DE4040805A1 - Vorrichtung zur grundwasserabsenkung mittels eines als brunnen ausgebildeten filterrohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Grundwasser­ absenkung mittels eines als Brunnen ausgebildeten Nadel­ filterrohres, wobei das Vakuumverfahren zur Anwendung kommt.

Zur Ausführung von Erd- sowie Bau- und Montagearbeiten in wasserhaltigen Böden sind temporäre Bodenentwässerungen die am häufigsten angewandten Verfahren.

Bei der geschlossenen Wasserhaltung werden dabei Gravi­ tationsentwässerung und Vakuumgrundwasserabsenkung unter­ schieden.

Nadelfilteranlagen bestehen aus eng nebeneinander einge­ brachten Unterdruck-Grundwasserfassungen mit kleinem Quer­ schnitt - Nadelfilter genannt - die miteinander durch Sammelleitungen mit einem Pumpenaggregat verbunden sind. Das Aufstellen der Nadelfilter kann auf dem Wege der Ein­ spülung oder durch Bohren erfolgen. Beim Vakuumverfahren wird durch Einführung des Vakuums in das Filterrohr das im Boden enthaltene Wasser in den Filter gesaugt und an­ schließend gefördert. Dabei wird zunächst so verfahren, daß vor der Pumpe über eine Sammelleitung Wasser und Luft zu­ sammen angesaugt werden. Diese Praxis wird meist als Nachteil angesehen, besonders wenn die Böden nicht homo­ gen sind und sich sandige und bindige Schichten abwechseln. Lufteinbrüche und damit Wassereinbrüche auf Teilstrecken der Baugrube sind die Folge.

Bekannt ist eine Einrichtung zur Grundwasserabsenkung mit einer Vakuumfilteranlage, wobei Wasseransaugrohre an eine gemeinsame Wassersammelleitung und die an den Wassersaug­ rohren befestigten Luftansaugstutzen an eine gemeinsame Luftsammelleitung angeschlossen sind, beide Sammelleitungen zu einer Pumpeneinrichtung geführt werden und eine einzige Regelarmatur saugseitig hinter dem letzten Filterrohr vor der Pumpeneinrichtung angeordnet ist (DE-AS 17 84 077). Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß zwar die unterschiedlichen Bodenstrukturen berücksichtigt wer­ den können, dies aber mit der aufgeführten Verfahrensweise sehr kompliziert ist, da weder eine Druckregelung von Luft und Wasser an jedem Brunnen möglich ist, noch eine Kontrol­ le des Druckes der einzelnen Phasen durchführbar ist. Die Wassersaugleitung ist in der Höhe nicht verstellbar, wodurch eine gezielte Entwässerung spezieller Horizonte erschwert wird. Eine sichere Trennung der Phasen Luft und Wasser im Brunnen ist nach diesem Verfahren nicht möglich, da schon bei einem geringfügig zu großem technischen Un­ terdruck in der Wassersaugleitung ein Wasser-Luft-Gemisch gefördert wird.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren und eine Einrichtung zur Absenkung des Grundwasserspiegels, insbesondere zwecks Entwässerung von Baustellen, wobei ein als Filterlanze ausgebildetes Mantelrohr zunächst durch Druckwasserzufuhr bis zu einer vorbestimmten Tiefe in den zu entwässernden Boden eingespült und das sich in dieser Tiefe ansammelnde Wasser durch ein Vakuum abgesaugt wird, so daß das Innere des Mantelrohres mindestens zu Beginn des Absaugvorganges mit der atmosphärischen Außenluft oder einer Druckluft­ quelle verbunden wird, derart, daß sich die einströmende Luft mit dem unter Einfluß des Vakuums nach oben strömen­ den Wasser vermischt. Die dazugehörige Einrichtung beinhal­ tet ein Mantelrohr, in das mindestens eine Leitung einge­ führt ist, durch welche Luft in steuerbarer Menge in das Innere des Mantelrohres eingelassen wird (DE-OS 23 23 537). Im Gegensatz zur vorgeschlagenen Erfindung wird dieses Ver­ fahren nur dort funktionieren, wo relativ durchlässige Bö­ den entwässert werden sollen. Das technisch realisierbare Vakuum von Pumpen liegt bei durchschnittlich 6-8 mWs, nutzbar sind ca. 5-7 mWs. Durch das Einströmen der Luft wird der technische Unterdruck reduziert, so daß bindige Böden, welche nicht infolge Gravitation entwässern, mit dieser Methode bei Fördertiefen ab ca. 6 m nicht mehr zu entwässern sind. Außerdem ist zu beachten, daß die Ver­ mischung von Luft und Wasser eine weitere Reduzierung der Förderhöhe bedeutet. Dieses Verfahren ist als Kombination von Vakuumanlage und Mammutpumpe zu bezeichnen, welches ausschließlich für Böden geeignet ist, die großteils auch mit dem Gravitationsverfahren zu entwässern sind, besonders unter Berücksichtigung der angegebenen Förderhöhe. Ebenfalls bekannt ist eine Vorrichtung zur Grundwasserab­ senkung mittels eines Brunnens, einem Filterrohr und einem in diesem angeordneten und mit einer Sammelleitung oder desgleichen verbindbaren Absaugrohr, wobei ein zu dem Fil­ terrohr vorzugsweise parallel liegendes, an einer Sammelleitung oder desgleichen anschließbares Steigrohr mit dem unteren Teil des Filterrohres verbunden ist (DE-OS 16 34 409).

Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Vorschlag besteht der Nachteil dieser Anlage zuerst in dem sehr großen materiel­ len Aufwand. Die Verbindung der beiden Rohre im Fußbereich dürfte ein großes technisches Problem darstellen. Beson­ ders die Verlegung des Saugrohres auf eine bestimmte, geodätisch realisierbare Kote wird als schwer durchführ­ bar betrachtet, da hier ein Aushub des Erdreiches erfolgen muß, ohne die Wirksamkeit der bisherigen Grundwasserabsen­ kung in vollem Umfang zu kennen. Wird nach diesem Vorschlag verfahren, so steht der Gravitationsteil entsprechend hoch frei über der Oberkante des Geländes, was ebenfalls zu Problemen beim Betreiben der Anlage führen dürfte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Berücksich­ tigung der bodenphysikalischen Parameter, das Verhältnis von Wasser- und Luftvolumenstrom so zu gestalten, daß eine effektivere Entwässerung des Bodens erreicht wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im mit Öffnungen 4 versehenen Endstück 3 des höhenverstellbar aus­ geführten Saugrohres 10 eine Druckmeßdose 11 angeordnet ist, die über einen am Aufsatzrohr 9 befestigten Anschluß 13 mit einem Steuergerät verbunden ist.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachfolgend die Erfindung näher erläutert werden.

Dabei zeigt:

Fig. 1 das Filterrohr mit Druckmeßdose und höhenvariablen Saugrohr im Schnitt.

Das im Kunststoffmantelrohr 1 geführte Rohr 2 weist im Endstück 3 die Öffnungen 4 auf. Am Endstück 3 ist der Spülkopf 5 mit dem Käfig 6 und der Abdichtkugel 7 ange­ ordnet. Das Kunststoffmantelrohr 1 und das Rohr 2 mün­ den im oberen Bereich in die Filterabschlußmuffe 8, der das Aufsatzrohr 9 nachgeordnet ist.

Innerhalb des Rohres 2 ist das Saugrohr 10 integriert. Im Inneren des Saugrohres 10 ist die Druckmeßdose 11 an­ geordnet, die über die Leitung 12 mit dem am Aufsatz­ rohr 9 befestigten Anschluß 13 verbunden ist. Der An­ schluß 13 ist mit einem nicht dargestellten Steuergerät gekoppelt. Durch das Zusammenwirken von Druckmeßdose 11 und dem höhenverstellbaren Saugrohr 10 ist eine optimale Druckübertragung und -steuerung entsprechend den vorge­ gebenen Randbedingungen im Nadelfilter möglich. Insbe­ sondere durch das höhenverstellbare Saugrohr 10 und die damit verbundenen unterschiedlichen Stellungen ist die Absenkzeit sowie das Verhalten von Luft- und Wasservolu­ menstrom beeinflußbar. Eine Anpassung an die jeweiligen bodenphysikalischen Parameter ist in kürzester Zeit mög­ lich. Die Steuereinheit garantiert den jeweils erforder­ lichen technischen Unterdruck, wobei bis zu 40 Nadelfil­ terbrunnen gleichzeitig über dieses Gerät gesteuert bzw. kontrolliert werden können.

Der Vorteil dieser Erfindung gegenüber allen bekannten Verfahren der Vakuumgrundwasserabsenkung liegt darin, daß es erfindungsgemäß dadurch möglich ist, solche maßgebli­ chen Zusammenhänge wie das Saugspannungs-Sättigungs-Ver­ halten und die relativen Durchlässigkeiten von Luft und Wasser im Boden zu berücksichtigen. Durch Berücksichtigung der bodenphysikalischen Parameter und dem daraus abge­ leiteten erforderlichen technischen Unterdruck sowie der Möglichkeit der Steuerung und Überwachung der gesamten Anlage entsteht ein wesentlicher Vorteil gegenüber allen bisherigen Anlagen zur Vakuumgrundwasserabsenkung, beson­ ders dort, wo es gilt, bindigere Böden zu entwässern. Des weiteren ist zu verzeichnen, daß es keinerlei Anwen­ dungseinschränkungen bezüglich der Anordnung zur Baugrube bzw. des zu entwässernden Bereiches gibt.

Liste der Bezugszeichen

 1 Kunststoffmantelrohr
 2 Rohr
 3 Endstück
 4 Öffnungen (je 4 Stück in 4 Reihen)
 5 Spülkopf
 6 Käfig
 7 Abdichtkugel
 8 Filterabschlußmuffe
 9 Aufsatzrohr
10 Saugrohr
11 Druckmeßdose
12 Leitung der Druckmeßdose
13 Anschluß

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Grundwasserabsenkung mittels eines als Brunnen ausgebildeten Filterrohres, in dem ein mit einer Sammelleitung über ein Aufsatzrohr verbundenes Saugrohr angeordnet ist, wobei am mit Öffnungen versehenen Endstück des Filterrohres ein Spülkopf mit Käfig und Abdichtkugel be­ festigt ist, gekennzeichnet dadurch daß im mit Öffnungen (4) versehenen Endstück (3) des höhenver­ stellbar ausgeführten Saugrohres (10) eine Druckmeßdose (11) angeordnet ist, die über einen am Aufsatzrohr (9) be­ festigten Anschluß (13) mit einem Steuergerät verbunden ist.