkies, aufgefüllt, das bei einem Auseinanderdriften der Fundamentblöcke selbsttätig nachsackt und verhindert, daß an der gleichen oder einer anderen Stelle die Fundamente zusammengeschoben werden. Die Sohlkonstruktion kann sich daher nur dehnen, wie sie dies ja tun muß, um den Setzungen folgen zu können, sie kann sich aber nicht mehr an einer Stelle mehr als nötig dehnen und an einer anderen Stelle als Ausgleich dafür gestaucht werden.

Die Tragelemente (1) und die Stützen (2) können aus verschiedenen Baustoffen und nach verschiedenen Bauverfahren hergestellt werden. Als Baustoffe kommen in Betracht Stahlbeton, Stahlfaserbeton, Gußstahl, Stahl, GVK und ähnliche druckfeste und gegenüber den schadstoffbelasteten Sickerwässern möglichst widerstandsfähige Baustoffe. Bei der Betonbauweise sind sowohl Fertigteile als auch Ortbeton möglich. Teile aus Gußeisen oder Stahl können nur in beschränkten Abmessungen transportiert werden und werden daher an Ort und Stelle zu größeren Einheiten zusammengeschraubt oder miteinander verschweißt.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Deponiesohle aus einzelnen nebeneinandergestellten rechteckigen Tragelementen (1), die von einer einzigen, mittig angeordneten Stütze (2) getragen werden. Die Oberseite dieser Elemente ist nach oben konkav ausgebildet, so daß die Sickerwässer in den Hohlraum (6) der Stütze (2) fließen und von dort, wie bereits anhand von Figur 1 und 2 beschrieben, abgeführt werden.

Figur 4 zeigt den Schnitt durch eine bewegliche Fuge (16) zwischen zwei Tragelementen (1) aus Stahlbeton. Diese Fuge ist zunächst durch einen lose über der Fuge (16) liegenden Deckstein (22) geschützt, der den unmittelbaren Fugenbereich überbrückt und von den Lasten der Deponie freihält. In dem dadurch freigehaltenen Raum (23) ist eine elastisch verformbare Dichtung (2 4) angeordnet, die in keiIförmigen Nuten (25) der beiden Tragelemente (1) durch eine Klemmplatte (26) gehalten ist und die im Bereich über der Fuge durch eine Fingerkonstruktion (2 7) unterstützt ist.

Der Hohlraum (23) , der zunächst freibleibt und zur Kontrolle der Funktion des äußeren Dichtsystems dient, kann aber auch bei Bedarf mit einer wasserdichtenden Masse, zum Beispiel PUR-Schaum (30), ausgefüllt werden (linke Seite auf Figur 4). Diese Masse kann, falls nötig, wieder entfernt und zu jedem späteren Zeitpunkt und auch beliebig oft durch eine neue Füllung ersetzt werden. Dringt Sickerwasser durch die Fuge (2 8) zwischen dem Tragelement (1) und dem Deckstein (22) ein, so kann dieses eingedrungene Sickerwasser durch einen Dränschlauch (29) kontrolliert und unschädlich abgeführt werden.

Claims

- y- Patentansprüche

1. Sohlenkonstruktion für eine Abialldeponie, dadurch gekennzeichnet, daß

Tragelemente (1) in nach oben konvexer oder nach oben konkaver Form, die von einer oder mehreren Hohlstützen (2) getragen werden und die miteinander so verbunden sind, daß eine zwar nachgiebige, aber doch dichte Sohlenkonstruktion entsteht, die einerseits den Verformungen des Untergrundes schadlos zu folgen vermag und andererseits das Eindringen des Sickerwassers aus dem Deponiekörper (3) in den Untergrund (12) ausschließt und dieses zonenweise in die zugehörigen Hohlstützen (2) ableitet, von wo aus es über Rohrleitungen (10) der Reinigungsanlage zugeführt wird und durch die ein jederzeit zugänglicher Raum unter der Deponie gebildet wird, von dem aus die tragende Konstruktion (1) und die Fugen (16) jederzeit kontrolliert, repariert und erneuert werden können.

2. Tragelemente (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf drei Auflagerpunkten räumlich statisch bestimmt gelagert sind.

3. Sohlenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente (1) an ihren Oberseiten zum Schutz gegen zerstörende Einwirkung des Sickerwaesers mit einer oder mehreren besonderen Schutzschichten (17) versehen sind.

4. Sohlenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßder Hohlraum (6) der Hohlstützen (2) sickerwasserresistent ausgekleidet ist.

5. Sohlenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente verschließbare öffnungen haben, durch die Lanzen (14) in den Deponiekörper (3) hochgedrückt werden können und durch die das Deponiegas abgesaugt werden kann.

6. Sohlenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente durch dauernd bewegliche, zeitlich begrenzt bewegliche oder dauernd geschlossene Fugen miteinander verbunden sind.

7. Fugenkonstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuge durch mehrere Dichtungssysteme abgedichtet ist, wobei zwischen den äußeren und inneren Dichtungssystemen ein frei entwässerbarer Raum liegt und die inneren Dichtungssysterne jederzeit von dem begehbaren Raum unter der Deponie kontrolliert, repariert oder erneuert werden können.

8. Sohlenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Depcniekörper (3) und den Tragelementen (1) eine Trennschicht (4) angeordnet ist, die dem Sickerwasser den Durchtritt erlaub- und die nur eine geringe Scherfestigkeit besitzt.

9. Sohlenkonstruktion na;h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Tragelement M) und der besonderen Schutzschicht (17) sowie der darüberliegenden Dränschicht (5) eine weitere Dichtungsschicht (15) angeordnet ist, die zwar selbst nicht absolut dicht sein muß und die die Aufgabe hat, einen Teil der anfallenden Sickerwässer in der darüberliegenden Dränschicht (18) zu sammeln und über ein Fallrohr (19) direkt abzuleiten und dadurch die Hauptdichtungssysteme (17) zu entlasten.

10. Sohlenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (20) zwischen den Fundamenten (13) der Hohlstützen (2) ζ im Schutz gegen ein Zusammenschieben infolge der Baugrundverformungen aus den Deponielasten mit einem kohäsionslosen Material, zum Beispiel Rollkies, verfüllt werden, das bei einer Vergrößerung des Stützenabstandes durch sein Eigengewicht nachrutscht und auf Grund der inneren Reibung verhindert, daß die Fundamente wieder zusammengeschoben werden.