DE69715779T2 - Einrichtung und Verfahren zur Durchlässigkeitserzeugung in einer Schlitzwand - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Durchlässigkeit in einer in der Erde befindlichen dichten Wand.
• Es ist oftmals erforderlich, eine oder mehrere dichte Wände in der Erde herzustellen, um beispielsweise eine unterirdische Baustelle gegen Überflutungen zu schützen, die durch die umgebende Wasserschicht verursacht werden können. Sobald die Baustelle abgeschlossen ist, verbleiben die dichten Wände an Ort und Stelle und bilden eine Sperre gegen die natürliche Zirkulation unterirdischen Wassers, was erhebliche Nachteile mit sich bringen kann. Insbesondere kann ein Anstieg des Wasserspiegels eintreten, der die Ausübung eines erheblichen Drucks auf die dichte Wand oder die dichten Wände zur Folge hat, wodurch Schäden an der Wand selbst entstehen können und ferner Infiltrationen in benachbarte Bauten verursacht werden können.
• Nach Kenntnis der Anmelderin existiert gegenwärtig kein Verfahren oder System, das eine einfache Erzeugung von Durchlässigkeit in einer in der Erde befindlichen dichten Wand ermöglicht. Bis heute müssen mühsame Ausschachtarbeiten vorgenommen werden und die Wand örtlich perforiert oder zerstört werden, sobald eine adäquate Tiefe erreicht ist.
• Es ist daher erwünscht, eine Durchlässigkeit in einer dichten Wand auf einfache Weise herstellen zu können, um das Fließen des unterirdischen Wassers wieder herzustellen.
• Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein System und ein Verfahren zu schaffen, die es ermöglichen, zu einem gewünschten Augenblick auf einfache Weise eine lokale Durchlässigkeit in einer dichten Wand in der Erde zu erzeugen.
• Genauer betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserdurchlässigkeit in einer in der Erde eingegrabenen dichten Wand, mit der in der Erde eingegrabenen Wand, einem rohrförmigen Element für den Durchtritt von Wasser durch die Wand, und einer von der Bodenoberfläche betätigbaren Verschlußeinrichtung, die es ermöglicht, den vom rohrförmigen Element gebildeten Durchlaß zu schließen oder freizugeben.
• Das rohrförmige Element kann in bezug auf die dichte Wand zentriert und somit in dieser eingebettet sein, oder es kann im Gegenteil in bezug auf die dichte Wand exzentrisch angeordnet sein, so daß das rohrförmige Element in ein Element eingebettet ist, das nahe der Wand im Boden gegossen ist.
• Die Erfindung betrifft gleichermaßen Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung.
• Ein erstes Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung, das nützlich ist, wenn die dichte Wand aus einem Material geringer mechanischer Festigkeit besteht, beispielsweise einem härtbaren Schlamm, ist dadurch gekennzeichnet, daß es vorsieht: das Herstellen einer Ausschachtung unter Verwendung von Ausschachtfluid, wobei die Wand in Querrichtung geschnitten wird und in der Ausschachtung ein rohrförmiges Element mit einem mittleren beständigen rohrförmigen Teil aus einem relativ resistenten Material, entfernbaren verschließbaren rohrförmigen Endbereichen aus relativ zerbrechlichem Material und einer den Mittelteil vorübergehend verschließenden Einrichtung, welche von der Bodenoberfläche durch eine Steuereinrichtung betätigbar ist, angeordnet wird, wobei das rohrförmige Element sich quer zur dichten Wand erstreckt, wobei die entfernbaren Endbereiche in bezug auf die Wand vorstehen; anschließend, nach dem Aushärten des Ausschachtfluids oder dem Ersetzen desselben durch einen härtenden Schlamm und dem Aushärten desselben, Entfernen der verschlossenen entfernbaren Endbereiche des rohrförmigen Elements, und, schließlich, Verbringen der Verschlußeinrichtung in die offene Position im gewünschten Moment, um die Durchlässigkeit zu bewirken.
• Vorzugsweise wird ferner wenigstens ein mit durchlässigem Material gefüllter Graben gebildet, in den eines der Enden des rohrförmigen Elements mündet, nachdem die entfernbaren Endbereiche entfernt wurden.
• Nach einem besondere Ausführungsbeispiel erfolgt das Entfernen mindestens eines der Endbereiche, indem unter Ausschachtfluid ein Graben senkrecht zum zu entfernenden Endbereich mittels eines Ausschachtwerkzeugs ausgebildet wird, welches das gehärtete Fluid oder den gehärteten Schlamm aufreißt und die entfernbaren Endbereiche zerstört, wobei der Graben anschließend mit einem durchlässigen Material derart verfüllt wird, daß er als Wassersammel- oder Wasserverteilungsgraben dient.
• Ein zweites Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung, das verwendbar ist, wenn die dichte Wand aus einem Material mit hoher mechanischer Festigkeit, wie armierter oder nicht armierter Beton, besteht und eine Sohle oder einen Graben begrenzt, ist dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist: (a) Ausbilden, unter Ausschachtfluid, einer Ausschachtung nahe und senkrecht zu der herzustellenden dichten Wand, (b) Anordnen eines rohrförmigen Elements in dieser, welches einen beständigen rohrförmigen Mittelbereich aus einem relativ widerstandsfähigen Material, entfernbare verschließbare rohrförmige Endbereiche aus relativ zerbrechlichem Material und eine den Mittelteil vorübergehend verschließenden Einrichtung, welche von der Bodenoberfläche durch eine Steuereinrichtung betätigbar ist, aufweist, wobei das Ausschachtfluid härtet oder durch einen härtenden Schlamm ersetzt wird, der ausgehärtet wird, um eine Stange aus gehärtetem Schlamm zu bilden, welche das rohrförmige Element enthält, anschließend (c) Herstellen des Grabens, in dem die dichte Wand gegossen wird, mittels eines Ausschachtwerkzeugs, indem die zuvor erstellte Stange mit dem Ausschachtwerkzeug aufgerissen wird und der der Wand zugewandte entfernbare Endbereich des rohrförmigen Elements zerstört wird, (d) Gießen von Beton in den Graben mit dem Ergebnis, daß das Ende des rohrförmigen Elements nahe der Wand nach dem Härten des Betons im Beton eingeschlossen ist, (e) Ausschachten des Bodens auf der der Stange entgegengesetzten Seite der dichten Wand bis zu einer Tiefe unterhalb des rohrförmigen Elements, (f) Herstellen einer Ausschachtung an dem der dichten Wand abgewandten Ende der Stange, indem mit dem Ausschachtwerkzeug die Stange aufgerissen und der andere entfernbare Endbereich des rohrförmigen Elements zerstört wird, (g) Durchdringen der dichten Wand von der im Schritt (e) freigelegten Seite der Wand an der Stelle, an der sich das rohrförmige Element befindet, um einen Durchlaß zu bilden, der das Lumen des rohrförmigen Elements durch die dichte Wand verlängert, und schließlich (h), im gewünschten Moment, Verbringen der Verschlußeinrichtung in die Öffnungsstellung zum Bewirken der Durchlässigkeit; wobei die Schritte (e) bis (h) in einer anderen Reihenfolge als der genannten ausgeführt werden können.
• Vorzugsweise wird im Schritt (f) hergestellte Ausschachtung anschließend mit durchlässigem Material verfüllt.
• Die Ausschachtung, in der das rohrförmige Element angeordnet wird, kann einen beliebigen horizontalen Querschnitt, beispielsweise einen rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Eine Ausschachtung mit rechteckigem Querschnitt kann mittels eines Schaufelbaggers hergestellt werden. Eine kreisförmige Ausschachtung kann mittels einer Bohrvorrichtung erstellt werden.
• Der bleibende Mittelbereich des rohrförmigen Elements besteht aus einem relativ widerstandsfähigen Material (beispielsweise Metall), während die verschlossenen entfernbaren Endbereiche aus einem relativ zerbrechlichen Material (beispielsweise Kunststoff) bestehen.
• Die Verschlußeinrichtung kann aus einem aufblasbaren Element, beispielsweise einem Ballon bestehen, der von der Erdoberfläche aus aufgeblasen und entleert werden kann. Gemäß einer Variante kann ein Ventil als reversible Verschlußeinrichtung verwendet werden.
• Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.
• Die Fig. 1a bis 1d sind schematische Draufsichten auf die erfindungsgemäße Ausbildung eines Systems zur Herstellung von Durchlässigkeit in einer dichten Wand.
• Die Fig. 1e ist ein Querschnitt entlang der Linie X-X der Fig. 1d.
• Die Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Draufsicht auf ein bei diesem Ausführungsbeispiel eingesetztes rohrförmiges Element.
• Die Fig. 3a bis 3e sind schematische Draufsichten (Fig. 3a bis 3d) und ein Längsschnitt (Fig. 3e), die eine Variante des erfindungsgemäßen Systems und deren Herstellung darstellen.
• Das allgemeine Bezugszeichen 1 bezeichnet eine dichte Wand, die beispielsweise durch Gießen eines härtbaren Schlamms in einen Graben gebildet ist. An der für das Einbauen des Systems gewünschten Stelle der Wand 1 wird auf herkömmliche Weise unter Verwendung eines Ausschachtfluids 2 eine Ausschachtung 3 quer zur Wand hergestellt, wobei diese durchbrochen wird. Die Tiefe der Ausschachtung ist im wesentlichen gleich derjenigen der Wand, obwohl dies nicht unabdingbar ist (Fig. 1a). Danach wird in den Graben bis zur gewünschten Tiefe (üblicherweise bis zum Boden der Ausschachtung) ein rohrförmiges Element abgelassen, das mit dem allgemeinen Bezugszeichen 4 versehen ist, welches quer zur Wand angeordnet ist und diese von einer zur anderen Seite durchsetzt.
• Dieses rohrförmige Element 4, das in Fig. 2 im Detail dargestellt ist, hat einen mittleren Teil 5, beispielsweise aus Metall, in dem zentriert eine Leitung 6 eingesetzt ist, welche an ihren Enden durch Schieber 7, beispielsweise aus Kunststoff, geschlossen und länger als der Teil 5, jedoch geringfügig kürzer als die Länge der Ausschachtung 3 ist. Das Element 4 weist ferner ein zum mittleren Teil 5 senkrechtes Rohr 8 auf, das mit diesem verbunden und mit dem Inneren der Leitung 6 durch geeignete Bohrungen im mittleren Teil und in der Leitung 6 in Verbindung steht, wobei das Rohr sich bis knapp über die Erdoberfläche erstreckt. Das Element weist schließlich einen aufblasbaren Ballon 9 im Inneren der Leitung 6 nahe dem Rohr 8 auf, der von der Erdoberfläche aus mittels eines sich im Rohr 8 erstreckenden kleinen Schlauchs 10 aufgeblasen oder entspannt werden kann.
• Nach dem Ersetzen des Ausschachtfluids durch einen härtbaren Schlamm und dessen Aushärten, oder nach dem Aushärten des Ausschachtfluids selbst, ist das rohrförmige Element 4 in der gehärteten Masse der in der Ausschachtung 3 gebildeten Stange eingebettet (Fig. 1b). Die Schieber 7 verhindern jedoch, daß der Schlamm in das Innere des rohrförmigen Elements 2 eindringt. Es werden daher unter Verwendung von Ausschachtfluid zwei zur Wand 1 parallele und zum rohrförmigen Element 4 senkrechte Gräben 12 gebildet, indem das verwendete Ausschachtwerkzeug die Endbereiche der Stange 11 abtrennt und die geschlossenen Endbereiche der Leitung 6 des rohrförmigen Elements 4 zerstört (Fig. 1c). Anschließend wird das die Gräben 12 füllende Ausschachtfluid durch ein geeignetes durchlässiges Material, beispielsweise Kies 13 oder dergleichen, ersetzt, um das in den Fig. 1d und 1e dargestellte System zu erhalten.
• Es genügt anschließend, wenn Durchlässigkeit in der dichten Wand erzeugt werden soll, den Ballon 9 zu entspannen, so daß Grundwasser unter Nutzung des durch das rohrförmige Element gebildeten Durchlasses von einer Seite der Wand zur anderen fließen kann.
• Es sei darauf hingewiesen, daß das rohrförmige Element gegebenenfalls mit einer Membran versehen sein kann, die selektiv Wasser durchläßt und verschmutzende Substanzen oder andere unerwünschte Substanzen zurückhält. Gleichermaßen können, falls gewünscht, der oder die beiden Gräben 13 mit Reagenzien versehen sein, die selektiv Verunreinigungen oder andere unerwünschte Substanzen abfangen. Schließlich kann, falls gewünscht, das rohrförmige Element mit einem Ventil, beispielsweise einem Kugelventil versehen sein, um den Wasserdurchlaß nur in einer Richtung zu ermöglichen, was in dem Fall interessant ist, in dem dichte Wand ein verschmutzes oder kontaminiertes Erdvolumen eingrenzt.
• Die Fig. 3a bis 3e zeigen die Herstellung einer Variante des erfindungsgemäßen Systems, bei der das rohrförmige Element anstatt in bezug zur Wand zentriert außermittig auf einer Seite derselben angeordnet ist. Diese Variante ist insbesondere dann nützlich, wenn die dichte Wand aus armiertem oder nicht armiertem Beton besteht, und einen Wasersammel- oder Wasserableitungsgraben begrenzt.
• Tatsächlich ist es in diesem Fall nicht möglich, eine Stange auf einfache Weise quer durch die dichte Wand zu erstellen, und es muß daher auf andere Weise vorgegangen werden, beispielsweise wie folgt:
• Es wird mit der Herstellung einer Ausschachtung 3 unter Verwendung eines Ausschachtfluids an einem Ort begonnen, der der zukünftigen zu bildenden dichten Wand benachbart ist, es wird ein rohrförmiges Element 4, ähnlich dem der Fig. 2, am Boden des Grabens angeordnet, wobei es im wesentlichen senkrecht zur späteren dichten Wand angeordnet wird, das Ausschachtfluid wird gehärtet oder durch einen härtbaren Schlamm ersetzt und dieser zur Bildung der Stange 11 ausgehärtet (Fig. 3a).
• Anschließend wird die eigentliche dichte Wand derart hergestellt, daß beim Ausschachten des Grabens, in dem die dichte Wand gegossen werden soll, das verwendete Ausschachtwerkzeug die Stange 11 zerschneidet und das verschlossene Ende 7 des rohrförmigen Elements, das der dichten Wand zugewandt ist, zerstört. Nach dem Gießen des Betons und dem Härten desselben ist der bleibende Endbereich des rohrförmigen Elements, der der Wand zugewandt ist, im Beton eingebettet (Fig. 3b). Anschließend wird unter Verwendung von Ausschachtfluid 2 ein Graben 12 auf der Seite des anderen Endes des rohrförmigen Elements ausgeschachtet, indem das verwendete Ausschachtwerkzeug den gehärteten Schlamm der Stange 11 wegbricht und das andere verschlossene Ende 7 des rohrförmigen Elements entfernt. Anschließend wird der Graben 12 mit einem durchlässigen Material 13 (beispielsweise Kies) gefüllt (Fig. 1d). Es wird eine Ausschachtung 20 auf der anderen Seite der dichten Wand 1 bis zu einer Tiefe ausgebildet, die größer als die Tiefe ist, in der sich das rohrförmige Element befindet, anschließend wird die derart freigelegte dichte Wand gegenüber dem rohrförmigen Element 4 durchbrochen, um einen Durchlaß 21 zu bilden, der das rohrförmige Element mit der Ausschachtung 20 verbindet. Es genügt schließlich, den Ballon 9 zu entspannen, um die Durchlässigkeit durch die Wand zu erzeugen.
• Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn sich die Ausschachtung 20 zwischen zwei dichten Wänden befindet (beispielsweise, wenn ein Wassergraben zwischen zwei oder mehr dichten Wänden ausgebildet werden soll), es erforderlich sein kann, ein Gewerk ähnlich dem zuvor in Zusammenhang mit der anderen dichten Wand beschriebenen auszuführen und die Durchlässe 21 mit einer Leitung zu verbinden, um es dem Grundwasser zu ermöglichen, den Abfolge von dichten Wänden zu durchdringen.
• Selbstverständlich handelt es sich bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen nur um Beispiele, welche insbesondere durch Ersetzen durch technische Äquivalente modifiziert werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserdurchlässigkeit in einer in der Erde eingegrabenen dichten Wand, mit der in der Erde eingegrabenen Wand (1), einem rohrförmigen Element (4) für den Durchtritt von Wasser durch die Wand, und einer von der Bodenoberfläche betätigbaren Verschlußeinrichtung (9), die es ermöglicht, den vom rohrförmigen Element gebildeten Durchlaß zu schließen oder freizugeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner mindestens einen Graben aufweist, der mit durchlässigem Material gefüllt ist, in welchen eines der Enden des rohrförmigen Elements mündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element in bezug auf die dichte Wand zentriert und in dieser eingebettet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element in bezug auf die dichte Wand exzentrisch angeordnet ist und in ein Element eingebettet ist, das nahe der Wand im Boden gegossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung einen aufblasbaren Ballon aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element ferner ein Ventil aufweist, das den Durchtritt von Wasser nur in einer Richtung erlaubt.

7. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist: Herstellen einer Ausschachtung (3) unter Verwendung von Ausschachtfluid (2), wobei die Wand (1) in Querrichtung geschnitten wird und in der Ausschachtung ein rohrförmiges Element (4) mit einem mittleren beständigen rohrförmigen Teil (5) aus einem relativ resistenten Material, entfernbaren verschließbaren rohrförmigen Endbereichen (7) aus relativ zerbrechlichem Material und einer den Mittelteil vorübergehend verschließenden Einrichtung (9), welche von der Bodenoberfläche durch eine Steuereinrichtung (10) betätigbar ist, angeordnet wird, wobei das rohrförmige Element sich quer zur dichten Wand (1) erstreckt, wobei die entfernbaren Endbereiche in bezug auf die Wand vorstehen; anschließend, nach dem Aushärten des Ausschachtfluids oder dem Ersetzen desselben durch einen härtenden Schlamm (11) und dem Aushärten desselben, Entfernen der verschlossenen entfernbaren Endbereiche des rohrförmigen Elements, und, schließlich, Verbringen der Verschlußeinrichtung in die offene Position im gewünschten Moment, um die Durchlässigkeit zu bewirken.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens einen mit durchlässigem Material gefüllten Graben aufweist, in den eines der Enden des rohrförmigen Elements mündet, nachdem die entfernbaren Endbereiche entfernt wurden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen mindestens eines der Endbereiche erfolgt, indem unter Ausschachtfluid ein Graben senkrecht zum zu entfernenden Endbereich mittels eines Ausschachtwerkzeugs ausgebildet wird, welches das gehärtete Fluid oder den gehärteten Schlamm aufreißt und die entfernbaren Endbereiche zerstört, wobei der Graben anschließend mit einem durchlässigen Material derart verfüllt wird, daß er als Wassersammel- oder Wasserverteilungsgraben dient.

10. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 oder 4, das verwendbar ist, wenn die dichte Wand aus einem Material mit hoher mechanischer Festigkeit besteht und eine Sohle oder einen Graben begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist: (a) Ausbilden, unter Ausschachtfluid, einer Ausschachtung (3) nahe und senkrecht zu der herzustellenden dichten Wand, (b) Anordnen eines rohrförmigen Elements (4) in dieser, welches einen beständigen rohrförmigen Mittelbereich (5) aus einem relativ widerstandsfähigen Material, entfernbare verschließbare rohrförmige Endbereiche (7) aus relativ zerbrechlichem Material und eine den Mittelteil vorübergehend verschließenden Einrichtung (9), welche von der Bodenoberfläche durch eine Steuereinrichtung (10) betätigbar ist, aufweist, wobei das Ausschachtfluid härtet oder durch einen härtenden Schlamm ersetzt wird, der ausgehärtet wird, um eine Stange (11) aus gehärtetem Schlamm zu bilden, welche das rohrförmige Element enthält, anschließend (c) Herstellen des Grabens, in dem die dichte Wand (1) gegossen wird, mittels eines Ausschachtwerkzeugs, indem die zuvor erstellte Stange mit dem Ausschachtwerkzeug aufgerissen wird und der der Wand zugewandte entfernbare Endbereich des rohrförmigen Elements zerstört wird, (d) Gießen von Beton in den Graben mit dem Ergebnis, daß das Ende des rohrförmigen Elements nahe der Wand nach dem Härten des Betons im Beton eingeschlossen ist, (e) Ausschachten des Bodens (20) auf der der Stange entgegengesetzten Seite der dichten Wand bis zu einer Tiefe unterhalb des rohrförmigen Elements, (f) Herstellen einer Ausschachtung (12) an dem der dichten Wand abgewandten Ende der Stange, indem mit dem Ausschachtwerkzeug die Stange aufgerissen und der andere entfernbare Endbereich des rohrförmigen Elements zerstört wird, (g) Durchdringen der dichten Wand von der im Schritt (e) freigelegten Seite der Wand an der Stelle, an der sich das rohrförmige Element befindet, um einen Durchlaß (21) zu bilden, der das Lumen des rohrförmigen Elements durch die dichte Wand verlängert, und schließlich (h), im gewünschten Moment, Verbringen der Verschlußeinrichtung (9) in die Öffnungsstellung zum Bewirken der Durchlässigkeit; wobei die Schritte (e) bis (h) in einer anderen Reihenfolge als der genannten ausgeführt werden können.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schritt (f) hergestellte Ausschachtung anschließend mit durchlässigem Material verfüllt wird.

12. Anordnung mit zwei dichten Wänden, die jede eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Elemente der Vorrichtungen durch eine Leitung miteinander verbunden sind.