DE4439546C1 - Method for permanent closure of earth drillings - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 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. For ground investigations, environmental protection and Refurbishment work has become one in recent decades large number of wells with level and well development baptized. These groundwater measuring points and small wells provide - after they have served their purpose potential danger to the groundwater. In older Measuring points correspond to the methods by which the expansion is no longer in line with today's ideas of Groundwater protection. In this respect, there is an increased Need these measuring points and wells permanently close.
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.The usual method of closing such Well is that they are with a larger one Diameter than it's original diameter corresponds to be drilled. After removing the Finishing materials (PVC pipes, filter gravel, Waterproofing material), the wells are then covered with a Cement-bentonite mixture while pulling the drill pipes backfilled or pressed.
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.The difficulties which are good in this Remediation methods arise, occur mainly at deeper ones Drilling, from about 10 m depth, on. With all drilling methods are more or less due to the flexibility of the drill pipe less large deviations from the intended normally expected vertical drilling direction. While with shallower bores down to a depth of about 10 m, it is still small Deviations are possible with deeper holes from about 50 to 100 m deviations of more than 5% the rule. The existing deviation can now be used when overboring not easily understood, so that the old borehole at the latest from 10 to 15 in depth is left. An exact overbore is therefore only with an actively controllable drilling system possible, e.g. B. the well-known Navy-Drill-System, which however from Cost reasons for the tasks mentioned here hardly in Question should come up.
Mit den bisher bekannten Methoden, beispielsweise der Überbohrmethode, ist also eine erfolgreiche Abdichtung der vorhandenen Bohrungen aus den o. a. Gründen nicht möglich. With the previously known methods, for example the Overbore method is a successful seal of the existing holes from the above Reasons not possible.
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.Even with those belonging to the state of the art Devices for filling boreholes with a suspended or pasty mass according to DE-AS 17 58 885 and DE-AS 20 57 218 is the basis of the invention Task to solve because these devices for their Use in deeper holes from, for example, 50 to 100 m depth does not seem suitable.
Das gleiche gilt für das Verschließen von Bohrlöchern mittels absenkbaren, mit Quellton oder dergl. füllbaren Rohrschüssen aus wasserlöslichem Material nach DE 91 01 503.The same applies to the closing of boreholes by means of lowerable ones, fillable with swelling clay or the like Pipe sections made of water-soluble material according to 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.It is therefore an object of the invention to provide a method for permanent closure of in the course of Soil investigations, environmental protection, renovation work and similar executed earth bores, in which to stabilizing pipes, preferably plastic pipes, if necessary, have been slotted, introduced, indicate which successful sealing such Drilling can be expected.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by the invention Method with the features of claim 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.Experiments carried out have confirmed that with a such preparation of the measuring point a controlled Compression of the borehole and its annulus possible is. These experiments relate to measuring points between 1 and 150 m depth with expansion diameters from 2 to 10 ′ ′, with PVC hard materials as well High pressure polyethylene.
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.The holes to be sealed usually consist of Solid pipes with an annular seal made of swelling clay or a cement-bentonite suspension and slotted ones Filter sections filled with filter gravel in the annulus are. In the case of solid tubes, you have to leave earlier Cost-effective seals only, which is then supplemented with gravel, sand or drilling material were. The filter sections are with slotted tubes Slot widths from 0.2 to 2 mm. These slot widths and the filter grain in the annulus are usually after Filter rule set by Terzaghi. This results in with fine-grained soils often slot widths from 0.5 to 1 mm. However, these slots are for easy Compression with normal cement grain too tight. That under the Compressed pressure seals cement grain which dries out very quickly namely too quickly and thus clogs the existing ones Slits.
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.This danger no longer exists if before Filling the sealing compound according to the invention a sufficient perforation, d. H. Slitting the used pipes is made.
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.It is recommended to perform such a slitting itself, a high pressure liquid jet of about 400 to 1200 bar and a liter capacity of 100 to 800 l / h to apply.
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.The condition of the pipes perforated in this way will expediently after perforation by means of a Tubes inserted into the inserted TV camera optically controlled. One then has the guarantee that after the Filling the sealing compound a real seal the drilling site.
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.One for carrying out the method according to the invention expediently designed nozzle assembly has at least three outlet nozzles evenly distributed over the circumference on, their distance from the pipe material to be slit is between 2 and 0.25 cm. The nozzles are useful this way trained that the exit angle of the water jet is between 3 and 25 °, preferably about 10 °.
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.To ensure an exact axial lowering of the nozzle assembly in the pipe to be slit, it is recommended this nozzle unit on both sides with at least three spacers evenly distributed around the circumference Mistake.
Ein Ausführungsbeispiel für ein zur Anwendung kommendes Düsenaggregat ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:An embodiment for a used Nozzle unit is shown in the drawings. It demonstrate:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Bohrloch mit dem eingeführten Düsenaggregat, Fig. 1 shows a section through a bore hole with the inserted nozzle unit,
Fig. 2 ein solches Düsenaggregat in perspektivischer Darstellung, FIG. 2 shows such a nozzle assembly in perspective,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem solchen Bohrloch mit dem Düsenaggregat entsprechend der Kreisdarstellung A in Fig. 1 und zwar in vergrößertem Maßstab. Fig. 3 shows a detail of such a borehole with the nozzle assembly according to the circular representation A in Fig. 1 and on an enlarged scale.
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. In Fig. 1 the soil is designated 1; the drilled hole in the ground 1 is filled with a plastic pipe 4 . This plastic pipe runs in the upper part in a layer 2 of filter gravel and in the lower part in a layer 3 of fine sand.
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.To seal this borehole with a sealing mass of z. For example, cement-bentonite is first perforated, the plastic pipe 4, that is slotted along its entire length, to which a nozzle assembly is lowered into the pipe 4. 5 The nozzle assembly 5 is attached to a high-pressure hydraulic hose 6 , which is connected to a high-pressure liquid pump 9 . The high-pressure liquid jet emerges from three nozzles 8 which are evenly distributed over the circumference and which are at a distance of approximately 0.25 to 2 cm from the pipe material to be cut. According to the enlarged illustration in FIG. 3, the opening angle of the outlet nozzles is approximately 10 °. For the exact guidance of the nozzle assembly 5 in the plastic tube 4 during its lowering, this nozzle assembly is provided on both sides with spacers 7 , which, according to the perspective illustration of FIG. 2, consist of resilient bands.
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.The nozzle assembly is expediently carried out in such a way that slits or other types of perforations are produced in sections in the plastic tube 4 . Depending on the degree of perforation required, more than three nozzles can be provided in the nozzle assembly. However, it is important that they are evenly distributed over the circumference of the plastic tube so that the nozzle assembly is not pushed aside under the pressure of the emerging liquid jet.
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.After the slitting has been carried out, the level can now or wells in certain sections or in total be filled and pressed in a controlled manner. The single ones Sections to be pressed can be hydraulic Block packers are sealed against each other.
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