DE4402862C2

DE4402862C2 - Vorrichtung und Verfahren für die Druckprüfung von Talsperrendämmen mit Kerndichtung

Info

Publication number: DE4402862C2
Application number: DE19944402862
Authority: DE
Inventors: Michael Haberl
Original assignee: Individual
Current assignee: HABERL, MICHAEL, 82152 KRAILLING, DE
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2014-02-01
Also published as: DE4402862A1

Description

Würdigung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Druckprüfung von Talsperrendämmen mit Kerndichtung.

In der DIN 19700 Teil 11 von Januar 1986 wird der Begriff Talsperre folgendermaßen definiert:
"Talsperren sind Stauanlagen mit Staubecken und Absperrbauwerken deren Hauptaufgabe die längerfristige Speicherung von Wasser ist, in der Regel mit bewirtschafteter Wasserabgabe. Dabei schließt das Sperrenbauwerk den ganzen Talquerschnitt ab."

In der DIN 19700 Teil 10 von Januar 1986 finden sich u. a. folgende Textstellen zum Probestau:
"Während des Probestaues ist vor allem die geforderte Dichtheit der Anlagenteile zu kontrollieren. Der erste Aufstau ist stufenweise nach einem vorher festgelegten Plan durchzuführen. Mit den nächsten Stufen - bis zum Erreichen des Stauzieles - ist erst dann zu beginnen, wenn die Verhältnisse es gestatten. Die dabei festgestellten Ergebnisse sind in das Betriebstagebuch einzutragen und auszuwerten." "Nach Auswertung aller Kontrollen und Meßergebnisse des Probestaues ist zu entscheiden, ob die Inbetriebnahme der Stauanlage zugelassen werden kann oder ob der Probestau wiederholt werden muß."

In der DIN 19700 Teil 11 von Januar 1986 werden die Mindestanforderungen an das Bauwerk Talsperre aufgeführt. Dabei werden Dämme mit einer Innendichtung aus natürlichen Baustoffen und aus künstlichen Baustoffen unterschieden. Zur Überprüfung der Abdichtungsmaßnahmen wird ein Kontrollbauwerk unter dem Dichtungskern empfohlen, so es sich um einen höheren Damm handelt und der Dichtungskern auf einen schwer zu behandelnden Untergrund aufgebaut wird. Weiterhin sind folgende Messungen und Kontrollen vorgeschrieben:

- Setzungs- und Verschiebungsmessungen
- Druckmessungen und
- Sickerwassermessungen.

Grund für die Mindestanforderungen an das Bauwerk und die Mess- und Kontrolleinrichtungen sind die verschiedenartigen und nicht immer exakt vorausberechenbaren Belastungen und daraus resultierenden Verformungen des Bauwerkes. Diese Vorgänge werden im Fachbeitrag "Die Bau- und Konsolidationssetzungen von Staudämmen" des Autors Dr. techn. Max A. M. Herzog in der Zeitschrift "Wasser, Energie, Luft" des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes, 85. Jahrgang, Baden 1993, Heft 1/2 geschildert. Die hier allgemein für Staudämme beschriebenen Setzungen treten für den speziellen Fall der Talsperre genauso auf. In diesem Artikel kommt besonders deutlich die Unsicherheit in bezug auf das Verhalten neuer Staudämme zum Ausdruck. So wird versucht aufgrund von Meßdaten bestehender Bauwerke auf das Verhalten des neuen Bauwerkes zu schließen. Die wirklichen Vorgänge können aber erst beim Bau und beim Probestau gemessen werden. Der theoretische Setzungsverlauf über die Dammhöhe wird in Abb. 1 gezeigt. Die Abkürzung H bezeichnet die Dammhöhe, 1 ist ein Dammquerschnitt, 2 der Graph der Bausetzungen die während der Schüttphasen einsetzen, 3 der Graph der Konsolidierungssetzungen die erst nach Abschluß der Schüttarbeiten eintreten und ihr Maximum bei Erreichen des höchsten Wasserstandes des Probestaues erfahren, 4 der Graph bei dem Bau- und Konsolidierungssetzungen addiert wurden. 11 ist der Dichtungskern, 12 die Filter- oder Übergangszonen, 13 der felsige Untergrund, 14 der Talboden, 15 das Kontrollbauwerk am Fuße des Dichtungskerns, 16 der Schüttkörper aus Erd- oder Steinschüttmassen, 17 das Stauziel, 18 die maximalen Bausetzungen, 19 die maximalen Konsolidierungssetzungen; 20 die Konsolidierungssetzungen auf der Höhe der maximalen Bausetzungen betragen dreiviertel der maximalen Konsolidierungssetzungen.

Weit fortgeschritten ist die Bauvariante Erd- bzw. Steinschüttdamm mit Asphaltkerndichtung. Die Entwicklung ist in der STRABAG-Schriftenreihe Asphalt-Wasserbau der Fa. Strabag Tiefbau GmbH, Köln beschrieben. Die neueste Entwicklung in dieser Richtung sind Verformungsmessungen am Asphaltbetonkern der Talsperre Schmalwasser mit Lichtwellenleitersensoren; diese werden im Heft Nr. 49 von 1993 beschrieben. Neueste Forschungen wurden am 9.12.1993 von em. o. Univ. Prof.; Institutsvorstand am Institut für Bodenmechanik, Felsmechanik und Grundbau der Universität Innsbruck, Dipl.-Ing. Dr. techn. Walter Schober im Vortrag "Ein neues Sicherheitskonzept im Staudammbau: Der vorgespannte Damm" an der TU München vorgestellt. Im Vortrag wurde von Laborversuchen für Staudämme berichtet, wobei statt des Kernes zwei Dichtungsmembranen eingebaut wurden, deren Zwischenraum bei oder nach dem Bau mit Wasser gefüllt wurde, um den vollen hydrostatischen Druck ohne Füllung des Stauraumes aufbringen zu können. Das Wasser wurde durch eine Bentonitemulsion verdrängt, und dann der Prubestau durchgeführt, wobei beobachtet wurde, daß sich bereits beim Ende der Füllung mit Wasser die vollen Bau- und Konsolidierungssetzungen ereignet hatten und beim Probestau nur noch sehr kleine Setzungen erfolgten. Der Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen Wasser und Bentonitzementemulsion wurde durch Überstau ausgeglichen. Die maximalen Konsolidierungssetzungen von Staudämmen treten dann auf, wenn das erste Mal der volle hydrostatische Druck aufgebracht wird. Das wird heute praktisch durch Probestau erreicht oder im Labor durch Einbringen von Wasser anstelle einer Dichtungsemulsion.

Aufgabe:

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Druckprüfung von Talsperren bereitzustellen, die es ermöglichen, die Druckprüfung ohne Befüllung des Stauraumes der Talsperre durchzuführen.

Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Druckprüfung von Talsperrendämmen mit Kerndichtung, wobei wasserseitig der Kerndichtung eine Dichtungsmembran, derart angeordnet ist, daß sie zusammen mit einem Kontrollbauwerk und der Kerndichtung einen taschenartigen Hohlraum begrenzt, der durch eine Filterschicht freigehalten ist und mit Wasser befüllbar ist, wobei sich auch ohne Befüllung des Stauraumes der Talsperre allmählich der volle hydrostatische Druck aufbaut.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfähren zur Druckprüfung von Talsperrendämmen mit Kerndichtung gemäß Anspruch 6.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Druckprüfung weisen verschiedene Vorteile auf. Aufgrund der im Vergleich zum Stauvolumen geringen Wassermenge in der Filter(vlies)schicht entfällt eine potentielle Gefährdung der Unterlieger der Talsperre. Die maximalen Konsolidierungssetzungen, die daraus resultierenden Verformungen des Dichtungskernes und die maximale Durchbiegung der Dammkronenmitte, die immerhin im Dezimeterbereich liegt, werden ohne Füllung des Stauraumes erreicht. Der Probestau kann nach erfolgreicher Druckprüfung erfolgen, ohne daß sich noch nennenswerte Verformung ergeben, auch bei späteren Wasserspiegelschwankungen treten keine größeren Verformungen mehr auf.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Beispiel:

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Abb. 1 einen theoretischen Setzungsverlauf über die Dammhöhe,

Abb. 2 einen Lageplan eines herkömmlichen Sperrenbauwerkes einer Talsperre,

Abb. 3 einen Dammquerschnitt des Sperrenbauwerkes mit eingebauter erfindungsgemäßer Vorrichtung zur Druckprüfung und

Abb. 4 einen Dammlängsschnitt des Sperrenbauwerkes.

Erfindungsgemäß wird der Talsperrendamm wasserseitig der Kerndichtung mit einer Filter(vlies)schicht ausgestattet. Eine dünne Dichtungsmembran wasserseitig des Vlieses ermöglicht den Aufbau des vollen hydrostatischen Druckes bei der Befüllung des Vlieses durch eine Zuleitung im Kontrollbauwerk 15 am Fuße der Dichtung. Die Dichtungsmembran wird wasserdicht mit dem Kontrollbauwerk 15 verbunden. In den Filterzonen 12 werden Sickerwassermeßgeber in mehreren Ebenen installiert, so daß eine Kontrolle des Sickerwasseranfalles im Zuge der Druckprobe möglich ist.

Die Erfindung läßt sich für Talsperrendämme mit Kerndichtung nach DIN 19700 Teil 11 von Januar 1986 verwenden.

Die Erfindung soll anhand eines Steinschüttdammes mit Asphaltbetonkerndichtung beispielhaft erläutert werden. In Abb. 2 ist der Lageplan eines herkömmlichen Sperrenbauwerkes einer Talsperre abgebildet, wobei sich links der Stauraum befindet und rechts der Unterwasserbereich. 31 bezeichnet den Talsperrendamm selbst, 32 das Kontrollbauwerk über dem sich die herkömmliche Asphaltbetonkerndichtung und wasserseitig das erfindungsgemäße Vlies mit der Dichtungsmembran befindet. Die Dichtungsmembran ist auf ganzer Länge des Kontrollbauwerkes 32 mit diesem wasserdicht verbunden, so daß durch die Dichtungsmembran, die Asphaltbetonkerndichtung und das Kontrollbauwerk ein taschenartiger Hohlraum entsteht, der durch das Vlies freigehalten wird. Die Einstiegsbauwerke 33 befinden sich zu beiden Enden des Kontrollbauwerkes 32. Das Entnahmebauwerk 34 ist gleichzeitig das Einlaufbauwerk für die Hochwasserentlastung, beide münden in den Ablaufstollen 35. Im Betriebsgebäude 36 zweigt die Brauchwasserleitung 38 ab. Wasser aus der Hochwasserentlastung 34, 35 wird dem Ablaufgerinne 37 mit Tosbecken zugeführt. Nach erfindungsgemäßer Druckprüfung wird der Stauraum der Talsperre bis auf Stauziel 39 eingestaut. 40 zeigt die Schnittführung für die Abb. 3.

Die Abb. 3 zeigt einen Dammquerschnitt des Absperrbauwerkes mit Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung der Druckprüfung.

In Abb. 3 wird die herkömmliche Asphaltbetonkerndichtung 41 mit erfindungsgemäßem Vlies 42 und Dichtungsmembran 43 dargestellt. Mit 44 sind die Übergangszonen bezeichnet, mit 45 die Stützkörper. Wasserseitig wird auf den Stützkörper 45 ein Erosionsschutz 46 aufgebracht Luftseitig wird der Stützkörper 45 mit einer Begründung 47 versehen. In den Übergangszonen 44 befinden sich die Meßstellen 48 für:

- Setzungs- und Verschiebungsmessungen,
- Druckmessungen und
- Sickerwassermessungen.

Vom Kontrollbauwerk 32 aus wird die erfindungsgemäße Befüllung der Hohlräume des Vlieses 42 durch die Zuleitung 49 bewerkstelligt. Die Stutzen 50 verbinden die Zuleitung 49 mit dem Vlies 42. Die Befüllung erfolgt von den Einstiegsbauwerken 33 aus. Mit 51 ist der Talboden bezeichnet, mit 52 der felsige Untergrund, und mit 53 die Dammkrone.

Abb. 4 zeigt einen Talquerschnitt. Aus Abb. 4 läßt sich der Verlauf der Zuleitung 49 zur Befüllung des Vlieses 42 erkennen. Die Stutzen 50 ermöglichen eine gleichmäßige Befüllung.

Claims

1. Vorrichtung zur Druckprüfung von Talsperrendämmen mit Kerndichtung (41), dadurch gekennzeichnet, daß wasserseitig der Kerndichtung (41) eine Dichtungsmembran (43) derart angeordnet ist, daß sie zusammen mit einem Kontrollbauwerk (32) und der Kerndichtung (41) einen taschenartigen Hohlraum begrenzt, der durch eine Filterschicht freigehalten und mit Wasser befüllbar ist, wobei sich auch ohne Befüllung des Stauraumes der Talsperre allmählich der volle hydrostatische Druck aufbaut.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der taschenartige Hohlraum über einen oder mehrere Stutzen (50) mit einer im Kontrollbauwerk (32) angeordneten Zuleitung (49) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (49) an beiden Längsenden in Einstiegsbauwerke (33) mündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen (50) im wesentlichen gleichmäßig über die Zuleitung (49) verteilt sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem taschenartigen Hohlraum als Filterschicht ein Vlies (42) angeordnet ist.

6. Verfahren zur Druckprüfung von Talsperrendämmen mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des allmählichen Befüllens des taschenartigen Hohlraumes in Übergangszonen (44) Setzungs- und Verschiebungsmessungen und/oder Druckmessungen und/oder Sickerwassermessungen durchgeführt werden.