DE3703534C2 - - Google Patents

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DE3703534C2
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Bilfinger und Berger Bau AG
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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02Subsoil filtering
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D19/00Keeping dry foundation sites or other areas in the ground
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  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Brunnens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Filterrohr zur Durchführung des Verfahrens gemäß diesem Anspruch.
Brunnen zur zeitweisen Absenkung des Grundwassers bei der Herstellung von Tiefbauten sind in vielfältiger Weise bekannt. Für die Herstellung von Tiefbauten ist in der Regel eine geschlossene Wasserhaltung notwendig, die durch eine zweckmäßige Anordnung einer größeren Anzahl von Tiefbrunnen erreicht wird. Diese Tiefbrunnen werden von der Geländeoberfläche aus hergestellt, indem in einem Bohrloch das Filterrohr mit Aufsatzrohr und eine Unterwassermotorpumpe mit Steigleitung zum Fördern des Grundwassers, das dem Bohrloch aufgrund der Schwerkraft zufließt, eingebaut werden. Der Ringraum zwischen Filterrohr und Bohrlochwand wird mit Filterkies verfüllt.
Durch die Zeitschrift "Der Bauingenieur", 1970, Heft 2, Seiten 61 und 62, ist ein Verfahren zur Entwässerung wasserhaltiger Bodenschicht bekanntgeworden, bei dem von den seitlichen Nischen eines Dränagestollens aus Grundwasserbrunnen nach oben verlaufend angeordnet sind. Hierbei werden die Brunnen von oben nach unten abgeteuft und die Brunnennischen nachträglich ausgebaut. Nachteilig bei dieser Verfahrensweise ist die kostenaufwendige Anordnung von seitlichen Nischen. Außerdem können in innerstädtischen Bereichen aufgrund der Bebauung oft keine Brunnen von oben nach unten abgeteuft werden. Problematisch ist auch, daß durch die Auswaschung von Bodenteilchen aus dem anstehenden Untergrund Setzungen auftreten können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Brunnens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß sowohl beim Einbau des Filterrohres als auch beim Betrieb des Brunnens die Auswaschung von Bodenteilchen des anstehenden Untergrundes und die damit verbundenen Setzungen nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 und 3. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein doppelwandiges Filterrohr nach Anspruch 4 bis 6 zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Hauptanspruch.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß es hiermit ermöglicht wird, Absenkbrunnen senkrecht oder nahezu senkrecht von unten nach oben in die zu entwässernden Bodenschichten vorzutreiben, wobei sowohl bei der Herstellung als auch beim späteren Betrieb des Brunnens die Auswaschung von Bodenteilchen aus dem anstehenden Untergrund verhindert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Dränagestollen 2 mit dem Preßbohrgerät 15,
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Dränagestollen 2 mit dem Preßbohrgerät 15,
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den aufzufahrenden unterirdischen Hohlraum 1 mit einer vorläufigen Spritzbetonsicherung 16 sowie den Dränagestollen 2 und ein Filterrohr 9,
Fig. 4 zeigt einen Bohrkopf 5,
Fig. 5 zeigt einen Dichtschuh 14,
Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teilbereich eines Filterrohres 9 und
Fig. 7 zeigt einen Schnitt im Bereich des Bohransatzpunktes 6 mit dem Flanschrohrstück 7 sowie dem Flachschieber 8.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen das Preßbohrgerät 15 im Dränagestollen 2 in Arbeitsstellung. Bei diesem Verfahrensabschnitt ist die Herstellung der verrohrten Aufschlußbohrung bereits abgeschlossen und die Verrohrung wieder ausgebaut. Aufgrund der Ergebnisse der Aufschlußbohrung wurde die Vorpreßlänge des Filterrohres 9 ermittelt. Das Filterrohr 9 wird bei aufgesetztem Flachschieber 8 vorgepreßt. Der Flachschieber 8 hat zunächst eine Sicherheitsfunktion während der Herstellung der Aufschlußbohrung und beim Vorpressen des Filterrohres 9 bei Störfällen. Nach Fertigstellung des Brunnens kann er als Sperrventil zur Regulierung des Wasserzulaufs in den Dränagestollen verwendet werden.
Fig. 3 zeigt eine Gesamtübersicht im Querschnitt für die Auffahrung eines unterirdischen Hohlraumes 1, beispielsweise eines Straßentunnels mit Maulprofil. Der Dränagestollen 2 ist an der Sohle des Hohlraumes 1 angeordnet. Der Dränagestollen 2 besitzt Längsgefälle, um die anfallenden Wassermengen aus dem Filterrohr 9 abführen zu können.
Am tieferliegenden Ende des Dränagestollens 2 ist beispielsweise ein Wassersammelschacht angeordnet, von dem aus das Wasser mit Pumpen in die Geländeoberfläche gefördert und zu einem Vorfluter weitergeleitet wird. Um das anstehende Grundwasser bis unterhalb des Hohlraumes 1 absenken zu können, sind in der Auskleidung 3 des Dränagestollens 2 Durchflußöffnungen 17 vorhanden, durch die das Wasser in den Dränagestollen fließt. Um eine Auswaschung des Bodens zu verhindern, ist zwischen Betonausbau 3 und dem Untergrund eine Filterschicht 18 angeordnet. Wenn der Betonausbau 3 des Dränagestollens 2 unter Druckluft in Tübbingbauweise hergestellt wird, kann die Filterschicht 18 beispielsweise durch Injektion mit einem aufgeschäumten Porenmörtel hergestellt werden.
Fig. 4 bis 6 zeigen das Filterrohr 9, den Dichtschuh 14 und den Bohrkopf 5 in separater Darstellungsweise. Beim Vorpressen des Filterrohres 9 sitzt der Dichtschuh 14 bündig auf dem vorderen Ende des Filterrohres 9 und hat eine reine Schutzfunktion, um Beschädigungen des Filterrohres 9 zu verhindern. Der Bohrkopf 5 sitzt beim Preßbohrbetrieb auf dem Innengestänge, das nicht dargestellt ist. Der Transport des vom Bohrkopf 5 gelösten Bodenmaterials erfolgt mit Luftspülung. Die Luft wird durch das hohle Innengestänge zum Bohrkopf 5 geführt und tritt auf der Vorderseite des Bohrkopfes 5 durch nicht dargestellte Öffnungen aus und fördert das gelöste Bodenmaterial seitlich weg. Der Bohrkopf ist im Preßbohrbetrieb um einen Abstand a gegenüber dem Dichtschuh 14 nach vorne versetzt, so daß das gelöste Bodenmaterial durch diesen Zwischenraum in das Innere des Filterrohres 9 strömt und nach unten in den Dränagestollen 2 gefördert wird. Ist die gewünschte Bohrtiefe erreicht, wird der Bohrbetrieb (Rotation des Bohrkopfes 5 und Luftspülung) eingestellt und dann das Filterrohr 9 soweit nach vorne gepreßt, bis der Abstand a zwischen Bohrkopf 5 und Dichtschuh 14 auf Null gebracht ist bzw. der Zwischenraum geschlossen ist.
Somit kann bei dem nun schon vorhandenen Grundwassereintritt in das Filterrohr 9 kein Bodenmaterial mittransportiert werden, was wegen damit verbundener Bodensetzungen unerwünscht ist. Nach Lösen des Innengestänges vom Bohrkopf 5 wird dieses ausgebaut und der Brunnen ist in Funktion.
In Fig. 6 ist das Filterrohr 9 dargestellt. Es besteht aus einem Innenrohr 10 und einem Außenrohr 11, die beide mit Schlitzen versehen sind. Im Zwischenraum 12 zwischen den beiden Rohren 10, 11 ist ein Filtermaterial 13 angeordnet.
Fig. 7 zeigt eine beispielhafte konstruktive Ausbildung im Bereich des Bohransatzpunktes 6. Im Betonausbau 3 des Dränagestollens 2 ist ein Flanschrohrstück 7 einbetoniert, an das wiederum ein Flachschieber 8 angeschraubt ist. Die Funktion des Flachschiebers 8 ist bereits in den Erläuterungen zu Fig. 1 und 2 behandelt worden.
Bezugszeichenliste
 1 aufzufahrender unterirdischer Hohlraum
 2 Dränagestollen
 3 Betonausbau
 5 Bohrkopf
 6 Bohransatzkopf
 7 Flanschrohrstück
 8 Flachschieber
 9 doppelwandiges Filterrohr
10 Innenrohr
11 Außenrohr
12 Zwischenraum
13 Filtermaterial
14 Dichtschuh
15 Preßbohrgerät
16 Spritzbetonsicherung
17 Durchflußöffnungen
18 Filterschicht

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines Brunnens zur Absenkung des Grundwassers und/oder zur Entwässerung lokaler wasserhaltiger Bodenbereiche bei der Herstellung unter­ irdischer Hohlraumbauten, z. B. Tunnel, wobei
  • a) ein begehbarer Dränagestollen, bestehend aus einem Betonausbau mit Durchflußöffnungen und einer zwischen Betonausbau und dem anstehenden Untergrund angeordneten Filterschicht, hergestellt wird
  • b) und über dem Dränagestollen ein nahezu senkrechtes Filterrohr angeordnet wird, das in den Dränagestollen ein­ mündet,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • c) der Dränagestollen (2) im Sohlbereich des aufzufahrenden unterirdischen Hohlraumes (1) angeordnet wird,
  • d) im Dränagestollen (2) mit einem Drehschlagbohrgerät eine verrohrte Aufschlußbohrung von einem Bohransatzpunkt (6) aus nahezu senkrecht nach oben in die über dem Dränagestollen (2) liegenden Bodenschichten durch­ geführt wird,
  • e) nach dem Ausbau der verrohrten Aufschlußbohrung wiederum vom Bohransatzpunkt (6) aus ein doppelwandiges Filterrohr (9) mit einem größeren Außendurchmesser als die verrohrte Aufschlußbohrung im Preßbohrverfahren eingebaut wird, wobei das doppelwandige Filterrohr (9) bis in die zu entwässernden Bodenbereiche geführt wird,
  • f) nach dem Erreichen der Endtiefe die Drehung des Bohr­ kopfes (5) des Schlagbohrgerätes, der von einem lös­ baren Innengestänge angetrieben wird, eingestellt und der Zwischenraum a zwischen dem Bohrkopf (5) und einem am vorderen Ende des Filterrohres (9) angeordneten Dichtschuh (14) durch Vorpressen des Filterrohres (9) soweit geschlossen wird, daß der Eintritt von Bodenmaterial in das Innere des Filterrohres (9) gestoppt wird,
  • g) das Innengestänge vom Bohrkopf (5) gelöst und ausgebaut wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Bohransatzpunkt (6) im Beton­ ausbau (3) ein Flanschrohrstück (7) einbetoniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flanschrohrstück (7) ein Flachschieber (8) oder ein ähnliches Absperrventil ange­ bracht wird.
4. Filterrohr zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (9) aus einem Innenrohr (10) und einem Außen­ rohr (11) besteht, die beide mit Schlitzen oder anders gestalteten Öffnungen versehen sind, daß im Zwischenraum (12) zwischen den beiden Rohren (10, 11) Filtermaterial (13) angeordnet ist und daß das vordere Ende des Filterrohres (9) mit dem Dichtschuh (14) und dem Bohrkopf (5) verschließbar ist.
5. Filterrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (13) aus natürlichem Kiesmaterial, dessen Körnung filterstabil abgestuft ist, hergestellt ist, wobei das Bindemittel ein Epoxidharz ist.
6. Filterrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (13) aus einem aufgeschäumten Porenmörtel hergestellt ist.
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