DE4439546C1 - Verfahren zum dauerhaften Verschließen von Erdreich-Bohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für Baugrunduntersuchungen, Umweltschutz und Sanierungsarbeiten wurden in den letzten Jahrzehnten eine große Zahl von Bohrungen mit Pegel- und Brunnenausbau abgetäuft. Diese Grundwassermeßstellen und Kleinbrunnen stellen - nachdem sie ihren Zweck erfüllt haben - eine potentielle Gefahr für das Grundwasser dar. Bei älteren Meßstellen entsprechen die Methoden, nach denen der Ausbau erfolgt ist, nicht mehr den heutigen Vorstellungen des Grundwasserschutzes. Es besteht insofern ein erhöhter Bedarf, diese Meßstellen und Brunnen dauerhaft zu verschließen.

Die bisher übliche Methode des Verschließens solcher Brunnen besteht darin, daß sie mit einem größeren Durchmesser als es dem ursprünglichen Durchmesser entspricht, überbohrt werden. Nach dem Entfernen des Ausbaumaterials (PVC-Rohre, Filterkies, Abdichtungsmaterial) werden die Brunnen dann mit einer Zement-Bentonit-Mischung unter Ziehen der Überbohrrohre verfüllt bzw. verpreßt.

Die Schwierigkeiten, welche bei dieser an sich guten Sanierungsmethode entstehen, treten vor allem bei tieferen Bohrungen, etwa ab 10 m Tiefe, auf. Bei allen Bohrmethoden sind aufgrund der Flexibilität der Bohrgestänge mehr oder weniger große Abweichungen von der beabsichtigten, normalerweise vertikalen Bohrrichtung zu erwarten. Während bei flacheren Bohrungen bis etwa 10 m Tiefe noch geringe Abweichungen möglich sind, sind bei tieferen Bohrungen von etwa 50 bis 100 m Abweichungen von mehr als 5% die Regel. Die einmal vorhandene Abweichung kann nun beim Überbohren nicht ohne weiteres nachvollzogen werden, so daß spätestens ab 10 bis 15 in Tiefe das alte Bohrloch verlassen wird. Ein exaktes Überbohren ist daher nur mit einem aktivsteuerbaren Bohrsystem möglich, z. B. dem bekannten Navy-Drill-System, welches jedoch aus Kostengründen für die hier angesprochenen Aufgaben kaum in Frage kommen dürfte.

Mit den bisher bekannten Methoden, beispielsweise der Überbohrmethode, ist also eine erfolgreiche Abdichtung der vorhandenen Bohrungen aus den o. a. Gründen nicht möglich.

Auch mit den zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtungen zum Füllen von Bohrlöchern mit einer aufgeschlemmten oder pastischen Masse nach DE-AS 17 58 885 und DE-AS 20 57 218 ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe nicht zu lösen, weil diese Vorrichtungen für ihren Einsatz in tieferen Bohrungen von beispielsweise 50 bis 100 m Tiefe nicht geeignet erscheinen.

Das gleiche gilt für das Verschließen von Bohrlöchern mittels absenkbaren, mit Quellton oder dergl. füllbaren Rohrschüssen aus wasserlöslichem Material nach DE 91 01 503.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum dauerhaften Verschließen von im Zuge von Baugrunduntersuchungen, Umweltschutz, Sanierungsarbeiten und ähnlichem ausgeführten Erdreichbohrungen, in welche zu ihrer Stabilisierung Rohre, vorzugsweise Kunststoffrohre, gegebenenfalls geschlitzt, eingebracht worden sind, anzugeben, welches eine erfolgreiche Abdichtung solcher Bohrungen erwarten läßt.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Durchgeführte Versuche haben bestätigt, daß mit einer solchen Vorbereitung der Meßstelle eine kontrollierte Verpressung des Bohrlochs und seines Ringraumes möglich ist. Diese Versuche beziehen sich auf Meßstellen, zwischen 1 und 150 m Tiefe mit Ausbaudurchmessern von 2 bis 10′′, mit Ausbaumaterialien aus PVC-hart sowie Hochdruckpolyäthylen.

Die abzudichtenden Bohrungen bestehen in der Regel aus Vollrohren mit einer Ringraumdichtung aus Quellton oder einer Zement-Bentonit-Suspension sowie aus geschlitzten Filterstrecken, die im Ringraum mit Filterkies gefüllt sind. Bei den Vollrohren hat man vor allem früher aus Kostengründen nur geringmächtige Abdichtungen ausgeführt, die dann nach oben hin mit Kies, Sand oder Bohrgut ergänzt wurden. Die Filterstrecken sind geschlitzte Rohre mit Schlitzweiten von 0,2 bis 2 mm. Diese Schlitzweiten und das Filterkorn im Ringraum werden üblicherweise nach der Filterregel von Terzaghi festgelegt. Dabei ergeben sich bei feinkörnigen Böden oft Schlitzweiten von 0,5 bis 1 mm. Diese Schlitze sind jedoch für eine problemlose Verpressung mit normalem Zementkorn zu eng. Das unter dem Preßdruck sehr schnell austrocknende Zementkorn dichtet nämlich zu schnell ab und verstopft damit die vorhandenen Schlitze.

Diese Gefahr besteht dann nicht mehr, wenn vor dem Einfüllen der abdichtenden Masse nach der Erfindung eine ausreichende Perforierung, d. h. Schlitzung der eingesetzten Rohre vorgenommen wird.

Zur Durchführung einer solchen Schlitzung empfiehlt es sich, einen Hochdruckflüssigkeitsstrahl von etwa 400 bis 1200 bar und einer Literleistung von 100 bis 800 l/h anzuwenden.

Der Zustand der auf diese Weise perforierten Rohre wird zweckmäßig nach der Perforierung mittels einer in die Rohre versenkbar eingeführten Fernsehkamera optisch kontrolliert. Man hat dann die Gewähr, daß nach dem Einfüllen der abdichtenden Masse eine wirkliche Abdichtung der Bohrstelle erfolgt.

Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig ausgebildetes Düsenaggregat weist mindestens drei auf den Umfang gleichmäßig verteilte Austrittsdüsen auf, deren Abstand vom zu schlitzenden Rohrmaterial zwischen 2 und 0,25 cm liegt. Die Düsen sind zweckmäßig so ausgebildet, daß der Austrittswinkel des Wasserstrahls zwischen 3 und 25°, vorzugsweise bei etwa 10° liegt.

Um eine exakt axiale Absenkung des Düsenaggregates in dem zu schlitzenden Rohr zu gewährleisten, empfiehlt es sich, dieses Düsenaggregat beidseitig mit mindestens drei, auf dem Umfang gleichmäßig verteilten Abstandshaltern zu versehen.

Ein Ausführungsbeispiel für ein zur Anwendung kommendes Düsenaggregat ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Bohrloch mit dem eingeführten Düsenaggregat,

Fig. 2 ein solches Düsenaggregat in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem solchen Bohrloch mit dem Düsenaggregat entsprechend der Kreisdarstellung A in Fig. 1 und zwar in vergrößertem Maßstab.

In Fig. 1 ist das Erdreich mit 1 bezeichnet; das in das Erdreich 1 eingebrachte Bohrloch ist mit einem Kunststoffrohr 4 ausgefüllt. Dieses Kunststoffrohr verläuft im oberen Teil in einer Schicht 2 aus Filterkies und im unteren Teil in einer Schicht 3 aus Feinsand.

Zur Abdichtung dieses Bohrlochs mit einer abdichtenden Masse aus z. B. Zement-Bentonit wird zunächst das Kunststoffrohr 4 perforiert, d. h. entlang seiner gesamten Länge geschlitzt, wozu ein Düsenaggregat 5 in das Rohr 4 abgesenkt wird. Das Düsenaggregat 5 ist an einem Hochdruckhydraulikschlauch 6 angesetzt, welcher mit einer Hochdruckflüssigkeitspumpe 9 in Verbindung steht. Der Hochdruckflüssigkeitsstrahl tritt aus drei auf den Umfang gleichmäßig verteilten Düsen 8 aus, welche von dem zu schneidenden Rohrmaterial einen Abstand von etwa 0,25 bis 2 cm haben. Der Öffnungswinkel der Austrittsdüsen beträgt gemäß der vergrößerten Darstellung von Fig. 3 etwa 10°. Zur exakten Führung des Düsenaggregats 5 in dem Kunststoffrohr 4 während seiner Absenkung ist dieses Düsenaggregat beidseitig mit Abstandshaltern 7 versehen, welche gemäß der perspektivischen Darstellung von Fig. 2 aus federnden Bändern bestehen.

Die Führung des Düsenaggregates erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß in dem Kunststoffrohr 4 abschnittweise Schlitze bzw. andersartige Perforierungen erzeugt werden. Je nach dem Grad der gewünschten Perforierung kann man auch mehr als drei Düsen im Düsenaggregat vorsehen. Wichtig ist jedoch ihre gleichmäßige Verteilung auf den Umfang des Kunststoffrohres, damit das Düsenaggregat unter dem Druck des austretenden Flüssigkeitsstrahls nicht zur Seite gedrückt wird.

Nach der durchgeführten Schlitzung kann nunmehr der Pegel oder Brunnen in bestimmten Abschnitten oder insgesamt kontrolliert verfüllt und verpreßt werden. Die einzelnen zu verpressenden Abschnitte können mit hydraulischen Sperrpackern gegeneinander abgedichtet werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum dauerhaften Verschließen von im Zuge von Baugrunduntersuchungen, Umweltschutz, Sanierungsarbeiten und ähnlichem ausgeführten Erdreich-Bohrungen, in welche zu ihrer Stabilisierung Rohre, vorzugsweise Kunststoffrohre, gegebenenfalls geschlitzt, eingebracht worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rohre (4) vor dem Einfüllen einer abdichtenden Masse, z. B. einer Zement-Bentonit- Mischung, mittels eines in sie eintauchenden und in Rohrachse verschiebbaren, unter Flüssigkeitshochdruck stehenden Düsenaggregats (5) mit radial angeordneten Düsen (8) zunächst in einem solchen Ausmaß geschlitzt werden, daß die abdichtende Masse ungehindert durch diese Schlitze in das umgebende Erdreich eindringen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schlitzung der Rohre (4) ein Hochdruckflüssigkeitsstrahl von 400 bis 1200 bar und einer Literleistung von 100 bis 800 l/h erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand der Rohre (4), nach ihrer erfolgten Schlitzung mittels einer in die Rohre versenkbar eingeführten Fernsehkamera optisch kontrolliert wird.

4. Düsenaggregat zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens drei auf den Umfang gleichmäßig verteilte Austrittsdüsen (8) aufweist, deren Abstand vom zu schlitzenden Rohrmaterial zwischen 2 und 0,25 cm liegt.

5. Düsenaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittswinkel der Düsen (8) zwischen 3 und 250, vorzugsweise 100 beträgt.

6. Düsenaggregat nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß es beidseitig mit mindestens drei, auf den Umfang gleichmäßig verteilten federnden Abstandshaltern (7) versehen ist.