DE4237999C2 - Verfahren zum Abdichten oder Verfestigen von gefügegeschädigten Böden u. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Abdichtung und Verfestigung von wasser- und gasdurchlässigen Stellen in natürlichen Böden, Gesteinen und Erd- und Steinbauwerken.

Die Erfindung beruht auf der bekannten Tatsache, daß sich ein in Böden, Gesteinen und Erdmaterialien eingepreßtes Gas wie z. B. Kohlendioxid, Luft oder auch Erdgas entlang von Durchlässigkeitszonen in den genannten Boden-, Stein- und Erdmaterialien bewegt. Dadurch ist es möglich, solche mit Gasen gefüllte Durchlässigkeitsbereiche in Böden, Gesteinen, Erd- und Steinbauwerken mittels geeigneter Gasmeßverfahren zu erkennen und diese auch lagenmäßig zu fixieren (EP-A 0105967).

Unter Durchlässigkeitsbereiche werden solche Teile in den genannten Materialien verstanden, welche in Böden und Erd­ bauwerken setzungsbedingte Rißbildungen sowie material- und entwicklungsbedingte Inhomogenitäten in Gesteinen und Stein­ bauwerken wie Klüfte, Risse und Materialveränderungen aufweisen. An diesen Stellen ist die Festigkeit stark herabgesetzt, so daß es leicht zu einer Vergrößerung der Störung bis zum Bruch des ganzen Gefüges kommen kann. Solche Gefügeverände­ rungen stellen ferner bei Deichen, Dämmen, Dichtwänden und Basisabdichtungen von Deponien eine permanente Gefahr dar, die darin besteht, daß angestautes und mit Schadstoffen belastetes Wasser durch diese gestörten und durchlässigen Bereiche aus dem Reservoir oder aus der Deponie entweichen. Eine Abdichtung solcher Stellen ist oft nur durch aufwendige Baumaßnahmen möglich, welche auch einen Eingriff in benach­ barte nicht gestörte Bereiche bedeuten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, welche in einer zerstörungsfreien Weise geeignete Abdichtungsmaterialien oder Verfestigungsma­ terialien in die gefügegeschädigten durchlässigen Bereiche der Böden, Gesteine, Erd- und Steinbauwerke einbringen. Da­ bei werden die für die Bauwerke geeigneten Abdichtungsmittel oder Verfestigungsmittel einem gasförmigen Trägerstrom, vor­ zugsweise aus Kohlendioxid, oder Luft beigemischt, mit dem diese Materialien als Feststoffe oder Dämpfe an die gestör­ ten und durchlässigen Bereiche der Böden, Gesteine und Bau­ werke transportiert und dort abgesetzt werden.

Geeignete Abdichtungsmaterialien sind alle festen, flüssigen und gasförmigen Stoffe, welche die Eigenschaft aufweisen, vermischt mit einem Gas- oder Luftstrom die gestörten und durchlässigen Gefüge der Böden, Gesteine, Erd- und Steinbau­ werke zu erreichen und dort mit dem Gefüge eine Verbindung eingehen oder eine feste Anlagerung bewirken, die zu einer Verminderung oder zu einer vollständigen Unterbindung der Durchlässigkeit und zur Verfestigung des Gefüges bei­ trägt.

Zu solchen in Gasen transportierbaren Dichtungsmaterialien zählen:

• 1. stark hygroskopische, feinstkörnige Zemente, die mit der natürlichen Feuchte in Böden, Gesteinen, Erd- und Steinbauwerken reagieren oder mit zugeführter Feuchtig­ keit eine feste Abbindung erreichen.
• 2. Bitumen wie z. B. Asphalt, welche in verdampfter Form mit einem Trägergas an die Durchlässig­ keitsbereiche herangeführt werden und sich dort nach Abkühlung ausscheiden.

Als Transportgas wird vorzugsweise Preßluft oder Stickstoff wegen seiner Preisgünstigkeit oder Kohlendioxid wegen der einfachen Detektierbarkeit verwendet. Edelgase und Erdgas sind ebenfalls detektierbar, aber nicht preiswert bzw. mit Luft explosiv, so daß sie nicht vorteilhaft sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Haupt­ anspruches gelöst und durch die der Unteransprüche geför­ dert.

Erfindungsgemäß geht es demnach um einen Transport von Dich­ tungsmaterialien in einem Trägergas an die durchlässigen Bereiche von Böden, Gesteinen, Erd- und Steinbauwerken. Das mit den Dichtungsmaterialien beladene Trägergas wird mittels Injektionssonden, worunter auch dreh- und ziehbare Rohre verstanden werden, die in entsprechende Bohrungen des zu dichtenden Gefüges eingelassen sind, in die durchlässigen Bereiche gelenkt, in denen das Dichtmaterial sich absetzt, während das Trägergas entweicht.

Gegenüber den herkömmlichen Methoden der Einpressung von Materialien zur Dichtung und Festigung von Hohlräumen und Klüften hat das gasförmige Einpressen von Dichtungsstoffen den Vorteil, daß dazu kein Wasser zur Lösung und für den Transport der Dichtungsmittel erforderlich ist, daß mit dem Gasstrom bei verhältnismäßig niedrigen Drücken (1-5 bar) größere Entfernungen in Böden, Gesteinen, Erd- und Stein­ bauwerken überwunden werden können und daß damit auch weni­ ger permeable Bereiche erreicht werden, in denen die zuge­ führten Dichtungsstoffe besser als mit Wasser verteilt wer­ den.

Einzelheiten des Verfahrens und der Vorrichtungen werden nachfolgend anhand bestimmter Anwendungsbeispiele in Verbin­ dung mit Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt das Versuchsprinzip im Labormaßstab. Darge­ stellt ist der Durchgang eines Luft/Zementgemisches in einem Metallrohr und die Verteilung des Zementes im Schotter des Rohrteiles 1 und auf der Vorderseite eines Dichtungstones im Rohrteil 2. Die Rohranlage besteht aus zwei hintereinander geschraubten Metallrohren 1 und 2 mit einer Gesamtlänge von 2,60 m und mit einem Durchmesser von 0,52 m. Die Längen der einzelnen Rohrabschnitte betragen 1,58 m (1) und 1,08 m (2) zusammen mit den beiden Anschlußflanschen 1.2 und 2.2 (Fig. 1).

Der Rohrabschnitt 1 war mit einem Porphyrschotter der Kör­ nung 45/120 mm beschickt. Der Hauptanteil der Körner lag im gröberen Bereich. Im Rohrabschnitt 2 ist Dichtungston mit einem durchschnittlichen Wassergehalt von 25% eingestampft worden. Dieser Dichtungston ist entlang der Mittelachse des Rohres mit einem Spiralbohrer von 90 mm durchbohrt worden. Das Bohrloch ist anschließend mit dem Ton des Bohraushubes wieder locker verfüllt worden.

Die Einlaßöffnung 6 für das Luft/Zementgemisch befindet sich in der Mitte des vorderen Abschlußdeckels (1.1), der dem Rohrteil 1 gasdicht aufgeschraubt ist.

Der Rohrteil 2 wird durch einen entsprechenden Abschluß­ deckel 2.1 mit mehreren Auslaßöffnungen 7 verschlossen.

Der Zement wird aus einem Vorratsbehälter durch einen Gas- oder Luftstrom angesaugt (siehe Fig. 2) und dem Versuchskör­ per unter Drücken bis ca. 3 bar zugeführt. Als Feinstzement fand bei diesem Versuch Microcem A (Heidelberger Baustoff­ technik GmbH) Anwendung, der mit einer spezifischen Oberflä­ che von 11.000 bis 16.000 cm²/g und mit einem Korngrößenan­ teil kleiner als 2 µm zwischen 30 und 35% und 95-100% kleiner 16 µm charakterisiert ist. Die Transportgeschwindig­ keit in der Druckleitung beträgt 0,3-10 m/sec.

In Fig. 2 wird Gas unter Druck durch die Leitung 30 zuge­ führt und entweder zu Meßzwecken direkt über die Ableitung zur Sonde geführt oder über die Leitung 32 und den Ver­ teiler 33 in den Zementmischbehälter 34 eingeblasen, dem aus dem Förderer 35 Zement zugeführt werden kann. Das Gemisch wird über die Leitung 36 wieder zur Ableitung 31 geführt. Absperrventile 37 regeln die verschiedenen Gasströme.

Der mit diesen Geräten und dem genannten Dichtungsmaterial vorgenommene Versuch erbrachte einen weitreichenden Trans­ port des eingeblasenen Zementes bis zum hinteren Ende des Rohrabschnittes 1 und entlang der Wand des Rohrteiles 2 so­ wie in die hintere Öffnung der Tondurchbohrung hinein. Der transportierte Zement verteilte sich aufgrund der sehr klei­ nen Korngrößen weitgehend und dicht im Grobgefüge des Por­ phyrschotters und gelangte sogar über Fugen und das abge­ dichtete Bohrloch mehrere Zentimeter in den Tonkörper hin­ ein. Bei einer relativ gleichmäßigen Zugabe von Microcem und bei einem gleichen Durchfluß erfolgte eine von vorne nach hinten vor sich gehende Auffüllung des Prophyrschotters.

Die Auffüllung vollzog sich zuerst entlang der Mittelachse des Rohrteiles 1 in Fortsetzung der Einlaßöffnung 6 bis in den Tonkörper hinein (a in Fig. 1). Im Kontakt mit dem feuchten Ton, aber auch mit dem vom Waschen und von Nieder­ schlägen bei der Lagerung noch feuchten Porphyr kam es zu einer schnellen Abbindung des Zementes und zu einer genügen­ den Verfestigung. Nach einer Zugabe von 27 kg Microcem war der Injektor und damit wahrscheinlich auch der innere Rohr­ raum weitgehend verstopft.

In einem zweiten Injektionsabschnitt konnten mit steigendem Einpreßdruck bis 3,5 bar in einem etwa gleichen Zeitab­ schnitt wie bei der ersten Injektion nur noch 24 kg Microcem eingebracht werden. Der Zement breitete sich dabei seitlich des bereits zementierten Innenkanals im Grobgefüge kegelar­ tig nach hinten aus (b in Fig. 1). Dadurch wurde der größere Teil des Rohrabschnittes 1 bis in die oberen Entnahmeöffnun­ gen gefüllt, wobei der lockere Feinstzement verstärkt nach unten sedimentierte. Die Verfestigung dieses Materials dürfte erst durch die Zugabe von ca. 5 l Wasser durch die Kompressorluft erfolgt sein. Davon waren vor allen Dingen die vorderen 50 cm des Porphyrschotters betroffen, wo es zu Verklebungen größerer Schotterstücke und zu Belagbildungen auf den Schotterstücken selbst kam (c in Fig. 1).

Als Fazit konnte festgestellt werden, daß das sehr feinkör­ nige Microcem-Material ähnlich wie schon die Zemente bei den Vorversuchen in der gleichen Versuchsvorrichtung schnell und weit durch den Schotterkörper transportiert worden ist; aber daß dieses Microcem infolge seiner großen Oberfläche auch wesentlich schneller mit der Feuchte vor allen Dingen des Tonkörpers im Rohrteil 2 reagierte. Aufgrund seiner Feinkörnigkeit konnte das Microcem-Material sogar in die Randfugen des tongefüllten Rohrabschnittes 2 und bis in den angebohrten und wieder mit Ton verfüllten Bohrkanal eindrin­ gen, wo es einen Pfropfen bildete (e in Fig. 1).

Fig. 1 a-c zeigen den vorderen und hinteren Rohrverschluß (Anschlußdeckel) 1.1 und 2.1 sowie einen Schnitt durch den Rohrteil 1 in Fig. 1 in Höhe von A-A′ mit der Kontroll­ öffnung 1.3.

In einem Anschlußversuch ist der Durchgang von Microcem-Ze­ ment durch einen wassergefüllten Schotterkörper getestet worden. Dazu wurde die gleiche Rohranlage wie im Vorversuch benutzt. Sie wurde in beiden Teilen wieder mit Porphyrschot­ ter der gleichen Körnung wie zuvor aufgefüllt und mit Wasser versetzt.

Nach Füllung mit Schotter und Wasser ist das gesamte Rohr mit einem Winkel von 25° schräg gestellt worden, so daß am hinteren Ende der Rohranlage ein wasserfreier Raum verblieb.

Damit kein Wasser auslaufen konnte, waren die hinteren Auslaßöffnungen (7 in Fig. 1) bis auf eine obere verschlos­ sen. Aus dieser einzigen Auslaßöffnung blies nach einer knappen Minute nach Injektionsbeginn ein Wasser-Luft-Zement- Gemisch mehrere Meter weit aus. Der Einpreßdruck des Ze­ ment/Luft-Gemisches betrug während dieser Zeit 1 bar. Nach Erniedrigung des Einpreßdruckes bis auf 0,5 bar reduzierte sich der Ausblasstrom, und es kam zu einer allmählichen Ver­ füllung des Schotterinhaltes mit Zement. Die Verfüllung er­ folgte wie beim Vorversuch von hinten nach vorn zur Ein­ preßseite, bis es schließlich zu einer Verstopfung der Ein­ gangsöffnung (6 in Fig. 1) durch Zementstaub kam.

Nach Versuchsabschluß wurde die Rohranlage wieder waagerecht gestellt und auf beiden Seiten geöffnet, wobei überschüs­ siges Wasser auslief. Beim Ausbau des Rohrinhaltes zeigt es sich, daß der ursprünglich wassergefüllte Teil des Schotters mit Feinstzement verfüllt war, der größtenteils abgebunden und verfestigt vorlag. Im wasserfreien hinteren Zwickel des Rohres lag Zement ebenso wie in den oberen Entnahmeöffnungen staubförmig und trocken vor, zum Teil hatten einzelne Schot­ terstücke auch einen glatten Zementüberzug und Zementanhaf­ tungen.

Zusammenfassend kann dieser Versuch folgendermaßen beurteilt werden: Das Misch- und Fördersystem von Zement und Luft hatte eine Kapazität von 1.11 kg pro Minute. Dieses Gemisch ist über 4 Einlaßöffnungen des vorderen Deckels eingeblasen worden. Durch das Luftblasen wurde auch das Wasser im Ver­ suchsrohr bewegt oder sogar verdrängt und zusammen mit Ze­ ment über eine offene hintere Auslaßöffnung ausgeblasen. Der Anteil des ausgeblasenen Zementes wurde auf 20% geschätzt. Der Rest verblieb im Rohr, wo folgende Zementverteilung zu erkennen war: Im wassererfüllten Bereich des Schotterkörpers lag eine stärkere Füllung der Schotterzwischenräume mit Microcem vor. Dabei war auch eine teilweise Verbackung von Schotterstücken zu erkennen. Die nicht miteinander verbac­ kenen Stücke waren größtenteils mit einem Überzug von Ze­ mentleim versehen. Der Zement war also in diesem Rohrab­ terkörpers lag der Zement vorwiegend noch staubförmig vor, sonst aber waren einzelne Schotterstücke mit blasigen oder bienenwachslamellenartigen Überzügen bedeckt. Ansonsten wurde der Zement, soweit nicht die Zwischenräume des Schot­ ters füllend, durch- und ausgeblasen.

Der beschriebene Versuch hat klar ergeben, daß ein mit Luft injizierter Feinstzement einen wassergefüllten Schotterkör­ per in einem Versuchsrohr von 2,60 m Länge innerhalb einer sehr kurzen Zeit durchdringen und rückschreitend verfüllen kann. Das würde für den praktischen Dichtungsfall bedeuten, daß Feinstzement wie Microcem auch unter dem Grundwasser­ spiegel mit Luft oder Gas transportierbar ist und damit zum Beispiel bei Dichtwänden auch permeable Stellen im Grundwas­ serbereich erreichen kann.

Nach den erfolgreichen Versuchen mit eingeblasenem Zement in einem Proberohr ist ein Großversuch angeschlossen worden. Zu diesem Zwecke wurde ein Damm gemäß Fig. 3 errichtet, der in der Mitte eine Dichtwand 10 von 9 m Länge und 4 m Höhe ein­ schloß. Die Dichtwand war 30 cm breit und bestand aus Aube- Schalsteinen im Baukastensystem, die mit einer Procrete/ Microcem-Suspension der Heidelberger Baustofftechnik GmbH verfüllt und außen mit einer Dichtschlämme abgedichtet wur­ den. Der vorderseitige Damm hatte eine Breite von knapp 8 m und einen Böschungswinkel von ca. 30°. Seine Länge entsprach der Längendimension der Dichtwand. Er bestand an der Basis aus einer Folie aus Kunststoff 12, mit der auch ein Wall 11 aus Lößlehm von ca. 1 m Höhe überdeckt wurde. Der Wall schloß seitlich an die Dichtwand an und hatte den Zweck, Wasser zu halten, welches über ein Einlaßrohr dem unteren Dammkörper 13 zugeführt wurde.

Vor der Dammanschüttung ist die Dichtwand an vier verschie­ den hohen Stellen 14 mit einem Kaliber von durchschnittlich 60 mm durchbohrt worden. Sie entsprechen den Fehlstellen in der Dichtwand, welche mit Hilfe von CO₂-Gas zu orten und später mit Zement zu verfüllen waren.

Die Dammanschüttungen erfolgten mit Muldenkippern und Radla­ dern. Auf der Vorderseite bestand das Schüttmaterial in den unteren 2 m aus gebrochenem Muschelkalk 15 der Körnung von 0-100 mm. Er enthielt dementsprechend auch einen höheren An­ teil an lehmig/mergeligem Material. Mit diesem Schüttmate­ rial ist auch der Vorwall überdeckt worden.

Auf die Lage mit gebrochenem Muschelkalk ist sortierter Quarzporphyr 16 der Körnung 32-64 mm überschoben worden, der auf einer etwa 1 m breiten Dammkrone gewalzt und damit verdichtet worden ist. Der gesamte vordere Dammteil ist schließlich mit einer ca. 20 cm starken Lößlehmlage 17 zur Abdichtung überdeckt worden.

Die Hinterseite 18 der Dichtwand ist zwischen einer ansteigenden Betriebsstraße des Steinbruchs und der Dicht­ wand selbst einheitlich mit erwähntem gebrochenem Muschel­ kalkmaterial der Abstufung 0/100 mm aufgefüllt worden. Sie hatte keine Überdeckung mit Lößlehm wie auf der Vorderseite des Dammes. Die Geometrie des künstlich errichteten Dammes entsprach nicht den sonst definierten einheitlichen Größen eines Dammes wie gleichmäßige Schüttungen, Abmessungen und Neigungen. Demzufolge lagen erschwerte Versuchsbedingungen vor.

In diesen Damm sind Injektionssonden 19 und Meßsonden 20, wie in Fig. 4 dargestellt, installiert worden. Die Injekti­ onssonden werden zunächst benutzt, um ein Meßgas wie Koh­ lendioxid in den Dammkörper vorderseitig einzupressen, um damit die Fehlstellen 14 in der Dichtwand zu orten. Sie hat­ ten durchschnittliche Abstände von einem Meter und verschie­ dene Neigungswinkel in Richtung zur Dichtwand. Die Injekti­ onssonden sind 1 m lang und bestehen aus einem Aluminiumrohr von 26 mm Innendurchmesser, welches in der Mitte einen Ab­ dichtungskegel aus Hartkunststoff enthält, der als Abdich­ tung im Boden dient. Die einzelnen Injektionssonden oder -lanzen sind mit Druckschläuchen an einen Verteiler ange­ schlossen, in den das Injektionsgas aus einer Gasquelle (Drucktank) eingespeist wird. Injektionssonden, Verteiler und Gasquelle sind mit Druckmeßarmaturen versehen, mit denen der Einpreßdruck geregelt werden kann. Die Injektionssonden werden in vorbereitete Bohrlöcher von 0,8 m Tiefe und 30 mm Durchmesser bis in Höhe der Abdichtungskegel eingelassen. Das Injektionsgas strömt unter Drücken von 2 bis 5 bar gere­ gelt über die Bohrlöcher gerichtet in den Dammkörper ein.

Das in die Vorderseite des Dammes injizierte Gas verteilt sich gemäß Fig. 4 über die Vorderseite des Damms und kann an der Oberfläche über Meßsonden 20 als Konzentration in Volumenprozent gemessen werden. Die Fig. 4 stellt die Gas­ verteilung in ungestörten zweistufigen Dammteilen dar. Die Meßsonden 20 sind vor und hinter der Dichtwand 10 aufge­ stellt. Die Meßsonden vor der Dichtwand erfassen alle Gase, die vor der Dichtwand unter Druck zur Dammkrone strömen. Die zwei Meßsonden hinter der Dichtwand detektieren dagegen die Gase, welche über Fehlstellen 14 (Durchlässigkeitsbereiche) auf die Rückseite des Dammes gelangen. Mit a) sind dabei die Gasausbreitungslinien, mit b) die Linien gleicher Gasdrücke bezeichnet.

Bei dem vorliegenden Versuch war es möglich, mit dem beschriebenen Meßsystem alle Fehlstellen zu erfassen und zu lokalisieren. Daraufhin sind die eigentlichen Versuche zum Einbringen von Dichtungsmaterialien mittels Gas- oder Luft­ strom vorgenommen worden.

Die Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse besagt, daß ein Feinstzement wie Microcem sowohl im Gas- als auch im Lufstrom über längere Distanzen in einem aus gebrochenem Schotter bis zu einer Körnung von maximal 100 mm aufgebauten Damm eingeblasen werden kann.

Die Fig. 5 zeigt die Verteilung des Feinstzementes Microcem auf der Vorder- und Rückseite des Versuchsdammes. Auf der Vorder-(Luft)Seite des Dammes ist das Gas (CO₂)-Zement-Ge­ misch über schräg geneigte Injektionssonden 19 in den Damm injiziert worden. Die Einpreßstellen lagen auf der linken und rechten Seite sowie in der Mitte der Dammlängsachse und wurden einzeln nacheinander betrieben. Gegen Ende eines je­ weiligen Einblasvorganges erfolgte ein Austritt von Micro­ cem-Staub am Dammfuß in ca. 1,5 bis 2 m Höhe über Sohle und an den Flanken des Dammes. Erst danach kam es zu einem Druckanstieg im Einblasbereich, der signalisierte daß kein Material mehr aufgenommen wurde. Der Gesamtdurchsatz an Microcem belief sich auf der vorderen Dammseite auf 670 kg.

Wie in der Fig. 5 dargestellt, drang der durch Injektions­ sonde 19 von vorn auf die Unterseite der Dichtwand 10 ge­ richtete Gas/Zement-Strom unter Drücken bis 3 bar über die obere Schüttlage aus Porphyr 16 bis in untere Lage aus Kalk­ schotter 15 vor. Im Kalkschotter war auf Grund des sehr hohen erdigen Anteiles keine wesentliche seitliche Aus­ breitung möglich. Nach Auffüllung des unteren Einpreßkanals mit Zement vollzog sich die weitere Ausbreitung in rückwär­ tiger Richtung nach oben, wo es an der Grenze Porphyr/ Kalkschotter wegen des großen Porenraums der Porphyrlage auch zu einer seitlichen Ausbreitung kam. An dieser Grenze trat der Zementstaub schon nach 7 Minuten seit Beginn der Verpressung seitwärts an der Böschung aus. Mit weiterem rückwärtigen Fortschreiten der Zementauffüllung wurde auch der obere Abschnitt der Porphyrlage mit Feinstzement impräg­ niert. Zum Schluß des Einpreßvorganges ist auch der Ein­ preßkanal in Oberflächennähe mit Zementstaub umhüllt worden, wodurch der Druckanstieg, wie oben erwähnt, eine Erklärung findet. Der Verlauf der Zementeinpressung ging also ähnlich vor sich wie in dem Rohrversuch, nämlich eine Ausbreitung der Zementfront bis an vorhandene Grenzlagen, und dann er­ folgte rückschreitend die Auffüllung des Restraumes bis zur Einpreßsonde.

Zu einer raschen Zementabbindung kam es nur in den Berei­ chen, wo das Wasser aus Niederschlägen oder aus künstlicher Versickerung in die imprägnierten Zonen eindringen konnte. So bildeten sich in den oberen 50 cm der zementerfüllten Schotter feste Zementbarrieren, die besonders im Bereich der Injektionssonden wie natürliche Erdpyramiden mit einem ver­ härteten Deckel an der Oberfläche aussahen. Die tieferen, nicht vom Niederschlag erreichten trocken eingebauten Por­ phyrlagen enthielten dagegen in ihren Hohlräumen nur locke­ ren Zementstaub. In dem erwähnten mit Folien ausgelegtem Becken zwischen der Dichtwand und einem Außenwall aus Löß­ lehm war der Zement im Wallbereich angefeuchtet.

Eine nach der Zementinjizierung erfolgte Überprüfung der Dichtigkeitsverhältnisse im imprägnierten vorderen Damm er­ gab an den vorderen Meßsonden CO₂-Werte, die einen 2-3mal niedrigeren Level als vor der Zementinjizierung aufwiesen. Es waren auch keine größeren Konzentrationsänderungen mehr festzustellen. Das eingepreßte CO₂-Gas fand infolge der Ze­ mentimprägnierung keine weitere Ausdehnungsmöglichkeit.

Auf der Rückseite der Dichtwand fanden weitere Zementin­ jizierungen über drei nahezu senkrecht eingelassene Injek­ tionssonden 19 statt, die zur Dichtwand nur einen Abstand von ca. 0,7 m hatten. Sie wurden nacheinander mit Microcem beschickt. Während der Injektion des Zementes mit kompri­ mierter Luft kam es sehr schnell zum Ausblasen von Zement­ staub aus den benachbarten Bohrlöchern der rückwärtigen Meß­ sonden, aus dem Grenzbereich der Dichtwand und der Aufschüt­ tung aus Kalkschotter sowie aus der linken hinteren Damm­ flanke. Ebenso erfolgte ein Ausblasen aus einer freigelegten Fehlstelle auf der rechten Dichtwandseite (vom vorderen Damm her gesehen) und eine Füllung einer weiteren Fehlstelle auf zwei Drittel Länge mit einem zum Teil abgebundenen Zement.

Bei diesen rückwärtigen und nahezu senkrecht ausgeführten Injektionen konnten also ebenfalls Fehlstellen getroffen und auch verfüllt werden. Insgesamt führte die rückwärtige Ein­ pressung von nur insgesamt 210 kg Microcem zu einer Verfe­ stigung des sehr heterogenen Kornbereiches des Kalkschot­ ters, was auch daran zu erkennen war, daß dieses Locker­ material beim Abbau des Dammes mit steilem Abbruch stehen blieb und nicht den sonst üblichen flachen Böschungswinkel aufwies.

Aus diesen Beispielen, die nicht den gesamten Umfang der Versuche dokumentieren, geht klar hervor, daß ein gas- oder luftförmiges Einbringen von Dichtungmaterialien in Böden und Erdbauwerken möglich ist.

Selbstverständlich können hier nicht alle Anwendungsmög­ lichkeiten der Erfindung vollständig aufgeführt werden; sie ist aber immer dann anwendbar, wenn durchlässige Gefüge in Böden, Gesteinen, Erd- und Steinbauwerke ohne schädigende Eingriffe in den Untergrund oder in Bauwerke abzudichten und auch zu festigen sind.

Bevorzugte Anwendungen findet das erfindungsgemäße Verfahren bei der sekundären Verfestigung von Deichen und Dämmen und der Abdichtung von Steinmaterialien in den Stützkörpern von Dämmen, Straßen und Eisenbahnstrecken sowie von natürlichen und künstlichen Steinhalden, zur flächigen Dichtung söhliger Boden- und Steinlagen zwecks Separierung von Grundwasser­ stockwerken, in Basisabdichtungen aus Mineralstoffen von Ab­ falldeponien, zum Abdichten von durchlässigen Kanal- und Flußsohlen, zur Festigung und Abdichtung von Innenkernen von Deichen und Dämmen oder zum nachträglichen Einbau einer Innenabdichtung in Seedeichen aus Spülsand, zur Abdichtung senkrechter Schlitz- oder Dichtwände, durch welche Baugru­ ben, Abfalldeponien, Deiche und Dämme von Kanälen und Staub­ ecken vor Wasserverlusten oder Wasserzulauf geschützt wer­ den, zur Dichtung von Rohrleckagen in bodenverlegten Rohren aller Art, und von verwitterten und aufgelockerten Bauteile von Natursteinfassaden und -fundamenten und Betonwänden, in Böden und Bauschuttauffüllungen zur Verringerung des Wasserzuflusses in die Fundamente von Bauwerken aus Natur­ stein oder Beton, zur Dichtung, Festigung und Stabilisierung erosionsgefährdeter oder rutschgefährdeter Böden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Einbringen von Dichtungs- und Verfesti­ gungsmaterialien in Böden, Gesteine, Erd- und Steinbau­ werke, welche durch Risse, Fugen, Klüfte, Erosionskanäle und allgemein Hohlräume gefügegeschädigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungs- und Verfestigungsmaterialien mit einem gasförmigen Transportmedium vermischt über eine oder mehrere Injektionssonden in die durchlässigen Bereiche eingeblasen und zu den zu dichtenden oder zu verfestigenden Zonen transportiert und dort abgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas Preßluft, Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine geeignete Neigung und Eindringtiefe der Injektionssonden der Gasstrom mit den eingemischten Dich­ tungs- und Verfestigungsmaterialien so gelenkt wird, daß die durchläs­ sigen Bereiche in verschiedenen Tiefen der Böden, Gesteine, Erd- und Steinbauwerken gezielt erreicht und gedichtet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtungs- und Verfestigungsmaterial Feinstzement mit einer Körnung von unter 16 µm, vorzugsweise überwiegend unter 10 m und insbesondere unter 8 µm, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bindung des Feinstzementes nachträglich Wasser in Form von Wasserdampf in den Durchlässigkeitsbereich über die Injektionssonden eingebracht werden kann, falls die natürliche Feuchte im Dichtungsbereich nicht dazu ausreicht.

6. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtungs- und Verfestigungsmaterial Bitumen und asphaltähnliche Ver­ bindungen in verdampfter Form verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Dichtungs- und Verfestigungsmaterialien in den behandelten durchlässigen Bereichen in Böden, Gesteinen, Erd- und Steinbauwerken durch Detektion der ausströmenden Trä­ gergase kontrolliert wird.