DEK0017895MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 28. April 1953 Bekanntgemacht am 17. November 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Die im Talsperrenbau bekannten Dammbauweisen sehen als Dichtung allgemein eine Zone aus wenig durchlässigen Bodenmassen oder eine Dichtungswand aus Beton, Metallhäuten oder nachgiebigeren Baustoffen vor. Bezüglich der Lage dieser Dichtungen innerhalb des Dammquerschnittes sind Ausführungen von der wasserseitigen Dichtungshaut bis zum senkrechten Dichtungskern unter der Dammkrone üblich, wobei jeweils der luftseitig der Dichtung verbleibende Dammteil als Stützkörper gegenüber dem in der Dichtungsebene angreifenden Wasserdruck ausreichen muß. Die Rutschsicherheit und die Ausspülsicherheit .gegen auftretende Sickerwassermengen werden durch Schüttung des luftseitigen Stützkörpers aus durchlässigem, homogenem Material oder durch eine filtermäßig aufgebaute Abstufung angestrebt. Dieser Filteraufbau beginnt an der Dichtung mit feinkörnigem Material, das in manchen Fällen von der Dichtung durch eine Drainageschicht zur Abführung und Kontrolle des Sickerwassers getrennt wird, und geht zur luftseitigen Böschung und insbesondere zum Böschungsfuß in mehr oder weniger grobes Steinmaterial über.

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Die für kcrngediehtetc Dämme wesentlich erschwerte Instandsetzung bei Beschädigungen des I )ichtungskörpers führt in der neueren Faltwicklung zur zahlreichen Verwendung geneigter Dichtungen Γ> unmittelbar au der wasserseitigen Dammböschung oder im wassers;-!! ig.'<i Teil des Dammes, wobei die Mehraufwendungen für die größere Dichtungsfläche meist durch F.insparungen au den Schüttmassen zufolge der günstigeren statischen Verhältnisse

in ausgeglichen wei'dcn.

Dem Vorteil, daß Schäden an der Dichtung bessiT zugänglich und deshalb leichter zu beheben sind, sieht hierbei das Risiko gegenüber, dali Beschädigungen der Dichtungslläclie durch dynamische oder sonstige mechanische !Einwirkungen {/.. IS. Luftaugr jHC) schneller entstehen und Ausmalte annehmen können, die bei einer nur für normale· Bctriehsfällc bemessenen Ausspülsicherheit dos Dammes zu seiner schnellen und vollkommenen

an Zerstörung führen würden. Dies gilt in gleicher Weise für homofon geschüttet!· Däninu· wie für Dämme mit iiltermaliigem Aufbau, da bei den letzteren die unmittelbar an die eigentliche Dichtung aiischlielieiuk-n feinkörnigen Schichten bei einer

α,¹; tcilweiscn Zerstörung der Dichtung ebenfalls beschädigt werden können. Die durch eine solche Schadenstelle eintretende große Wassermenge durchdringt nach Überlastung vorhandener Drainagen den Damm in breiten Strömungen und s])ült ihn, von der l.uftseite beginnend, durch rückschreiteude Erosion aus, nachdem sich dort die Stromlinien stark konzentriert haben und das kritische (iefälle überschritten worden ist.

FiTuidungsgeniäß wird, insbesondere bei wasserseili^ gedichteten Dämmen, der Dannnkörper und sein I >rainagesvstem ähnlich den bekannten Anlagen so ausgeführt, dall Sickerwassermengen, die durch normale I nidiehtigkciten eingedrungen sind, wif auch der grollte Ti'il des eingetretenen Regen-

/|o wass<'rs auf möglichst kurzem Wege zu einer durchlässigeren Schicht an der Dammsohle und von dort aus zur l.uftseite abgeführt werden. Abweichend von den bekannten Ausführungen wird jedoch der homogene oder lilterartige Aufbau des

4.^rj Danmiköi pers in dem ganzen Talquerschnitt durch eine Zone feinkörnigeren Materials (Bremszoiie) unterbrochen, die zwar das anfallende Regenwasser nach unten absickern laut, jedoch einer Durchströiniing mit größeren (icschwindigkeiten einen gegenüber den Naehbarzonen wesentlich erhöhten Widerstand entgegensetzt, Fine Rutschgefahr in dieser feinkörnigeren Zone und z. B. bei (ierölldämmeii eine Störung des homogenen Aufbaus läßt sich notfalls dadurch vermeiden, dall möglichst grobes

5S Sl<'iimiatorial, insbesondere Bruchsteine, darin eingerüttelt werden (Steingerüst).

Statt einer auf !'"ilterzonen aufgebauten Bremszone kann diese auch aus vorgefertigten Betonkörpern, bitumen- oder kuustharzgebundcnen Kör-

Oo pern gebildet werden. Sie wird dann mit Fortschreiten der Dammschüttung hochgeführt und erhält wasserseitig, je nach Kornzus.'immensetzunfi des Stützkörpers unter Umständen auch luftseititi.

ein Mischfilter. Auch für diese Filterzonen läßt sich die Rutschsicherheit durch Einrütteln eines Steinj^erüstes erhöhen.

Die Bremszone wird erlindun^s^emäü innerhalb des Damniquerschnittes so weit zur Luftseite verlegt, daß der von dort bis zur luftseitigen Böschung vorhandene Reststützkörper im Falle einer Zerstörung der [lauptdichtung gegenüber dem an der Bremszone angreifenden hydrostatischen bzw. hydrodynamischen Druck bei Vollstau oder bei einer betrieblich noch vertretbaren Dauerabsenkung standsicher bleibt. Das Wasser, das die Bremszonc durchdringt, wird zweckmäßig durch Drainagcschichten an ihrer Luftseite, die aus Schüttmassen mit großen Poren bestehen, zur Dammsohlc abgeführt.

Gegenüber der in oder auf der Wasserscitc des Dammes befindlichen Ilauptdichtung bleibt die Bremszone möglichst unabhängig, wobei sich der Abstand mit wachsender Tiefe vergrößert. Hierdurch wird die Möglichkeit gleichzeitiger Zerstörungen der Ilauptdichtung und des Bremskörpers, insbesondere in größerer Tiefe, stark vermindert.

Zur Abführung des im Nornialbetricb anfallenden Sickerwassers werden erfindungsgemäü in oder unter der Bremszone an der Dammsohle auf ganzer go Breite oder nur teilweise Entwässerungsvorrichtiuigen, z. B. Drainagedurchlässe (Rigolen, Sickerwasserrohre od. ä.), angeordnet. Ihre Leistungsfähigkeit und Yorflutverhältnisse müssen jedoch so bemessen sein, daß auch bei Vollstau au der Wasserseite der Bremszone die erhö'hte Durchllußmenge den Dammlluß nicht ausspülen kanu.

Der erfmdungsgcmäße Aufbau des Dammes gibt die Möglichkeit, alle baulichen und betrieblichen Vorteile einer wasserseitigen Dichtung ohne das Risiko einer völligen Dammzerstörung bei größeren Beschädigungen der Dichtung wahrzunehmen. Tritt durch eine solche Schadenstelle in der Dichtung eine größere Wassermenge, die die Leistungsfähigkeit der unter der Bremszonc zur Luftseite führenden FntwässerungsvoiTichtungen wesentlich überschreitet, in den Raum zwischen Dichtung und Bremszone ein, so füllt sich dieser entsprechend seinem Porenvolumen und dem jeweiligen Wasserüberschuß gegenüber der Abllußleistung der F.ntw ässerungsvorriclitungen auf. Dies führt bei größeren Wassermengen zu einer Verminderung des Druckgefälles an der Schadenstelle und damit der Durchflußmenge, bis sich schließlich ein Gleichgewichtszustand mit einer der Leistungsfähigkeit der lint-Wässerungsvorrichtungen und der Durchlässigkeit der Breniszone entsprechenden geringeren Durchflußmenge einstellt. Für diesen nahezu konstanten Fließ Vorgang stellt nicht mehr die Schadenstelle in der Dichtung den entscheidenden Durchflußquerschnitt dar. Die maximale Durchflußmenge wird durch die Bremszone und die Entwässcrungsvorrichtungen bestimmt, die erfindungsgemäß so zu bemessen sind, daß durch die in solchem Falle auftretenden Durchflußiuengen eine Zerstörung des Dammes nicht mehr erfolgen kann.

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Die endgültige Wiederherstellung des Dammes

wird insbesondere bei wasserseitigen Dichtungen keine grundsätzlichen Schwierigkeiten bereiten und braucht, da keine unmittelbare Zerstörungsgefahr besteht, in der zeitlichen Abwicklung nur auf die betrieblichen Erfordernisse abgestimmt zu werden.

Neben dieser besonderen Eignung für Dämme

mit Dichtungen auf oder in der Wasserseite kann eine solche Bremszone erfhidungsgemäß auch für

ίο kerngedichtete Dämme die Zerstörungssicherheit wesentlich erhöhen, wenn der Dammquerschnitt einen entsprechenden Sicherheitsabstand zwischen Dichtung und Bremszone und luftseitig davon einen ausreichenden Stützkörper zuläßt.

Für Dämme mit den üblichen Kronenbreiten rücken Dichtung und Bremszone an der Dammkrone zwangläufig näher zusammen. Hier würde die Gefahr einer gemeinsamen Zerstörung bestehen. Dem ist erfindungsgemäß durch eine kappenartige Verbreiterung der Bremszone Rechnung zu tragen. Der vorher dargelegte Erfindungsgedanke läßt es auch zu, daß die Bremszone wasserundurchlässig, zumindest nahezu wasserdicht mit entsprechendem Anschluß an die dichte Talsohle ausgebildet wird, wobei ein oder mehrere Fensterdurchbrüche im Bereich der Talsohle als Entwässerungsvorrichtungen dienen. Durch die Fenster findet die gesammelte Abfuhr der normal anfallenden Sickerwässer und des z. B. infolge einer Verletzung der Oberflächendichtung eingedrungenen Wassers statt. Solch ein Fensterdurchlaß kann z. B. als Stollen aus Mauerwerk, Beton oder Stahlbeton oder als Rohrleitung in bekannter Art ausgeführt werden. Wasserseitig beginnt der Durchlaß in einer filtermäßig aufgebauten Sickerzone, die vor der Bremszone und besonders im Bereich der Talsohle stärker entwickelt ist und deren Aufgabe es ist, das eingedrungene Wasser zu fassen.

Darüber hinaus ist es noch möglich, die Wasserabfuhr in den als Fenster ausgebildeten Entwässerungsvorrichtungen durch Regelvorrichtungen zwischen einem Minimum und Maximum zu steuern. Dies kann z. B. mittels eines an der Talsohle angeordneten, begehbaren Stollens erfolgen, dem wasserseitig die entsprechend ausgedehnte filterartig aufgebaute Sickerzone vorgelagert ist, in der die abzuführende Wassermenge in Rohrleitungen gefaßt wird. Die Rohre leiten in diesem Falle das Wasser dem Stollen zu, von wo es, zweckmäßigerweise in einem Kanal oder Rohr gesammelt, durch die luftseitige Dammsohle nach außen abgeführt wird. In die Rohrleitungen, sind Regelorgane, z. B. Schieber bekannter Bauart, eingebaut, womit die Steuerung der Wasserabfuhr getätigt werden kann.

In der Zeichnung sind drei Beispiele zur Erfindung wiedergegeben.

Fig. ι zeigt einen Querschnitt durch einen Staudamm mit Dichtung 1 auf der AVasserseite. Die wesentlichen Dammschüttmassen 2 und 3 sind je nach den Eigenschaften des verfügbaren Materials in· üblicher Weise homogen oder abgestuft aufgebaut und können eine beliebig große Durchlässigkeit besitzen. Die Bremszone 4 ist erfindungsgemäß so eingefügt, daß luftseitig ein ausreichender Stützkörper verbleibt. Sie erhält in diesem Beispiel eine kappenartige Verbreiterung 5, um bei größeren Zerstörungen ein starkes Durchströmen des Dammteiles an der Dammkrone und damit eine Verbindung zwischen dem Oberwasser und der luftseitigen Schüttung mit einem Überspülen der Luftseite und schließlich die Auflösung des Dammes zu verhindern. Das von der Wasserseite anfallende normale Sickerwasser wird in diesem Beispiel erfindungsgemäß mit einem Drainagesystem als Entwässerungsvorrichtung 6 in bekannten Ausführungen durch die Bremszone 4 oder unter ihr hinweg in die grobkörnige Sickerschicht 7 oder Drainagerohre überführt, die außerdem im Schadensfalle das durch die Bremszone 4 anfallende Sickerwasser unschädlich zur Luftseite abzuleiten haben. Der von Sickerströmungen am stärksten beanspruchte luftseitige Dammfuß 8 wird' aus gröberem Material hergestellt.

Fig. 2 zeigt den für die Lage der Hauptdichtung üblichen anderen Grenzfall als lotrechte Dichtungswand 1. Die Bremszone 4 ist durch eine durchlässigere Schüttung 2, die erfmdungsgemäß einen ausreichenden Sicherheitsabstand herzustellen hat, davon getrennt. Sie kann als zusätzliche Sicherung in der Krone ebenfalls eine Verbreiterung 5 erhalten. Die Luftseite ist ähnlich wie in Fig. ι in eine Sickerschicht 7 und die normale Dammschüttung 3 unterteilt, während die Wasserseite 9 üblicherweise einen filtermäßigen Aufbau erhält, damit bei Stauabsenkung keine Rutschungen zufolge Strömungsdruck auftreten.

In Fig. 3 ist zu einer wasserundurchlässig ausgebildeten Bremszone 4 eine der möglichen Formen für den Anschluß an die Talsohle 10 dargestellt. In diesem Beispiel wird die dichte Ebene der Bremszone 4 durch die Wandung eines begehbaren Stollens 11 bis zum Einbinden in die Talsohle 10 fortgesetzt. Das eingedrungene Wasser sammelt sich wasserseitig der Bremszone 4 und insbesondere an der Dammsohle in einer Filterzone 12, die vor allem dann als besonderer Teil des Dammkörpers auszubilden ist, wenn die übrigen Schüttmassen 2 zwischen Dichtung und Bremszone 4 nicht die hierfür erforderliche Durchlässigkeit besitzen. Den Entwässerungsvorrichtungen 6 entspricht in diesem Falle folgende Anordnung: Innerhalb der Filterzone 12 wird das Wasser durch Sickerrohre bekannter Art 13 entnommen, an Einzelpunkten zusammengeführt und dort mit fensterartigen Rohrdurchbrüchen durch die Wandung des Stollens 11 einem Sammelrohr oder -kanal 15 in dem begehbaren Stollen zugeführt. Die Entwässerungsvorrichtungen 6 können Regeleinrichtungen 14 bekannter Art erhalten, mit denen sich die Wasserabfuhr erforderlichenfalls drosseln läßt. Das im Stollen gesammelte Wasser wird durch einen oder mehrere Kanäle oder Rohre 16, die je nach den sonstigen Betriebserfordernissen ebenfalls in begehbaren Stollen untergebracht werden können, durch den luftseitigen Dammfuß in das Unterwasser abgeführt.

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Claims (10)

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   Je nach den örtlichen Gegebenheiten kann in anderen !'"allen eine unmittelbare Fortsetzung der als Fensterdurchbrüelie ausgebildeten einzelnen Entwässeruiigsvorriclituiigcn G bis zum luftseitigen )amniful.i, ohne Zwischenschalten eines Stollens mit Sammelkaual, zweckmäßig sein.

   PATIiNTANSlMt(IClIE:
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   i. Staudamm für Talsperren, dadurch gekennzeichnet, dal.! luftseitig von der Dichtung (i) in der ganzen Breite des Talquerschnittes mindestens bis zur Höhe des Stauzieles eine Brcmszone (4) in geneigter oder senkrechter Lage angeordnet ist, die eine geringere Durchlässigkeit als die zwischen ihr und del' Dichtung (1) eingebrachten Dainminassen (2) besitzt und die zusammen mit ihrer

   ao luftseitigen I linterfüllung (3, 7 und8) als Stützkörper gegenüber dem in der vorgesehenen Stauhöhe unmittelbar angreifenden Wasserdruck ausreicht.
2. 2. Staudamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremszone als mehrstufiger Filter oder als Mischfilter aufgebaut ist, dessen Durchlässigkeit (K-Wert) durch entsprechenden Anteil von fein- bzw. feinstkörnigen Bilden den jeweils gestellten Forderungen angepaßt wird.
3. 3. Staudamm nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bremszone ein Steingerüst zur Erhöhung der Rutschsicherheit und F.rzielung eines möglichst homogenen I )amnikörpers eingerüttelt ist.
4. 4. Staudamm nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterbaustoffe, aus denen sich die Bremszone aufbaut, zur Steigerung de.s Zusammenhaltes bzw. zur Sen-

   •10 kung der Wasserdurchlässigkeit mit Bitumen,

   Kunststoff verbindungen (Polymerisaten) oder sonstigen Dichlungsstoffen, deren Lösungen oder Emulsionen vermischt oder durch nachträgliche Fiiipressuiig dieser Stoffe behandelt sind.
5. 5. Staudamm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brcmszone (4) in ihrem oberen Teil· eine Verbreiterung (5) besitzt.
6. 6. Staudamm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Entwässerungsvorrichtungen (6) in oder unter der Bremszone (4) für das im normalen Betrieb wasserseitig der Bremszone auftretende und abzuführende Sickerwasser angeordnet sind, deren größte Durchflußleistung jedoch bei Vollstau unmittelbar wasserseitig der Brcmszone unterhalb eines Grenzwertes bleibt, der zur Ausspülung des Dammes von der Luftscitc her führen kann.
7. 7. Staudamm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brcmszone (4) völlig oder nahezu wasserdicht ausgebildet und dicht an die Talsohle angeschlossen ist, wobei die Entwässcrungsvorrichtungen (6) als einzelne Fensterdurchbrüche der Bremszone (4) ausgebildet sind.
8. S. Staudamm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremszone (4) wasserseitig unmittelbar, insbesondere an der Talsohle, ein mehrstufiger Filter oder Mischfilter

   (12) vorgelagert ist, in dem nach bekannter Art das abzuführende Wasser in Rohrleitungen

   (13) gefaßt und gesammelt in einem Kanal oder Stollen (15, 16) durch den Dammfuß schadlos abgeführt wird.
9. 9. Staudamm nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder ein 'Feil der Entwässerungsvorrichtungen (6) mit Regelein· richtungen (14) versehen sind, mit denen die Wasserabfuhr zwischen einem Minimum und Maximum gesteuert werden kann.
10. 10. Verfahren zur Herstellung eines Staudammes nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremszone (4) aus vorgefertigten Betonkörpern, vorgefertigten bitumen- oder kunstharzgebundenen Körpern gebildet und mit Fortschreiten der Dammschüttung unter gleichzeitiger wasserseitiger oder beidseitiger Beigabe eines Filters hochgeführt wird, in dem gegebenenfalls zur Erhöhung der Rutschsicherheit und zur Erzielung einer möglichst homogenen Dammschüttung ein Steingerüst eingerüttelt wird.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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