DE3627872C2 - Mischvorrichtung zum Einbringen einer Dichtwandmasse in einen Dichtwandschlitz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in einen Dichtwandschlitz ein­ setzbare Mischvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1. Mit dieser Vorrichtung wird eine Dichtwand­ masse mit hohem Feststoffgehalt in eine im Dichtwandschlitz vorhandene Stützsuspension eingebracht. Die Dichtwand wird damit in einem modifizierten sogenannten Einmassenverfahren hergestellt.

Bei der Herstellung von Dichtwänden kann grundsätzlich zwi­ schen dem Einmassen- und dem Zweimassenverfahren unter­ schieden werden.

Beim Einmassenverfahren wird die Erde mit einem Greifer ausgehoben, wobei eine flüssige Dichtwandmasse bereits wäh­ rend des Aushubes in den dabei gebildeten Schlitz einge­ bracht wird. Nach Beendigung des Aushubes verbleibt die Dichtwandmasse im Schlitz und härtet darin aus. Die Dicht­ wandmasse erfüllt daher zwei Funktionen, nämlich zunächst eine Stützfunktion und später eine Dichtfunktion.

Aus bautechnischen Gründen muß diese Dichtwandmasse eine niedrige Viskosität mit einem entsprechend niedrigen Fest­ stoffgehalt aufweisen. Ein zu hoher Feststoffgehalt würde aufgrund der hohen Viskosität das Einbringen des Greifers erschweren und damit die Aushubleistung verringern. Bedingt durch den niedrigeren Feststoffgehalt zeigt die fertiggestellte Dichtwand sowohl einen hohen Durchlässig­ keitswert als auch eine geringe Beständigkeit gegenüber den angreifenden Medien, die aus dem abgedichteten Bereich stammen.

Beim Zweimassenverfahren geschieht der Aushub im Schutze einer Bentonitsuspension; anschließend wird diese Stütz­ suspension durch Einbringen der Dichtwandmasse verdrängt und abgepumpt, regeneriert und erneut eingesetzt. Als Dichtwandmasse wird in der Regel eine Mischung aus Ton, Ze­ ment, Bentonit und Füllstoffen, wie beispielsweise Ge­ steinsmehl, Sand und ähnlichem verwendet, die daher einen höheren Feststoffgehalt hat als die beim Einmasseverfahren verwendete Suspension. Das Zweimassenverfahren hat aber den Nachteil, daß problematische Bentonit-Cluster im Fu­ genbereich entstehen können. Das Verfahren ist zudem sehr kostenaufwendig.

Zur Durchführung eines abgewandelten Einmassenverfahrens ist eine Mischvorrichtung bekannt, die es ermöglicht, der Stützsuspension ein Erhärtungsmittel zuzumischen (DE 32 26 113 C1). Mit dieser Vorrichtung wird die Stütz­ suspension aus dem unteren Bereich des Dichtwandschlitzes abgepumpt, bis über die Oberkante des Schlitzes gefördert und dort in einem Mischbehälter mit Zement oder einem an­ deren Aushärtemittel vermischt. Die Mischung wird dann über eine Druckleitung nach unten gefördert. Auf diese Weise wird die im Schlitz vorhandene Bentonitsuspension durch ein Gemisch aus Suspension und Erhärtungsmittel ersetzt, wobei sich die Mischvorrichtung außerhalb des Dichtwandschlitzes befindet.

Es ist auch eine Vorrichtung bekannt, die ebenfalls zur Herstellung von Dichtwänden einsetzbar ist (DE 19 02 138 A1). Die Vorrichtung besteht aus einer Bo­ denfräse, der eine Ton- oder Zement-Wasser-Suspension zuge­ führt wird, und die das abgefräste Erdreich mit der Suspension vermischt.

Eine Mischvorrichtung der gattungsgemäßen Art zum Herstel­ len von Dichtwänden nach einer Variante des Einmassenver­ fahrens ist bereits vorgeschlagen worden. Sie wird zum Vermischen einer Stützsuspension mit einer nachträglich eingebrachten Dichtwandmasse innerhalb des Dichtwand­ schlitzes eingesetzt. Hierbei gewährleistet bereits bei Beginn der Schlitzarbeiten eine Dichtwandmasse geringeren Feststoffgehaltes oder eine reine Bentonitsuspension, wel­ che zunächst als Stützsuspension wirkt, die Stabilität des Schlitzes. Nachdem der Schlitz auf seine volle Tiefe ausge­ hoben worden ist, wird über die Mischvorrichtung eine höher konzentrierte Dichtwandmasse, bestehend aus Bentonit, Ze­ ment und Additiven mit hohem Feststoffgehalt, über einen Schlauch oder ein Rohr zugegeben und mit der Stütz­ suspension vermischt. Damit kann jedoch meist keine gleich­ mäßige Vermischung erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Mischvorrichtung so auszubilden, daß über die gesamte Höhe des Dichtwandschlitzes eine gleichmäßige Vermischung der eingebrachten Dichtwandmasse mit der Stützsuspension mög­ lich ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die so ausgebildete Mischvorrichtung kann als eine Einheit in die Stützsuspension bis nahe zum Grund des Dichtwand­ schlitzes abgesenkt werden, wonach aus dem höhenverstell­ baren Verteilerrohr zunächst im unteren und dann fort­ schreitend in den höheren Bereichen des Schlitzes die Dichtwandmasse ausgebrachte und mit der Stützsuspension vermischt wird. Es entsteht eine homogene Mischung unter Vermeidung von Bentonit-Clustern auch im Grenzbereich zu einer bereits fertiggestellten Dichtwandlamelle. Während des Mischvorganges werden auch in der Stützsuspension be­ findliche Bodenteile zerkleinert, so daß keine örtlichen Einschlüsse größerer Bodenbestandteile entstehen, die zu Undichtigkeiten führen könnten. Dabei bleiben die Vorteile des Einmassenverfahrens im wesentlichen erhalten; es wird nur ein geringer Teil der Stützsuspension nach oben ver­ drängt, und die Konsistenz der Stützsuspension ergibt eine relativ geringe Auftriebskraft für den zum Erdaushub ein­ gesetzten Greifer, was zur Wirtschaftlichkeit der Herstel­ lung einer Dichtwand wesentlich beiträgt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen sche­ matisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Mischvorrichtung in Vorderansicht,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Mischvor­ richtung in einer Darstellung entsprechend Fig. 1,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Mischvor­ richtung in einer Ansicht nach III-III in Fig. 6,

Fig. 4 bis 6 die Mischvorrichtungen nach den Fig. 1 bis 3 jeweils in Draufsicht,

Fig. 7a bis 7d die Mischvorrichtung nach Fig. 1 in ver­ schiedenen Arbeitsstellungen während der Dichtwandherstellung,

Fig. 8 eine Seitenansicht in Richtung Pfeil VIII in Fig. 7a, vergrößert dargestellt.

Die dargestellten Mischvorrichtungen dienen bei der Her­ stellung einer Dichtwand zum Einbringen und Vermischen einer Dichtwandmasse 6 mit hohem Feststoffgehalt in eine Stützsuspension 35, mit der ein Schlitz 36 beim Ausheben zur Stützung der Schlitzwände ausgefüllt ist (Fig. 7a und 7b).

Die Mischvorrichtung nach den Fig. 1 und 4 weist ein läng­ liches Gestell 1 mit Vertikalstützen 2, 2′ bis 2′′′ auf, die an den Ecken des Gestelles angeordnet sind. Die Verti­ kalstützen sind durch horizontale Querträger 3, 3′ bis 3′′′′ verbunden. Das Gestell ist mit Streben 4 und 4′ aus­ gesteift. Es hat dadurch einen fachwerkartigen Aufbau und damit eine genügende Tragfestigkeit und Verwindungssteifig­ keit für den Einsatz innerhalb des Dichtwandschlitzes. In dem Gestell 1 ist eine Fördereinrichtung 5 mit einer zentral angeordneten Förderleitung 5′ abgestützt, die in Lagern 5′′ vertikal verschiebbar gelagert ist. Die Lager 5′′ befinden sich an Zwischenträgern 5′′. (Fig. 4), die je­ weils mittig an zwei einander gegenüberliegenden Querträ­ gern befestigt sind.

Die Förderleitung 5′ mündet in ein horizontal angeordnetes Verteilerrohr 8 der Zuführeinrichtung 5. Über sie wird die konzentrierte Dichtwandmasse 6 von oben in Richtung des Pfeiles P (Fig. 1) in den Schlitz 36 (Fig. 7a) eingebracht. Das Verteilerrohr 8 kann beim Einbringen der Dichtwandmasse 6 zusammen mit der Förderleitung 5′ vertikal aufwärts und abwärts bewegt werden, um eine möglichst homogene Ver­ mischung der Dichtwandmasse 6 mit der im Schlitz 36 vorhan­ denen Stützsuspension 35 zu erreichen.

Die Förderleitung 5′ kann auch als Teleskoprohr ausgebildet sein, um die Axialverschiebung des Verteilerrohres 8 zu er­ möglichen. Zur Höhenverstellung der Förderleitung 5′ ist eine als Kolben-Zylinder-Einheit 7 ausgeführte Hubvor­ richtung vorgesehen, deren Kolbenstange am Verteilerrohr 8 angreift.

Die aus der Förderleitung 5′ in das horizontal liegende Verteilerrohr 8 gelangende Dichtwandmasse 6 strömt dort in Richtung der Pfeile P′ und P′′. Das Verteilerrohr 8 weist an beiden Enden und in der Mitte je eines von drei Aus­ trittsrohren 9, 9′ und 9′′ auf, die von dem Verteilerrohr aus senkrecht nach unten gerichtet sind. Die endseitigen Austrittsrohre 9 und 9′′ haben düsenartig verengte, nach außen geneigte Enden 10 bzw. 10′′ und sind zumindest in einer senkrechten Ebene verstellbar, vorzugsweise jedoch in allen Richtungen verdreh- und einstellbar, beispielsweise mittels Kugelgelenken am Verteilerrohr 8 angebracht.

Das mittlere Austrittsrohr 9′ enthält im Bereich seines freien Endes 10′ einen Schieber 11. Es können auch alle Austrittsrohre 9, 9′ und 9′′ verengte Enden und/oder Schie­ ber aufweisen. Mit dem Schieber 11 kann die Auslaßmenge der Dichtwandmasse pro Zeiteinheit genau eingestellt werden.

Während der Höhenverstellung wird das Verteilerrohr 8 längs einer Führung 12 verschoben, die aus vier Doppelschienen 15 bis 18 besteht, die sich im unteren Bereich des Gestelles 1 befinden und in denen am Verteilerrohr 8 angeordnete Hori­ zontalarme 13 und 14 (Fig. 4) mit ihren Enden verfahrbar angeordnet sind. Das Verteilerrohr 8 kann mit der Hubvor­ richtung 7 während des Austretens der Dichtwandmasse 6 an­ gehoben und abgesenkt werden, wodurch eine intensive Durchmischung der eingebrachten Dichtwandmasse mit der Stützsuspension 35 erreicht wird.

Um das Absenken des Gestelles 1 in die Stützsuspension 35 und bis auf den Boden des Schlitzes 36 zu erleichtern, ist ein Ballast für das Gestell vorgesehen. Hierfür können die rohrförmigen Stützen 2, 2′ bis 2′′′ mit Ballastmaterial wie Beton oder dgl. verfüllt sein.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 5 sind zur Optimierung des Einbringens der konzentrierten Dichtwand­ masse 6 und zur weiteren Homogenisierung des Gemisches zwei Mischwerke 19 und 19′ vorgesehen. Sie sind am Verteilerrohr 8a benachbart zu den endseitigen Austrittsrohren 9a und 9a′′ befestigt und haben propellerartige Rührwerke 21 bzw. 21′, die jeweils von einer ringförmigen Prallwand 20 bzw. 20′ umgeben sind. Die Mischwerke 19 und 19′ können vorteil­ haft in einer Vertikal- und/oder einer Horizontalebene, vorzugsweise jedoch allseitig verdreht und eingestellt wer­ den.

Da die Mischwerke 19 und 19′ und die Austrittsrohre 9a, 9a′ und 9a′′ mit dem Verteilerrohr 8a verbunden sind, können sie gemeinsam höhenverstellt werden. Die Mischwerke 19 und 19′ können elektrisch, hydraulisch oder auch mechanisch an­ getrieben sein.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 6 sind drei Mischwerke 19b, 19b′ und 19b′′ an einem zusätzlich zum Ver­ teilerrohr 8b vorgesehenen Mischwerkträger 22 angeordnet. An den Enden des Mischwerkträgers 22 sind von ihm senkrecht abstehende Horizontalarme 24 und 25 befestigt, die mit den Horizontalarmen 13b bzw. 14b des Verteilerrohres 8b fluch­ ten. Mit den Horizontalarmen 24 und 25 ist der Mischwerk­ träger 22 in Führungen 26 bis 29 geführt, die gleich aus­ gebildet sind wie die Führungsschienen 15b bis 18b für das Verteilerrohr 8b. Die Führungen 16b und 27 sowie 17b und 29 sind jeweils an einem von zwei Horizontalträgern 30 und 31 befestigt, die in der Längsmittelebene des Gestelles 1b liegen und sich von dessen Schmalseiten aus nach innen er­ strecken. Der Mischwerkträger 22 ist unabhängig vom Vertei­ lerrohr 8b in der Höhe verstellbar, wodurch eine optimale Vermischung in Abhängigkeit von der Suspensionsart und der jeweiligen Arbeitstiefe erreicht wird. Zur Höhenverstellung des Mischwerkträgers 22 ist eine vorzugsweise hydraulisch betätigbare Hubvorrichtung 32 vorgesehen, die aus einer Kolben-Zylinder-Einheit besteht, deren Kolbenstange benach­ bart zum mittleren Mischwerk 19b′ am Mischwerkträger 22 an­ greift.

Die Hubvorrichtung 32 ist gleich ausgebildet wie die Hub­ vorrichtung 7b für das Verteilerrohr 8b.

Bei allen drei Ausführungen ist an beiden Längsseiten des Gestelles 1, 1a bzw. 1b je eine von zwei Prallwänden 33 und 33′ bzw. 33a und 33a′ bzw. 33b und 33b′ vorgesehen (Fig. 4 bis 6), die sich vom unteren Gestellende aus über das untere Drittel des Gestelles nach oben erstreckt. Die Prallwände dienen dazu, an der Schlitzberandung eine Bo­ denerosion zu vermeiden, die infolge der beim Austreten der Dichtwandmasse 6 entstehenden Verwirbelung auftreten könnte. Die Prallwände sind im Wirkbereich der Austritts­ rohre 9, 9′ und 9′′ und der Mischwerke 19 und 19′ sowie 19b, 19b′ und 19b′′ vorgesehen. Prallwände können auch an der dem Erdreich zugewandten Schmalseite des Gestelles vor­ gesehen sein. Vorzugsweise erstrecken sich die Prallwände jeweils über die ganze Länge der zugehörigen Gestellseite.

Die Fig. 7a bis 7d und 8 zeigen einzelne Verfahrensschritte bei der Herstellung einer Dichtwand. Zunächst wird mit einem (nicht dargestellten) Greifer Erde ausgehoben, und unter gleichzeitigem Einbringen von verdünnter Dichtwand­ masse, der Stützsuspension 35, wird der Schlitz 36 la­ mellenweise in aneinander anschließenden Abschnitten 37 hergestellt. Das über die rohrförmigen Vertikalstützen 2, 2′′ bis 2′′′ ausreichend ballastierte Gestell 1 wird mit einem Seilbagger 38 auf die Endtiefe des Schlitzes 36 abge­ senkt.

Konzentrierte Dichtwandmasse 6 wird dann über die Förder­ leitung 5′ dem Verteilerrohr 8 zugeführt, das sich hierbei in seiner untersten Stellung befindet (Fig. 7a).

Durch die Austrittsrohre 9, 9′ und 9′′ gelangt die kon­ zentrierte Dichtwandmasse in den Schlitz 36. Diese Dicht­ wandmasse wird über eine Pumpe 39 zugeführt, die an einen Vorlagebehälter 40 angeschlossen ist, der ein Rührwerk 41 enthält. Der Behälter 40 ist über eine Zuführleitung 42 mit einer (nicht dargestellten) Mischstation verbunden.

Wenn die Schlitzbreite größer ist als die Gestellbreite, wird das Gestell 1 zunächst horizontal (Pfeil 43) über die Schlitzbreite verzogen, um dann je nach eingebrachter Dichtwandmasse und Füllgrad abschnittsweise nach oben (Pfeil 44) abgesetzt zu werden.

Die Eintauchtiefe des Gestelles 1 wird so gesteuert, daß die Austrittsrohre 9, 9′ und 9′′ und die Mischwerke ständig im Grenzbereich zwischen dichter und weniger dichter Suspension arbeiten. Auf diese Weise wird mit der Misch­ vorrichtung stets jeweils in einem unteren Wandabschnitt eine gute Durchmischung erreicht, wobei der Wandabschnitt bis etwa in Höhe der maximal angehobenen Austrittsrohre 9, 9′ und 9′′ und/oder Mischwerke 19 und 19′ bzw. 19b, 19b′ und 19b′′ reicht (Fig. 7a, 7b). In der Stellung des Gestel­ les 1 nach den Fig. 7a und 7b wird das Verteilerrohr 8 mit den Austrittsrohren und gegebenenfalls mit den Mischwerken mittels der Hubvorrichtung 7 auf- und abgelassen, so daß eine intensive und gleichmäßige Durchmischung der Stütz­ suspension 35 mit der Dichtwandmasse 6 über die Breite des Schlitzes 36 und die Verstellhöhe der Austrittsrohre er­ reicht wird. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 6 können die Mischwerke 19b, 19b′ und 19b′′ unabhängig von den Austrittsrohren 9b′′ in der Höhe verstellt werden, so daß eine optimale Durchmischung und Homogenisierung bei den unterschiedlichsten Suspensionen gewährleistet ist.

Ist die Dichtwandmasse über die Schlitzbreite und Verstell­ höhe des Verteilerrohres 8 in ausreichendem Maße einge­ bracht worden, wird das Gestell so weit angehoben, daß die Austrittsrohre in maximal abgesenkter Lage noch in die je­ weils untere, schon durchmischte Suspensionsschicht ragen. Dann wird in gleicher Weise durch Anheben und Absenken des Verteilerrohres 8, wie zuvor beschrieben, die nächsthöhere Suspensionsschicht mit der Dichtwandmasse 6 vermischt (Fig. 7c). Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis die ge­ samte Stützsuspension 35 mit der Dichtwandmasse 6 durch­ mischt ist (Fig. 7d).

Claims (13)

1. In einen Dichtwandschlitz einsetzbare Mischvorrichtung zum Einbringen einer Dichtwandmasse mit hohem Fest­ stoffgehalt in eine im Dichtwandschlitz vorhandene Stützsuspension, die insbesondere aus verdünnter Dicht­ wandmasse besteht, mit einer in den Dichtwandschlitz eintauchenden Förderleitung für die einzubringende Dichtwandmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung ein in den Dichtwandschlitz (36) einsetzbares, fachwerkartiges Gestell (1; 1a; 1b) aufweist, das die Förderleitung (5′) trägt und an dem höhenverstellbar ein etwa hori­ zontal liegendes Verteilerrohr (8; 8a; 8b) gelagert ist, das mindestens zwei Austrittsrohre (9; 9′; 9′′, 9a; 9a′; 9a′′, 9b) aufweist, und in das die Förderleitung (5′) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (5′) etwa zentral in dem Gestell (1; 1a; 1b) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (5′) axial verstellbar in dem Gestell (1; 1a; 1b) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (5′) als Teleskoprohr ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnete daß die Austrittsrohre (9; 9′; 9′′, 9a; 9a′; 9a′′; 9b′′) zumindest in einer Vertikal­ und/oder einer Horizontalebene verstellbar, vorzugs­ weise allseitig verdrehbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsrohre (9; 9′; 9′′, 9a; 9a′; 9a′′; 9b′′) verengte Enden (10; 10′′) aufwei­ sen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Aus­ trittsrohre (9′; 9a′) einen gesteuerten Schieber (11) enthält.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Verteiler­ rohres (8a; 8b) mindestens ein Mischwerk (19; 19′, 19b; 19b′; 19b′′) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk (19; 19′, 19b; 19b′; 19b′′) zumindest in einer Vertikal- und/oder einer Horizontalebene verstellbar, vorzugsweise all­ seitig verdrehbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk (19; 19′) ein Rührwerk (21; 21′) aufweist, das von einer Prallwand (20; 20′) umgeben ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk (19b; 19b′; 19b′′) an einem Mischwerksträger (22) angeordnet ist, der, vorzugsweise mittels einer an ihm angreifenden Hubvorrichtung (32), unabhängig vom Verteilerrohr (8b) höhenverstellbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (1, 1a, 1b) im Austrittsbereich der Austrittsrohre (9; 9′; 9′′, 9a; 9a′; 9a′′, 9b′′) an wenigstens zwei Gestellseiten min­ destens je eine Prallwand (33; 33′, 33a; 33a′, 33b; 33b′) aufweist, die sich vorzugsweise vom unteren Ge­ stellende bis zu etwa einem Drittel der Höhe des Ge­ stelles (1; 1a; 1b) erstreckt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Gestell (1; 1a; 1b) Ballast angebracht ist, vorzugsweise ein Ballast-Füll­ stoff in rohrförmige Vertikalstützen (2; 2′ bis 2′′′) des Gestelles (1; 1a; 1b) eingebracht ist.