EP0235353A2 - Bruchsicherung an einer Schlitzwand - Google Patents
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- EP0235353A2 EP0235353A2 EP86112600A EP86112600A EP0235353A2 EP 0235353 A2 EP0235353 A2 EP 0235353A2 EP 86112600 A EP86112600 A EP 86112600A EP 86112600 A EP86112600 A EP 86112600A EP 0235353 A2 EP0235353 A2 EP 0235353A2
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D19/00—Keeping dry foundation sites or other areas in the ground
- E02D19/06—Restraining of underground water
- E02D19/12—Restraining of underground water by damming or interrupting the passage of underground water
- E02D19/18—Restraining of underground water by damming or interrupting the passage of underground water by making use of sealing aprons, e.g. diaphragms made from bituminous or clay material
Definitions
- the invention relates to a diaphragm wall for sealing liquid-carrying and / or gas-carrying layers of earth, a slot being made in the soil and filled with sealing material, a plastic material being introduced into the earth slot as sealing material, a sealing membrane being lowered therein, and the plastic material preferably being added and / or mixture proportions of cement is solidified.
- the other remedial concept involves encapsulating the soil.
- An essential part of this encapsulation is a diaphragm wall that surrounds the contaminated area.
- This diaphragm wall can be supplemented with a horizontal seal. With the horizontal seal underneath the contaminated soil and a cover provided at the top there is a complete encapsulation.
- the horizontal seal below the contaminated area can be formed by natural, dense layers of soil. Clay layers are particularly suitable for this.
- the horizontal seal can also be brought about by an artificial seal. Such seals can, for. B. bring under mining undercutting of the contaminated area.
- a vertical seal can also be useful without a cover if contaminated water or the ingress of groundwater by pumping and / or pressing water are prevented.
- the invention is based on the knowledge that an intervention in the water balance in the area of the earth slots leads to a change in the soil mechanics and, as a result, to more or less large settling movements. As soon as the soil on one side or the other of the diaphragm wall dries, corresponding voids are created in the layers of the earth, which previously had significant amounts of water, which easily lead to strong settling movements.
- a diaphragm wall can be subjected to bending.
- the diaphragm wall cannot adapt to this if the bentonite slurry has been solidified by adding cement. Without reinforcement with structural steel or the like, the solidified diaphragm wall must break.
- the plastic material usually has an amazing elongation, e.g. B. 500 to 600%.
- the high elongation of the plastic material will nevertheless not be sufficient in most cases, since the sealing membrane is clamped on both sides of the break point by the solidified bentonite and only a few millimeter wide strips of the sealing membrane have to bridge a slightly several centimeter wide break point.
- the plastic waterproofing membrane is particularly sensitive when it is subjected to shear at the break point of the diaphragm wall.
- the sealing sheet has an at least detachable protective layer and / or a sliding layer on at least one side and / or predetermined breaking points are provided in the diaphragm wall and / or joints in the diaphragm wall.
- the protective layer offers a particularly advantageous solution.
- the protective layer is formed by a fleece and / or a fabric and / or rubber shot mats.
- fibers and / or threads made of polyester and / or polypropylene and / or polyethylene can be used.
- the fleece the fibers or threads lie in disorder, while the fabric differs from them by the systematic arrangement of the threads. The systematic arrangement gives the fabric greater strength than the fleece.
- Nonwovens are known in connection with plastic waterproofing membranes, but they are glass nonwovens. Glass fleece would not be suitable as a protective layer here, since the glass fibers would break at the breaking point of a diaphragm wall under the expected load. In that the nonwovens and fabrics according to the invention hold the diaphragm wall together at the breaking point, they have a function similar to that of a steel mesh as reinforcement in a concrete wall. i
- the nonwovens and fabrics according to the invention are preferably detachably attached to the plastic sealing membrane. This facilitates the introduction of the fleece or fabric.
- the nonwoven or fabric according to the invention is preferably laid together with the waterproofing membrane. A completely loose laying of the fleece or fabric in relation to the waterproofing membrane can also be considered. A connection between the fleece or fabric and the sealing membrane, however, simplifies assembly and reduces the effort required for this.
- the fleece or fabric is attached to the sealing membrane, the fleece or fabric is forcibly carried along when the sealing membrane is gripped and assembled. No separate equipment has to be purchased for the existing equipment for the introduction of the waterproofing membrane.
- the at least detachable connection between the waterproofing membrane and the protective layer - this also includes the loose laying of the protective layer relative to the waterproofing membrane - ensures that the material of the waterproofing membrane continues to flow to the breaking point if the diaphragm wall breaks. Then the high elasticity of the waterproofing membrane comes into play over a large part of the total length of the waterproofing membrane.
- plastic webs have a low sliding resistance, while polyethylene, for example, has a friction factor that decreases with increasing pressure, ie. H. the clamping of the waterproofing membrane in the solidified bentonite only slightly counteracts the flow process according to the invention towards the breaking point.
- a minimum strength is provided for the protective layer.
- the strength of the protective layer formed by fleece or fabric is determined by its weight. Sufficient strength is already given at 500 g / m 2 . The upper limit of the necessary strength is likely to be for nonwovens or fabrics with 2,000 g / m 2 .
- the releasable connection between the protective layer and the sealing sheet according to the invention is preferably brought about by gluing. Adhesive dots are sufficient. Their number is between 0.5 and 2.5 / m 2 with a diameter of 5 to 25 mm.
- An alternative to the protective layer according to the invention is formed by a lubricant laminated onto the sealing membrane.
- the lubricant only promotes the flow of material of the waterproofing membrane, but does not have the reinforcement-like function of the protective layer according to the invention.
- a further alternative is given according to the invention with predetermined breaking points in the diaphragm wall, at which the sealing membrane is provided with a thickening.
- the predetermined breaking point arises from the formation of a weak point on the diaphragm wall. In the event of a break at this weak point, significantly more material is then available for an expansion of the waterproofing membrane than at other points, i. H.
- a joint with a multiple of the width of other joints can form at breaking points before the waterproofing membrane breaks.
- the thickening is formed by a hollow profile. With sufficiently large dimensions of the thickening or the hollow profile, a predetermined breaking point inevitably arises at these points in the diaphragm wall without additional Measures, since the material thickness of the diaphragm wall has been reduced considerably.
- the hollow profile provides additional security against shearing off of the waterproofing membrane, in that the breaking edges which possibly cause the shearing action are at a distance corresponding to the external dimension of the hollow profile, i.e. H. Before a shear effect occurs, the broken diaphragm wall must have shifted by this amount at the breaking point transversely to the diaphragm wall plane.
- the thickening or the hollow profile is put together with the connection point between two sealing sheets if the diaphragm wall is manufactured in sections.
- one-piece or welded joint profiles can also be used with the membrane.
- Fig. 1 shows a horizontal section through a diaphragm wall according to the invention.
- the diaphragm wall is in soil 1 and has a depth of 30 m.
- the diaphragm wall is formed by bentonite 2 and a sealing membrane 3, which is provided on both sides with a protective layer 4.
- the sealing membrane 3 consists of a high-pressure polyethylene or an ethylene copolymer.
- the fabric fibers of the fabric protective layers 4 made of polyethylene or polyamide 2 enclose the sealing sheet with the two protective layers 4 and are solidified as a result of a cement admixture.
- Adhesive points 5 are provided between the fabric protection layers 4 and the sealing membrane 3.
- the number of glue points is 1 / m 2 .
- the diameter is 10 mm.
- the glue was created by hot gluing.
- the fabric protection layers have a basis weight of 1,000 g / m 2 , the waterproofing membrane has a thickness of 3 m ⁇ .
- the sealing sheet 6 is provided at intervals with a hollow profile 7. Due to its large dimensions, the diaphragm wall solidified by cement is reduced in its material thickness in such a way that setting movements which load the diaphragm wall transversely to the diaphragm wall plane lead to a break in the region of the hollow profile 7. The hollow profile deforms in the resulting fracture gap without tearing. This keeps the seal.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schlitzwand zur Abdichtung flüssigkeitsführender und/oder gasführender Erdschichten, wobei in das Erdreich ein Schlitz eingebracht und mit Dichtungsmaterial verfüllt wird, wobei als Dichtungsmaterial ein plastisches Material in den Erdschlitz eingebracht, darin eine Abdichtungsbahn abgesenkt wird und das plastische Material vorzugsweise durch Zugabe und/oder Mischungsanteile von Zement verfestigt wird.
- In der Bundesrepublik Deutschland und anderen Industrieländern gibt es eine Vielzahl kontaminierter Standorte. Dabei handelt es sich z. B. um Mülldeponien, Raffinerien, Altölentsorger, Tankstellen, Kokereien. Für die Sanierung derartiger Flächen gibt es verschiedene Konzepte. Diese Konzepte gliedern sich im wesentlichen in zwei Hauptgruppen. Die eine sieht eine Dekontaminierung des Erdreiches vor. Die Dekontaminierung kann in situ erfolgen, aber auch durch Aushub des Erdreiches und dessen Dekontaminierung in einer mobilen oder stationären Anlage.
- Das andere Sanierungskonzept sieht eine Einkapselung des Erdreiches vor. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Einkapselung ist eine Schlitzwand, welche den kontaminierten Bereich umgibt. Diese Schlitzwand kann durch eine Horizontalabdichtung ergänzt werden. Mit der Horizontalabdichtung unterhalb des kontaminierten Erdreiches und einer oben vorgesehenen Abdeckung ergibt sich eine vollständige Einkapselung.
- Die Horizontalabdichtung unterhalb des kontaminierten Bereiches kann durch natürliche, dichte Bodenschichten gebildet werden. Dazu sind insbesondere Tonschichten geeignet. Die Horizontalabdichtung kann aber auch durch eine künstliche Dichtung herbeigeführt werden. Derartige Dichtungen lassen sich z. B. unter bergmännischer Unterfahrung des kontaminierten Bereiches einbringen.
- Sie können aber auch durch Bohrungen und/oder das Einpressen und/oder Einziehen von Dichtungselementen bzw. Dichtungsbahnen hergestellt werden.
- Vertikalabdichtungen in Form von Schlitzwänden können aber auch ohne Horizontalabdichtung unterhalb des kontaminierten Bereiches vorkommen. Dann ist der kontaminierte Bereich z. B. nicht grundwassergefährdet und mit einer Abdeckung gegen eindringendes Oberflächenwasser versehen. Das Oberflächenwasser würde zu einer Auslaugung bzw. Lösung der schädlichen Stoffe und deren Weitertragen in das Grundwasser und das umgebende Erdreich führen.
- Auch ohne Abdeckung kann eine Vertikalabdichtung sinnvoll sein, wenn ein Abfließen kontaminierter Wässer bzw. das Eindringen von Grundwasser durch Abpumpen und/oder Verpressen von Wasser verhindert werden.
- Herkömmliche Schlitzwände werden in Abschnitten hergestellt. Dabei kann man sich auf die Verfüllung der Erdschlitze mit Bentonit oder dergleichen Materialien beschränken, wenn keine besonders hohen Anforderungen an die Abdichtung gestellt werden. Bei höheren Anforderungen an die Abdichtung wird in das plastische Dichtungsmaterial (Bentonit) eine zusätzliche Abdichtung abgesenkt. Dazu eignen sich Spundbohlenwände. Es ist aber auch seit langem bekannt, Abdichtungsbahnen aus Kunststoffmaterial in die Erdschlitze abzusenken. Bisher konnten sich derartige Systeme jedoch in der Praxis nicht durchsetzen.
- Das wird auf die unterschiedlichen Festigkeiten von Spundbohlenwänden gegenüber Abdichtungsbahnen aus Kunststoffmaterial zurückgeführt.
- Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bereits ein Eingriff in den Wasserhaushalt im Bereich der Erdschlitze zu einer Änderung der Bodenmechanik und im Verfolg dessen zu mehr oder weniger großen Setzbewegungen führt. Sobald das Erdreich an der einen oder anderen Seite der Schlitzwand trocken fällt, entstehen in den Erdschichten, die vorher wesentliche Wasseranteile hatten, entsprechende Hohlräume, die leicht zu starken Setzbewegungen führen.
- Setzbewegungen finden ohne Änderung des Wasserhaushaltes auch in Bergschadensgebieten statt.
- Aufgrund der Setzbewegung kann eine Schlitzwand auf Biegung belastet werden. Dem kann sich die Schlitzwand nicht anpassen, wenn die Bentonitschlempe durch Zugabe von Zement verfestigt worden ist. Ohne eine Armierung mit Baustahl oder dergl. muß es dann zu einem Bruch der verfestigten Schlitzwand kommen.
- Zwar hat das Kunststoffmaterial in der Regel eine erstaunliche Dehnung, z. B. 500 bis 600 %. Die hohe Dehnung des Kunststoffmaterials wird gleichwohl in den meisten Fällen nicht ausreichend sein, da die Abdichtungsbahn beiderseits der Bruchstelle vom verfestigten Bentonit eingespannt ist und nur wenige Millimeter breite Streifen der Abdichtungsbahn eine leicht mehrere Zentimeter breite Bruchstelle überbrücken müssen.
- Besonders empfindlich ist die Kunststoffabdichtungsbahn, wenn sie an der Bruchstelle der Schlitzwand auf Abscherung belastet wird.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für die oben beschriebenen Belastungsfälle eine Vorsorge zu treffen. Dies wird nach der Erfingung dadurch erreicht, daß die Abdichtungsbahn mindestens einseitig eine zumindest lösbare Schutzlage und/oder eine Gleitschicht aufweist und/oder Sollbruchstellen in der Schlitzwand und/oder Fugen in der Schlitzwand vorgesehen sind.
- Eine besonders vorteilhafte Lösung bietet die Schutzlage. Die Schutzlage wird durch ein Vlies und/oder ein Gewebe uand/oder Gummischrotmatten gebildet. Dazu können Fasern und/oder Fäden aus Polyester und/oder Polypropylen und/oder Polyethylen verwendet werden. Im Vlies liegen die Fasern oder Fäden ungeordnet, während sich davon das Gewebe durch systematische Anordnung der Fäden unterscheidet. Die systematische Anordnung gibt dem Gewebe eine größere Festigkeit als dem Vlies.
- Vliese sind zwar im Zusammenhang mit Kunststoffabdichtungsbahnen bekannt, dabei handelt es sich aber um Glasvliese. Glasvlies wäre hier als Schutzlage nicht geeignet, da die Glasfasern bei der zu erwartenden Belastung an der Bruchstelle einer Schlitzwand brechen würden. Indem die erfindungsgemäßen Vliese und Gewebe die Schlitzwand an der Bruchstelle zusammenhalten, haben sie eine ähnliche Funktion wie ein Baustahlgewebe als Armierung in einer Betonwand. i
- Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Vliese und Gewebe lösbar mit der Kunststoffabdichtungsbahn befestigt. Das erleichtert die Einbringung des Vlieses bzw. Gewebes. Das erfindungsgemäße Vlies bzw. Gewebe wird vorzugsweise zusammen mit der Abdichtungsbahn verlegt. Dabei kommt zwar auch eine vollständig lose Verlegung des Vlieses bzw. Gewebes gegenüber der Abdichtungsbahn in Betracht. Eine Verbindung zwischen Vlies bzw. Gewebe und Abdichtungsbahn erleichtert jedoch die Montage und verringert den dazu erforderlichen Aufwand. Bei einer Befestigung des Vlieses bzw. Gewebes an der Abdichtungsbahn wird das Vlies bzw. Gewebe zwangsweise mitgeführt, wenn die Abdichtungsbahn erfaßt und montiert wird. Zu den ohnehin vorhandenen Gerätschaften für die Einbringung der Abdichtungsbahn müssen keine gesonderten Gerätschaften angeschafft werden.
- Die zumindest lösbare Verbindung zwischen Abdichtungsbahn und Schutzlage - das schließt auch die lose Verlegung der Schutzlage gegenüber der Abdichtungsbahn ein - gewährleistet bei einem Bruch der Schlitzwand ein Nachfließen von Material der Abdichtungsbahn zur Bruchstelle hin. Dann kommt die hohe Dehnfähigkeit der Abdichtungsbahn über einen großen Teil der Gesamtlänge der Abdichtungsbahn zum Tragen. Zugleich ist von Vorteil, daß Kunststoffbahnen einen geringen Gleitwiderstand besitzen, Polyethylen beispielsweise einen mit zunehmendem Druck geringer werdenden Reibungsfaktor, d. h. die Einspannung der Abdichtungsbahn in dem verfestigten Bentonit wirkt dem erfindungsgemäßen Fließvorgang zur Bruchstelle hin nur geringfügig entgegen.
- In weiterer Ausbildung der Erfingung ist eine Mindestfestigkeit für die Schutzlage vorgesehen. Die Festigkeit der durch Vlies oder Gewebe gebildeten Schutzlage wird durch deren Gewicht bestimmt. Eine ausreichende Festigkeit ist bereits bei 500 g/m2 gegeben. Die Obergrenze notwendiger Festigkeiten liegt voraussichtlich bei Vliesen oder Geweben mit 2 000 g/m2.
- Die erfindungsgemäße lösbare Verbindung zwischen Schutzlage und Abdichtungsbahn wird vorzugsweise durch Klebung herbeigeführt. Ausreichend sind Klebepunkte. Ihre Anzahl liegt zwischen 0,5 und 2,5/m2 bei einem Durchmesser von 5 bis 25 mm.
- Eine Alternative zu der erfindungsgemäßen Schutzlage wird durch ein der Abdichtungsbahn aufkaschiertes Gleitmittel gebildet. Das Gleitmittel fördert lediglich das Nachfließen von Material der Abdichtungsbahn, besitzt jedoch nicht die armierungsähnliche Funktion der erfindungsgemäßen Schutzlage.
- Eine weitere Alternative ist nach der Erfindung mit Sollbruchstellen in der Schlitzwand gegeben, an denen die Abdichtungsbahn mit einer Verdickung versehen ist. An der Verdickung, welche die Form einer Wulst haben kann, besteht ein hohes Materialangebot. Die Sollbruchstelle entsteht durch Ausbildung einer Schwachstelle an der Schlitzwand. Im Falle des Bruches an dieser Schwachstelle steht für eine Dehnung der Abdichtungsbahn dann bedeutend mehr Material zur Verfügung als an anderen Stellen, d. h. an der Bruchstelle kann sich eine Fuge mit einem Vielfachen der Breite sonstiger Fugen an Bruchstellen bilden, bevor die Abdichtungsbahn zerreißt.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verdickung durch ein Hohlprofil gebildet wird. Bei ausreichend großen Abmessungen der Verdickung bzw. des Hohlprofiles entsteht zwangsläufig an diesen Stellen in der Schlitzwand eine Sollbruchstelle ohne zusätzliche Maßnahmen, da dort die Materialstärke der Schlitzwand erheblich verringert worden ist.
- Das Hohlprofil gibt eine zusätzliche Sicherheit gegen Abscheren der Abdichtungsbahn, indem die ggf. die Scherwirkung verursachenden Bruchkanten einen dem äußeren Maß des Hohlprofiles entsprechenden Abstand aufweisen, d. h. bevor es zu einer Scherwirkung kommt, muß die gebrochene Schlitzwand sich um dieses Maß an der Bruchstelle quer zur Schlitzwandebene versetzt haben.
- Wahlweise wird die Verdickung bzw. das Hohlprofil mit der Verbindungsstelle zwischen zwei Abdichtungsbahnen zusammengelegt, wenn die Schlitzwand in Abschnitten gefertigt wird. An diesen Verbindungsstellen können auch mit der Bahn einstückige oder angeschweißte Fugenprofile eingesetzt werden.
- In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
- Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch eine erfindungsgemäße Schlitzwand. Die Schlitzwand befindet sich im Erdreich 1 und besitzt eine Tiefe von 30 m. Die Schlitzwand wird durch Bentonit 2 und eine Abdichtungsbahn 3 gebildet, die beidseitig mit einer Gewebeschutzlage 4 versehen ist. Die Abdichtungsbahn 3 besteht aus einem Hochdruckpolyethylen oder aus einem Ethylencopolymer. Die Gewebefasern der Gewebeschutzlagen 4 aus Polyethylen oder Polyamid 2 umschließen die Abdichtungsbahn mit den beiden Schutzlagen 4 und sind infolge einer Zementzumischung verfestigt.
- Zwischen den Gewebeschutzlagen 4 und der Abdichtungsbahn 3 sind Klebestellen 5 vorgesehen. Die Anzahl der Klebestellen ist 1/m2. Der Durchmesser beträgt 10 mm. Die Klebung ist durch Heißklebung entstanden.
- Die Gewebeschutzlagen haben ein Flächengewicht von 1 000 g/m2, die Abdichtungsbahn eine Dicke von 3 mτ.
- Im Falle eines Bruches der Schlitzwand werden die Bruchenden durch die Gewebeschutzlagen aneinandergehalten bzw. wird verhindert, daß an der Bruchstelle ein übermäßiger Spalt entsteht. Zugleich lösen sich die Klebestellen 5 infolge der auf die Abdichtungsbahn 3 wirkenden Zugkräfte. Die Abdichtungsbahn kann sich dann über eine relativ große Länge dehnen und so den an der Bruchstelle entstandenen Spalt überbrücken ohne die Dichtwirkung zu verlieren.
- Nach Fig. 2 ist die Abdichtungsbahn 6 in Abständen mit einem Hohlprofil 7 versehen. Aufgrund seiner großen Abmessungen ist die durch Zement verfestigte Schlitzwand in ihrer Materialstärke derart verringert, daß Setzbewegungen, welche die Schlitzwand quer zur Schlitzwandebene belasten, im Bereich des Hohlprofiles 7 zu einem Bruch führen. Das Hohlprofil verformt sich in dem entstehenden Bruchspalt ohne zu zerreißen. Damit bleibt die Abdichtung gewahrt.
Claims (11)
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| DE19863607525 DE3607525A1 (de) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | Bruchsicherung an einer schlitzwand |
| DE3607525 | 1986-03-07 |
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Country Status (3)
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