DE3905463C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von Zwei-Phasen-Dichtwänden gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der DE 34 04 073 A1 bekannt. Die Anwendung dieses bekannten Verfahrens hat auch zum Ziel, den Filterkuchen an der vorausgehenden Dichtlamelle zu vermeiden, damit eine gute Dichtwirkung zur nachfolgenden Dichtlamelle erreicht wird. Man sieht jedoch hierfür die Einbringung eines Fugenbandes, zum Beispiel aus Gummi oder Kunststoff, vor, wobei ergänzend eine Reinigung der Fugenfläche auf mechanischem Wege oder durch Spülen vor dem Einbringen des Betons der nachfolgenden Lamelle mittels einer separaten Vorrichtung durchgeführt werden kann.

In der bisherigen, bekannten Verfahrenstechnik zur Herstellung von Dichtwänden bedarf es daher zur Vermeidung oder Beseitigung des problematischen Filterkuchens im Bereich der Dichtwandfugen relativ aufwendiger Verfahren unter Einbeziehung weiterer Maßnahmen und Vorrichtungen, so daß Verbesserungen in ökonomischer wie qualitativer Hinsicht wünschenswert sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und entsprechende Vorrichtungen so zu konzipieren, daß eine in Dichtwandrichtung sehr homogene Dichtwand ohne entsprechende Störstellen an den Grenzflächen zwischen aufeinanderfolgenden Dichtwandlamellen trotz ökonomischer Verfahrensweise erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim gattungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 und bei einer Vorrichtung durch die Merkmale im Anspruch 5 oder 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtungen sind in den entsprechenden Unteransprüchen aufgezeigt.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, unverzüglich beim Austausch der Stützsuspension den an den Grenzschichten auftretenden Filterkuchen mittels Kratz-, Fräs- oder wirkungsmäßig vergleichbarer Werkzeuge zu entfernen, wobei der Filterkuchen beim Ziehen der Austauschvorrichtung entfernt wird und hierbei unmittelbar mit der Endsuspension vermischt wird. Das Abtragen und Vermischen des Filterkuchens mit der Endsuspension sichert daher eine hohe Homogenität in der Dichtwandlamelle. Darüber hinaus laufen das Entfernen und das Vermischen des Filterkuchens sozusagen parallel mit dem Austausch der Stützsuspension beim Nachobenziehen der Austauschvorrichtung einher, so daß wohl in zeitlicher Hinsicht wie auch von der Vorrichtung selbst her ein rascheres und kostengünstigeres Verfahren erreicht wird.

Beim Einsatz einer Schlitzwandfräse ist vorgesehen, diesen in Art einer Trennplatte auszulegen und den Abstand der Fräsräder variierbar zu gestalten. Hierdurch kann nach dem Abteufen des Schlitzes durch eine Verbreiterung des Abstandes der Fräsräder das Entfernen des Filterkuchens bewirkt werden.

In einer anderen Alternative ist die Vorrichtung als Austauschvorrichtung ausgelegt, die im seitlichen Bereich zur Entfernung des Filterkuchens beim Ziehen Kratzer oder Klappzähne aufweist. Hierdurch kann eine verbesserte, überlappende Wirkung durch die Anordnung der Kratzer in mehreren Ebenen versetzt zueinander erreicht werden. Diese Kratzer oder Klappzähne können dabei in höhenversetzten Ebenen und auch gegeneinander versetzt so vorgesehen sein, daß sie beim Aufwärtsziehen der Austauschvorrichtung bzw. Tauschplatte in den seitlichen Randbereich der entsprechenden Bodenstöcke eingreifen und den Filter- bzw. Bentonitkuchen in Art eines Schab- oder Abhebvorganges entfernen. Diese Kratzer oder Klappzähne können auch auf der Oberseite der Tauschplatte vorhanden sein. Ihre Anordnung wird jeweils so getroffen, daß ein Absenken der Tauschplatte in der üblicherweise als Bentonit-Suspension vorgesehenen Stützsuspension ungehindert durchführbar ist. Erst bei einem Anheben bzw. Ziehen der Tauschplatte erfolgt dann die Abhebung des Bentonitkuchens.

Zweckmäßigerweise arbeitet man jedoch beim Entfernen des Bentonitkuchens auch im Hinblick auf höher aufzubringende Fräskräfte mit der Schlitzwandfräse selbst oder einer separaten, jedoch konstruktiv kleiner gehaltenen Nachfräse.

Üblicherweise wird man jedoch den zwischen erhärteten Dichtwandlamellen stehengebliebenen Bodenstock im üblichen Verfahrensschritt mit einer Schlitzwandfräse ausfräsen. Dies geschieht unter gleichzeitiger Einbringung einer Bentonit-Suspension als Stützsuspension in diesen Sekundärschlitz. Um möglichst große Schlitze erstellen zu können bzw. einen relativ breiten Bodenstock ausfräsen zu können, ist die Schlitzwandfräse auf eine Vergrößerung des Abstandes ihrer Fräsräder ausgelegt. Damit wird in einem Verfahrensgang eine größere Fräsbreite erreicht, mit der auch der sich in den Grenzflächen bildende Bentonitkuchen entfernt werden kann.

Bei dieser Verfahrensweise ermöglicht eine Verbreiterung der Fräsräder bei niedergebrachtem Schlitz ein Abfräsen des randseitigen Bentonitkuchens beim nach Obenziehen der Schlitzwandfräse. Verfahrenstechnisch besonders günstig ist hierbei die Auslegung der Schlitzwandfräse selbst in Art einer Trennplatte zwischen oberer Bentonit-Suspension und unterem Bereich, da in dieser Ausgestaltung unverzüglich beim Ziehen der Schlitzwandfräse und dem Abfräsen des Bentonitkuchens gleichzeitig die Endsuspension als z. B. Bentonit-Zement-Suspension über eine separate Leitung in den unteren Bereich unterhalb der Schlitzwandfräse eingebracht werden kann. Da der Bereich des Bentonitkuchens im Vergleich zu der zu erstellenden Dichtwand-Zwischenlamelle relativ kleinvolumig ist, kann das abgefräste Bentonitkuchen-Material direkt in die eingebrachte Bentonit-Zement-Suspension untergemischt werden, ohne daß dies zu einer Beeinträchtigung der Dichtwand-Homogenität führen würde.

Um die Homogenität und damit letztlich die Dichtheit der Schlitzwand realisieren zu können, empfiehlt es sich, nach dem Austausch der Stützsuspension z. B. gegen eine Bentonit-Zement-Suspension diese Suspension nochmals auf die volle Länge des Primärschlitzes zu durchmischen und zu homogenisieren. Hierfür eignet sich ein besonderer Nachmischrahmen, an dem eine oder mehrere Tauchpumpen zur Ansaugung der Suspension und zur Abgabe der Suspension in einem kurzen Abstand zur Ansaugstelle durchgeführt wird, wobei durch die dabei entstehenden Turbulenzen eine bessere Durchmischung der Suspension erfolgt.

Als Vorrichtung zur Entfernung des Bentonitkuchens wird geeigneterweise die entsprechende Schlitzwandfräse selbst eingesetzt, wobei vor allen Dingen die steuerbare Vergrößerung des Abstandes ihrer Fräsräder besonders vorteilhaft ist, um durch diese Verstellbarkeit den an den Grenzflächen der Dichtwandfuge im Bereich weniger Zentimeter vorhandenen Filterkuchen zu entfernen.

Für die Verstellbarkeit und Vergrößerung des Abstandes zwischen den Fräsrädern, die z. B. im Bereich von 20 bis 30 cm liegen kann, wird eine hydraulische, pneumatische und/oder elektrische Betätigung vom Führerstand der Schlitzfräse aus bevorzugt.

Eine derart hergestellte Zwei-Phasen-Dichtwand zeichnet sich durch hohe Homogenität und damit eine hohe Dichtigkeit aus, da auf die vorausgehend beschriebene Weise ein bisher vorhandener Störstellenübergang zwischen den primären Dichtwand-Lamellen und den Dichtwand-Zwischenlamellen vermieden wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Ausfüh­ rungsbeispiele noch näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Erzeugung einer homogenen, kontinuierlichen Dichtwand mit verschiedenen Phasen ihrer Herstel­ lung, wobei diese Phasen anhand von Vertikalschnit­ ten in Längsrichtung der Dichtwand dargestellt sind;

Fig. 2 eine etwas vergrößerte Darstellung einer Tausch­ platte, wie sie in Fig. 1 in der Phase B gezeigt ist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Nachmischrah­ mens und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Nachfräse, die an Stelle einer Schlitzwandfräse zur Entfernung des Bentonitkuchens eingesetzt werden kann.

Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt die wesentlichen Phasen der Erstellung einer Zwei-Phasen-Dichtwand mit einer Schlitzwand­ fräse 10, wobei die verschiedenen Alternativen zur Erstellung einer homogenen dichten Zwei-Phasen-Dichtwand hierbei mit dar­ gestellt sind. Die einzelnen Schritte und Phasen sind aus die­ sem Grund nicht streng chronologisch im Arbeitsablauf zu se­ hen.

Für die Erstellung einer Dichtwand-Lamelle 1 wird zunächst entsprechend der Phase A ein Primärschlitz 4 von einem mehr­ fachen der Breite der Schlitzwandfräse 10 erstellt. Entspre­ chend der aufgezeigten Phase (A) wird gerade für den Primär­ schlitz 4 von der dreifachen Länge der Schlitzwandfräse 10 ein mittlerer Bodenstock 5 ausgefräst. Dies erfolgt z.B. un­ ter einer Bentonit-Suspension zur Stützung des Schlitzes ge­ genüber dem umgebenden Erdreich.

Die Primärschlitze 4, die zunächst eine entsprechende Stütz­ suspension 7 enthalten und z.B. eine Länge von etwa 6 m auf­ weisen können, werden von einem benachbarten Primärschlitz durch einen Bodenstock 3, der als Zwischenbereich vorhanden bleibt, voneinander getrennt. In der Phase B wird nunmehr die reine Bentonit-Suspension 7 mit Hilfe einer Tauschplatte 12 gegen eine Bentonit-Zement-Suspension oder eine vergleichbar härtende Suspension ausgetauscht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird für diesen Austausch der Suspen­ sion eine Tauschplatte 12 auf den Boden des Primärschlitzes abgesenkt. Da die Tauschplatte 12 relativ dicht an den Sei­ tenwänden des Primärschlitzes abschließt und man beim Höher­ ziehen der Tauschplatte synchron über eine Zuleitung 15 und untere Austrittsöffnungen 16 die gewünschte Suspension, z. B. eine Bentonit-Zement-Wassersuspenion 8 unter Druck einführt, kann die oberhalb der Tauschplatte 12 vorhandene Bentonit- Suspension 7 z. B. abgesaugt werden.

Die primäre Dichtwand-Lamelle 1, wie sie in der Phase C dar­ gestellt ist, enthält daher zunächst eine reine Bentonit- Zement-Suspension, die man aushärten läßt.

Wie in der Phase (D) angedeutet, erhält man dementsprechend benachbarte, erhärtete Dichtwand-Lamellen 18, die durch ei­ nen Bodenstock 3 voneinander getrennt sind. An den Grenz­ flächen zwischen der erhärteten Dichtwand-Lamelle 18 und dem Bodenstock 3 bildet sich ein Bentonitkuchen 21. Dieser Ben­ tonitkuchen 21 ist jedoch im Hinblick auf eine möglichst ho­ mogene und mit keinen Störstellen behaftete Dichtwand uner­ wünscht.

Um hier bereits Gegenmaßnahmen gegen diesen sich einstellen­ den Bentonitfilterkuchen 21 zu ergreifen, stattet man die Tauschplatte 12 (Fig. 2) seitlich im Randbereich mit Kratzern 14 aus, die z. B. über entsprechende Federn 28, beim Höherzie­ hen der Tauschplatte 12 in den Bentonitkuchen 21 eingreifen und ihn abschaben. In Fig. 2 sind diese Kratzer an der Unter­ seite der Tauschplatte 12 angelenkt und nach außen durch die Fe­ dern 28 vorgespannt. In ähnlicher Weise könnten diese Kratzer 14 oder Klappzähne auch an der Oberseite mit einer Schrägstel­ lung nach oben vorgesehen sein. Hierdurch kann ein Absenken der Tauschplatte 12 ungehindert erfolgen, während bei einem Ziehen der Tauschplatte 12 diese Klappzähne automatisch im Sinne einer Sperrung und eines Eingriffes in die Seitenwand den Bentonitkuchen 21 ablösen würden.

Je nach Anbringung der Kratzer 14 bzw. Klappzähne kann der ab­ gelöste Bentonitkuchen 21 in die untere Suspension mit einge­ mischt werden oder über die Bentonit-Suspension 7 aus dem Primärschlitz entfernt werden.

Die Kratzer 14 üben über die Federn 28 einen Anpreßdruck gegen den Bentonitkuchen aus und sind geeigneterweise höhenversetzt in mehreren Ebenen angeordnet, wobei auch eine Versetzung der Kratzer 14 selbst gegeneinander im Hinblick auf eine großflä­ chige Loslösung des Bentonitkuchens zu bevorzugen ist.

Im Hinblick auf eine verbesserte Homogenität auch in verti­ kaler Richtung kann nach dem Austausch der Suspension in ei­ ner primären Dichtlamelle 2 ein Nachmischrahmen 35 (Fig. 3) eingesetzt werden. Dieser Nachmischrahmen 35 wird ebenfalls über eine obere Seilanbindung in die Bentonit-Zement-Suspen­ sion 8 abgesenkt. Der Nachmischrahmen 35 weist im abgebildeten Beispiel drei an seinem unteren Rahmenteil befestigte Tauchpumpen 36 auf. Über diese Tauchpumpen 36 wird die Suspension angesaugt und über obere gekrümmte Auslaßöffnungen 37 in den Nahbereich die­ ser Suspension wieder abgegeben. Hierdurch wird die frisch in die primäre Schlitzwand eingebrachte Bentonit-Zement-Sus­ penion auf die volle Länge nochmals homogenisiert.

Nach dem Erhärten der Dichtwand-Lamellen 18 (Phase D) muß mit­ tels der Schlitzwandfräse 10 der zwischen den erhärteten Dicht­ wand-Lamellen 18 stehende Bodenstock 3 entfernt werden.

Diese Entfernung des Bodenstockes 3 bzw. die Erstellung des Sekundär- und Verbindungschlitzes erfolgt analog der Erfindung unter reiner Bentonit-Suspension 7 (Phase E). Man könnte in dieser Phase unter einer Bentonit-Zement-Suspen­ sion 8 arbeiten bzw. unter Stützung durch eine Suspenion, die später im Sekundärschlitz verbleiben soll. Diese Maßnahme ei­ nes sofortigen Arbeitens mit einer Bentonit-Zement-Suspension kann deswegen durchgeführt werden, da dieser Verfahrensschritt nur verhältnismäßig kurze Zeit dauert und somit eine Gefähr­ dung der mechanischen Teile der Schlitzwandfräse 10 weitge­ hend ausgeschlossen werden kann.

Beim Verfahren nach der Erfindung, nämlich bei einem Ausfräsen des Bodenstoc­ kes 3 unter einer Bentonit-Stützsuspension 7, wie in der Pha­ se D dargestellt, wird zunächst mit normalem Fräsradabstand gearbeitet. Nach Erstellung des Sekundärschlitzes wird bei entsprechender Auslegung der Schlitzwandfräse 10 mit einer Trennplatte 22 und einer separaten Zuführleitung 26 unmittel­ bar beim Ziehen der Schlitzwandfräse ein Austausch der ober­ halb der Trennplatte 22 anstehenden Bentonit-Suspension 7 gegen z.B. eine Bentonit-Zement-Suspension erfolgen. Die Pha­ se (E) in Fig. 1 zeigt daher bereits das Ziehen der Schlitz­ wandfräse 10 mit oben anstehender Bentonit-Suspension 7, während unterhalb der Trennplatte 22 die verbleibende Bento­ nit-Zement-Suspension 8 eingebracht ist.

Beim Arbeiten unter einer reinen Bentonit-Suspension bildet sich an den Grenzflächen zu den bereits erhärteten Dichtwand- Lamellen 18 ebenfalls ein Bentonitkuchen 20 (Phase F). Zur Be­ seitigung dieses Bentonitkuchens 20 wird daher die Fräsbreite der Schlitzwandfräse 10 durch Auseinanderfahren der Fräsräder 11 vergrößert. Denkbar ist dabei auch eine Vergrößerung des Fräs­ rad-Durchmessers.

Mit dieser größeren Fräsbreite fährt bei einer herkömmlichen Verfahrensweise die Schlitzwandfräse erneut in den frisch hergestellten, noch nicht erhärteten Sekundärschlitz (Phase G) und fräst den Ben­ tonitkuchen 20 an den Berührungsflächen zu den Dichtwand-La­ mellen 18 ab. Der hierdurch entfernte Bentonitkuchen 20 wird zweckmäßigerweise direkt unter die Suspension gemischt. Der Austausch der Bentonit-Suspension kann in diesem Fall be­ reits vorher gegen eine Bentonit-Zement-Suspension erfolgt sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diesen Austausch nachträglich nach dem Abfräsen des Bentonitkuchens 20 vorzu­ nehmen. Um beim Absenken der Schlitzwandfräse 10 im verbreiterten Schlitz 23 eine Zentrierung zu erreichen, die für ein beid­ seitiges Entfernen des Bentonitkuchens 20 im Bereich von et­ wa 10 cm erforderlich ist, sind am Rahmengestell der Schlitz­ wandfräse 10 beidseitig Zentrierführungen 25 angeordnet, die dies sicherstellen.

Anstelle einer Entfernung des Bentonitkuchens 20 durch Absen­ ken der Schlitzwandfräse 10 erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren dieses Abfräsen der seitli­ chen Bereiche im bereits erstellten Schlitz beim Ziehen der Schlitzwandfräse 10, wie es in der Phase H dar­ gestellt ist. Nachdem die Schlitzwandfräse 10 den entsprechen­ den Bodenstock 3 (Phase D) bis zur gewünschten Tiefe abge­ fräst hat, können die Fräsräder 11 in dieser unteren Stellung, z. B. durch hydraulische Beaufschlagung, in ihre verbreiterte Stellung 24 ausgefahren werden. Das Ziehen der Schlitzwand­ fräse 10 erfolgt dann bei gleichzeitigem Abfräsen des im seitlichen Bereich vorliegenden Bentonitkuchens 20. Gleich­ zeitig wird bei vorhandener Trennplatte 22 in den unteren Be­ reich die verbleibende Suspension, z.B. die Bentonit-Zement- Suspension, eingepumpt.

Da das vorstehend beschriebene Abfräsen des Bentonitkuchens 20 auch durch eine konstruktiv einfachere Fräse durchgeführt werden kann, ist in Fig. 4 schematisch eine Nachfräse 45 dargestellt. Die­ se gewichtsmäßig leichtere Nachfräse 45 wird über ein Hebe­ zeug 49 geführt. Im unteren Teil des Fräsgestelles sind 2 Fräsräder 46 mit vergrößerter Fräs­ breite angetrieben.

Der abgelöste Bentonitkuchen 20 kann gleichzeitig über eine Mischpumpe 47 in die im Schlitz vorhandene Suspesion unter­ mischt werden.

Mittels der vorausgehend aufgezeigten Verfahrensschritte ist daher sowohl in vertikaler Richtung eine Homogenisierung der Dichtwand-Lamelle sichergestellt. Erst recht gilt dies je­ doch für das Ausschalten von Störstellen durch den bisher vor­ handenen Bentonitkuchen im Arbeitsfugenbereich, da dieser Bentonitkuchen nunmehr zuverlässig beseitigt werden kann.

Claims (7)

1. Verfahren zur Erstellung von 2-Phasen-Dichtwänden mittels einer Schlitzwandfräse, wobei zunächst einzelne, voneinander durch einen Bodenstock etwa von der Breite der Schlitzwandfräse separierte Schlitze für Dichtwandlamellen unter Stützung der Schlitze mit einer Stützsuspension hergestellt werden, anschließend ein Austausch der Stützsuspension gegen eine selbsthärtende Endsuspension erfolgt, welche zu separierten Dichtwandlamellen aushärtet und nachfolgend der zwischen zwei erhärteten Dichtwandlamellen verbliebene Bodenstock unter Stützung des Schlitzes mit einer Stützsuspension ausgefräst wird, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend beim Austausch der Stützsuspension in der Dichtwand-Zwischenlamelle mittels einer eine Trenneinrichtung aufweisenden Austauschvorrichtung der an den Grenzschichten der separierten Dichtwandlamelle auftretende Filterkuchen mittels Kratz-, Fräs- oder ähnlich wirkender Werkzeuge entfernt wird, daß das Entfernen des Filterkuchens beim Ziehen der Austauschvorrichtung erfolgt und daß der entfernte Filterkuchen mit der Endsuspension vermischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Austauschvorrichtung die Schlitzwandfräse verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Austausch der Stützsuspension eine Homogenisierung der Endsuspension durch Nachmischen über die Länge der separierten Dichtwandlamelle durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen des Filterkuchens und zum Vermischen des Filterkuchens mit der selbsthärtenden Endsuspension ein Fräsbreitenvergrößerung der Schlitzwandfräse durchgeführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzwandfräse (10) in Art einer Trennplatte (22) ausgelegt ist und der Abstand der Fräsräder (24) der Schlitzwandfräse (10) in Richtung der Dichtwand hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch, insbesondere im Bereich bis etwa 30 cm, veränderbar ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austauschvorrichtung als Suspensions-Tauschplatte (12) mit Kratzern (14) oder Klappzähnen ausgebildet ist und die Kratzer (14) oder Klappzähne beim Ziehen der Suspensions-Tauschplatte (12) selbsttätig oder gesteuert auf den Schmalseiten der Suspensions-Tauschplatte gegen den Filterkuchen (21) ausfahrbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kratzer (14) in mehreren Ebenen versetzt zueinander angeordnet sind.