EP0982470A2 - Verfahren zum Bau eines Brunnens - Google Patents

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EP0982470A2
EP0982470A2 EP99116315A EP99116315A EP0982470A2 EP 0982470 A2 EP0982470 A2 EP 0982470A2 EP 99116315 A EP99116315 A EP 99116315A EP 99116315 A EP99116315 A EP 99116315A EP 0982470 A2 EP0982470 A2 EP 0982470A2
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EP
European Patent Office
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bore
strand
filter
vertical shaft
vertical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99116315A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0982470A3 (de
Inventor
Armin Brannath
Helmut Dipl.-Ing. Derwand
Ingo Dr. Sass
Herbert Dipl.-Ing. Schwanfelder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FlowWaste GmbH
Original Assignee
FlowWaste GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FlowWaste GmbH filed Critical FlowWaste GmbH
Publication of EP0982470A2 publication Critical patent/EP0982470A2/de
Publication of EP0982470A3 publication Critical patent/EP0982470A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/30—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells
    • E21B43/305—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells comprising at least one inclined or horizontal well
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02—Subsoil filtering

Definitions

  • the invention relates to a method for building a well, one vertical shaft and at least one extending in the horizontal direction, in the shaft has a terminating socket strand.
  • the bottom of the shaft is concreted. Be from the shaft then through openings in the shaft wall in a star shape horizontal bores are driven with drill pipes. In these drill pipes then insert the filter pipes, then the drill pipes are removed. With the Preussag process the filter tubes are additionally covered with a gravel coat surround.
  • a filter strand pull-in unit is consisting of a filter string and a outer cladding tube is retracted. After moving in the outer cladding tube of the filter strand pull-in unit is removed. The filter strand pull-in unit is over full pipes to a removal device standing on the surface connected in which the for the extraction of groundwater, of the backwater or soil air pumps, suction devices, Vacuum generator or the like are housed.
  • the horizontal bores can have a curved course and the individual filter strands can have a length of have up to 500 m.
  • the disadvantage of this is known To look at procedures, the water production from a maximum suction head of the pumps exceeding the depth Installation of a pump in each individual filter train requires the comparatively small diameter of the filter tubes of the filter strand significantly increases the delivery rate restricted.
  • the invention has for its object a method for To indicate the construction of a well of the type mentioned at the beginning, that can be carried out easily and quickly is characterized by low labor and material costs.
  • the method is also intended to build such a well without performing manual work inside of a shaft structure.
  • the method has the advantage that all Work on the construction of a well carried out from above can be.
  • the vertical Dismantled shaft in the manner of a vertical well, where the stop of the horizontal frame strands on the vertical wells by deliberately drilling a provided for this purpose, filled with suitable filter material Capacity of the vertical shaft is done. This procedure allows the work, material and time required to build a horizontal well Reduce socket strings considerably.
  • Another advantage of the method according to the invention is to be seen in that for the production of the strand bores course-controlled drilling methods can be used which allow a curved hole pattern.
  • the length of the socket strands can also be many times be larger than with conventional horizontal filter wells according to the procedures of Albertmann or Preussag.
  • the horizontal socket strands can be different Procedures are applied. It is also suitable for this the method specified in DE 43 13 221 C2.
  • the method according to the invention is suitable for all sizes from fountain.
  • the dimensioning of the lines and the Filter tubes are independent of the construction. Everyone can usual pipe cross sections can be combined.
  • the process allows both the construction of wells on a small scale Plots as well as the extension to large-scale Areas, e.g. whole neighborhoods too.
  • the shaft can also be outside the scope of the horizontal frame strings. This is in confined spaces Conditions, for example in built-up areas of importance.
  • the vertical shaft drilling can be carried out using the flush drilling method or in the dry drilling process.
  • This Process works with an auxiliary piping that simultaneously with the filling of the socket section or is then removed from the socket section to the Strand bores the passage through the socket section to enable.
  • the dry drilling method is also suitable for further training of the method according to the invention, in which the vertical Well drilling from a main drilling and one or several secondary holes intersected with the main hole is formed. It is provided that the first Sub-drilled and in the socket area with filter gravel or single-grain concrete, otherwise filled with filler material and then the main bore is sunk and with a vertical filter tube string and one to the socket area the filter zone adjacent to the secondary bore becomes.
  • This design allows for little effort a larger horizontal extension of the frame area, which penetrate the horizontal strand bores.
  • the horizontal strand bores can be made that they only penetrate the secondary holes and on the Run past the main bore. This can expand the Main bore irrespective of the sinking of the strand bores be performed.
  • In the secondary holes can also Level pipes or regeneration filters can be installed.
  • Wells executed by the method according to the invention are suitable for numerous applications, especially for Water extraction, for lowering groundwater, for water drainage in civil engineering, for grasping and draining contaminated Water or soil air or for large areas Infiltrate water or air.
  • soil conditions with poor water permeability also exists the possibility to apply vacuum to the well, to improve the drainage of water from the aquifer.
  • the construction of the well shown in Figures 1 and 2 first begins with a vertical well bore 1 through the layers of a overburden 2 into the aquifer Layers of an aquifer 3 is sunk.
  • the Drilling takes place using the dry drilling method an auxiliary pipeline consisting of drill pipes.
  • the diameter of the drill pipes can be up to 1600 mm depending on requirements 2500 mm.
  • the depth of the shaft bore 1 is aimed according to the one intended for the lowest socket strand Depth and should be under the bottom of the bottom socket string lie. Has the shaft hole 1 the intended Reached depth, so it becomes one for the provided later installation of vertical filter tubes 4 Height filled with filter gravel or single-grain concrete.
  • the height of the filled, referred to as socket section 5 Section of the shaft bore 1 must be so large be dimensioned, dag the intended number of horizontal frame strands 6 at a sufficient vertical distance can be introduced into this.
  • the next step will be to build the horizontal socket strands 6 with the help of a course-controlled flush drilling method two horizontal strand bores 7 drilled.
  • Each strand bore 7 has an inlet opening for several days 8 and an outlet opening 9 and penetrates with its deepest, horizontally running Area of the socket section 5 of the shaft bore 1, with their sections on either side of the well bore 1 an at least slight slope towards the Can have shaft hole 1.
  • Within the socket section 5 run in different directions intersecting strand bores 7 in different Heights and such a distance from each other, do not interfere with each other when drilling.
  • In the strand bores 7 then become filter tube strands moved in and anchored for days.
  • the filter tubing strings exist within the scope of the Aquifer from filter tubes, which can also be used if required can be provided with a coat of filter gravel.
  • the area of the overburden 2 has the filter tube strands Full pipes on. When pulling into the strand bore 7 can the filter tube strings are protected by a cladding tube be removed after being drawn in. The ends of the Filter tube strands are open to the surface with removable closures closed and installed so that it can be used later Inspection or regeneration measures accessible stay.
  • the shaft bore 1 is expanded further the filled socket section 5 is a strand Filter tubes 4 and top tubes 10 placed.
  • the remaining one Annulus 11 is in the area of the filter tubes 4th with a bed of filter gravel, over it with a suitable one Backfill material backfilled.
  • a submersible pump 12 with a riser 13 used in the strand of filter tubes 4 and top tubes 10.
  • FIG 3 shows an embodiment of a according to the invention Processed well, which can be grasped and Pumping out a contamination floating in an aquifer by means of horizontal drainage. It is for that required that the vertical filter tube 4 and Pump 12 below the incoming socket strings 6 are located. After sinking the well bore 1 hence the vertical filter tube for this well with add-on piping directly above the sole of the Shaft bore 1 installed in this and the filter tube 4 surrounding annulus is up over the for the Implementation of the socket strands 6 certain socket section 5 filled with filter gravel or single-grain concrete.
  • the delivery rate relative is low, the vertical filter tube 4 and horizontal socket strands 6 a relatively have a small diameter so that the inside of the Shaft bore 1 available cross section for an arrangement in which the filter tube 4 and the socket strands 6 side by side, big enough is, especially as shown in Figure 3, the filter tube off-center can be installed.
  • FIG. 4 Another embodiment of one according to the invention
  • the method of building a well is shown in FIG. 4 shown.
  • the vertical shaft bore 1 from three overlapped holes, two lying Secondary bores 14 and a central main bore 15.
  • the two secondary holes are made first 14 sunk to the required depth and in lower frame section 5 with filter gravel or single-grain concrete and above with filling material or as far as Sealing required filled with clay. If necessary, you can in the secondary holes before filling also level pipes or regeneration filter can be installed.
  • the main bore 15 to the bottom of the Subsidiary bore 14 sunk and in the lower socket area up to a height of approx. 3 m to 4 m with simultaneous Dismantling of the drill pipes 16 used for sinking appropriate filter gravel or single-grain concrete.
  • FIG. 5 shows an application of the well construction according to Figure 4 for drainage of an excavation pit 18.
  • the vertical Shaft bore 1 consisting of two secondary bores 14 and one with this overlapped main bore 15 in one that does not affect construction activity Distance from the pit 18 sunk.
  • the vertical filter tube 4 is installed in the main hole 15. From entry openings 8 from that on the opposite of the excavation 18 Side of the shaft bore 1 are in excavated the horizontal bores 7, that traverse the pit 18 and their outlet openings 9 on the side facing away from the shaft bore 1 the pit 18 are. Through the outlet openings 9 are then each with the help of the drill pipe if necessary with simultaneous widening of the drill holes 7 strings of filter tubing drawn into them. In vertical The direction of the strand bores 7 is clear Slope to vertical shaft bore 1, so too Leachate can drain there.
  • a vertical shaft bore To a larger number of horizontal socket strings to be able to connect a vertical shaft bore also three or more secondary holes around a central one Main bore may be arranged, which is aligned with the main bore and overlap with a larger number. In this way the vertical shaft bore is preserved a sufficiently large cross section to accommodate up to eight large-volume horizontal bores for the insertion of a High performance filter with a diameter of 300 mm to be able to record.
  • the horizontal holes can also run at different heights or groundwater horizons, with which it is also possible to install several vertical filter tubes of water arranged one above the other to be taken from different groundwater horizons or infiltrate into this.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Bau eines Brunnens, der einen vertikalen Schacht und sich in horizontaler Richtung erstreckende, in den Schacht mündende Fassungsstränge (6) aufweist, wird eine vertikale Schachtbohrung (1) nach Art eines vertikalen Bohrbrunnens ausgebaut und der Anschluß der horizontalen Fassungsstränge (6) an den Vertikalbrunnen durch gezieltes Durchbohren eines hierfür vorgesehenen, mit geeignetem Filtermaterial verfüllten Fassungsbereichs (5) der vertikalen Schachtbohrung (1) hergestellt. Durch diese Vorgehensweise läßt sich der Arbeits-, Material- und Zeitaufwand für den Bau eines Brunnens mit horizontalen Fassungssträngen erheblich reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bau eines Brunnens, der einen vertikalen Schacht und mindestens einen sich in horizontaler Richtung erstreckenden, in den Schacht mündenden Fassungsstrang aufweist.
Brunnen der angegebenen Art sind unter der Bezeichnung Horizontalfilterbrunnen seit langem bekannt. Zum Bau dieser Brunnen werden vielfach die Verfahren nach Fehlmann und nach Preussag angewendet. Diese Verfahren sind bei E. Bieske "Bohrbrunnen" (7. Aufl., 1992, Oldenbourg, München) beschrieben. Bei beiden Verfahren wird zunächst ein bis in den Grundwasserleiter reichender, senkrechter Schacht abgeteuft, der als Startschacht für den Vortrieb der horizontalen Fassungsstränge dient und nach deren Fertigstellung zu einem Pumpschacht ausgebaut wird. Das Schachtbauwerk besteht hierbei in der Regel aus aufeinander gesetzten Rohren aus Stahlbeton mit einem Innendurchmesser von 2,5 m bis 4 m, die mit Hilfe hydraulischer Pressen oder Auflast abgesenkt werden. Der in die Rohre eindringende Boden wird mittels Brunnengreifern abgefördert. Bei Erreichen der Solltiefe wird die Schachtsohle betoniert. Vom Schacht aus werden dann durch Durchführungen in der Schachtwand sternförmig horizontale Bohrungen mit Bohrrohren vorgetrieben. In diese Bohrrohre führt man dann die Filterrohre ein, anschließend werden die Bohrrohre entfernt. Beim Preussag-Verfahren werden die Filterrohre zusätzlich mit einem Kiesmantel umgeben.
Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß die Errichtung des vertikalen Schachtbauwerks und das Vortreiben der Horizontalbohrungen sehr aufwendig ist, wobei insbesondere letzteres in erheblichem Maße manuelle Arbeiten unter schwierigen Arbeitsbedingungen im Inneren des Schachts erfordert. Weiterhin können bei diesen Verfahren die Horizontalbohrungen nur in gerader Strecke geführt werden und nur eine auf etwa 60 m begrenzte Länge erreichen.
Aus der DE 43 13 221 C2 ist ein Verfahren zum Bau von Horizontalfilterbrunnen bekannt, bei dem Bohrungen mit jeweils einer Eintritts- und Austrittsöffnung in vorbestimmte Bodenschichten eingebracht werden. Zum Einbringen der Bohrung wird ein voll verlaufsgesteuertes Bohrungsverfahren verwendet. In die Bohrungen wird jeweils eine Filterstrang-Einzieheinheit, bestehend aus einem Filterstrang und einem äußeren Hüllrohr eingezogen wird. Nach dem Einziehen wird das äußere Hüllrohr der Filterstrang-Einzieheinheit entfernt. Die Filterstrang-Einzieheinheit wird über Vollrohre an eine an der Oberfläche stehende Entnahmevorrichtung angeschlossen, in der die zur Förderung des Grundwassers, des Stauwassers oder der Bodenluft dienenden Pumpen, Sauger, Vakuumerzeuger oder ähnliches untergebracht sind. Aufgrund des bei diesem Verfahren einsetzbaren Bohrverfahrens können die Horizontalbohrungen einen gekrümmten Verlauf haben und die einzelnen Filterstränge können eine Länge von bis zu 500 m haben. Als nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren anzusehen, dag die Wasserförderung aus einer die maximale Saughöhe der Pumpen überschreitenden Tiefe den Einbau einer Pumpe in jeden einzelnen Filterstrang erfordert, wobei der vergleichsweise kleine Durchmesser der Filterrohre des Filterstrangs die Förderleistung erheblich einschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bau eines Brunnens der eingangs genannten Art anzugeben, das einfach und schnell durchführbar ist und sich durch einen geringen Arbeits- und Materialaufwand auszeichnet. Weiterhin soll das Verfahren den Bau eines derartigen Brunnens ohne die Durchführung manueller Arbeiten im Inneren eines Schachtbauwerks ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:
  • Abteufen einer vertikalen Schachtbohrung,
  • Verfüllen eines für die Einmündung des Fassungsstrangs bestimmten Fassungsabschnitts der Schachtbohrung mit Filterkies oder mit Einkornbeton,
  • Bohren einer sich horizontal von einer Eintrittsöffnung zu einer Austrittsöffnung erstreckenden Strangbohrung derart, daß die Strangbohrung den Fassungsabschnitt der Schachtbohrung durchdringt,
  • Einziehen eines Filterrohrstrangs in die Strangbohrung,
  • Einbauen eines vertikalen Filterrohres mit Aufsatzverrohrung in den Fassungsabschnitt oder einen unmittelbar daran angrenzenden, ebenfalls mit Filterkies oder Einkornbeton verfüllten Abschnitt der vertikalen Schachtbohrung.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß alle Arbeiten zum Bau eines Brunnens von über Tage aus durchgeführt werden können. Die Errichtung eines aufwendigen Schachtbauwerks zur Schaffung eines unter Tage befindlichen Arbeitsraums, von dem aus die horizontalen Strangbohrungen vorgetrieben werden, entfällt. Stattdessen wird der vertikale Schacht nach Art eines vertikalen Bohrbrunnens ausgebaut, wobei der Anschlug der horizontalen Fassungsstränge an den Vertikalbrunnen durch gezieltes Durchbohren eines hierfür vorgesehenen, mit geeignetem Filtermaterial verfüllten Fassungsbereichs des vertikalen Schachts erfolgt. Durch diese Vorgehensweise läßt sich der Arbeits-, Material- und Zeitaufwand für den Bau eines Brunnens mit horizontalen Fassungssträngen erheblich reduzieren.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß für die Herstellung der Strangbohrungen verlaufsgesteuerte Bohrungsverfahren verwendet werden können, die einen gekrümmten Bohrlochsverlauf ermöglichen. Auch die Länge der Fassungsstränge kann um ein Vielfaches größer sein als bei herkömmlichen Horizontalfilterbrunnen nach den Verfahren von Fehlmann oder Preussag. Für den Ausbau der horizontalen Fassungsstränge können unterschiedliche Verfahren angewendet werden. Geeignet ist hierzu auch das in der DE 43 13 221 C2 angegebene Verfahren.
Wie bei den bekannten Horizontalfilterbrunnen erlaubt auch die erfindungsgemäße Brunnenbauweise die Anordnung einer Mehrzahl horizontaler Fassungsstränge, die beispielsweise sternförmig aus unterschiedlichen Richtungen in die Schachtbohrung münden. Die Förderung des Wassers erfolgt bei dem erfindungsgemäß gestalteten Brunnen durch das zentrale, vertikale Filterrohr. Es ist daher nur eine Fördereinrichtung erforderlich und die freie Wassereintrittsfläche kann über die Wahl des Durchmessers und die Länge des vertikalen Filterrohrs an die jeweilige Ergiebigkeit des Brunnens angepaßt und erheblich günstiger gestaltet werden als bei den bekannten Bauarten. Ebenso ist es möglich, den Brunnen mit mehreren Pumpen auszurüsten. Bei Bedarf können in die vertikale Schachtbohrung auch mehrere Filterrohrstränge oder zusätzliche Pegelrohre eingebaut werden. Weiterhin kann über den zentralen Schacht der Wasserzufluß aus horizontalen Fassungssträngen, die in verschiedenen Grundwasserstockwerken aufgefahren sind, getrennt oder zusammengefaßt abgepumpt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für alle Baugrößen von Brunnen. Die Dimensionierung der Leitungen und der Filterrohre ist unabhängig von der Bauweise. Es können alle üblichen Rohrquerschnitte miteinander kombiniert werden.
Das Verfahren läßt sowohl den Bau von Brunnen auf kleinräumigen Parzellen als auch die Erstreckung auf großräumige Bereiche, z.B. ganze Stadtteile zu. Der Standort des vertikalen Schachts kann auch außerhalb des Fassungsbereichs der horizontalen Fassungsstränge liegen. Dies ist bei beengten Verhältnissen, zum Beispiel in bebauten Gebieten von Bedeutung.
Die Herstellung der vertikalen Schachtbohrung kann im Spülbohrverfahren oder im Trockenbohrverfahren erfolgen. In der Regel dürfte zur Vermeidung des Eintrags von Bohrsuspensionen dem Trockenbohrverfahren der Vorzug zu geben sein. Dieses Verfahren arbeitet mit einer Hilfsverrohrung, die gleichzeitig mit dem Verfüllen des Fassungsabschnitts oder danach aus dem Fassungsabschnitt entfernt wird, um den Strangbohrungen den Durchgang durch den Fassungsabschnitt zu ermöglichen.
Das Trockenbohrverfahren eignet sich auch für eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die vertikale Schachtbohrung aus einer Hauptbohrung und einer oder mehreren mit der Hauptbohrung überschnittenen Nebenbohrungen gebildet wird. Hierbei ist vorgesehen, daß zunächst die Nebenbohrung abgeteuft und im Fassungsbereich mit Filterkies oder Einkornbeton, im übrigen mit Auffüllmaterial verfüllt wird und dag danach die Hauptbohrung abgeteuft und mit einem vertikalen Filterrohrstrang und einer an den Fassungsbereich der Nebenbohrung angrenzenden Filterzone ausgebaut wird. Diese Bauweise ermöglicht mit geringem Aufwand eine größere horizontale Ausdehnung des Fassungsbereichs, den die horizontalen Strangbohrungen durchdringen. Die horizontalen Strangbohrungen können dabei so geführt werden, daß sie nur die Nebenbohrungen durchdringen und an der Hauptbohrung vorbeilaufen. Hierdurch kann der Ausbau der Hauptbohrung unabhängig vom Abteufen der Strangbohrungen durchgeführt werden. In die Nebenbohrungen können außerdem Pegelrohre oder Regenerierungsfilter eingebaut werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführte Brunnen eignen sich für zahlreiche Anwendungen, insbesondere zur Wassergewinnung, zur Grundwasserabsenkung, zur Wasserhaltung bei Tiefbaumaßnahmen, zum Fassen und Ableiten von kontaminierten Wässern oder Bodenluft oder auch zum großflächigen Infiltrieren von Wasser oder Luft. Bei Bodenverhältnissen mit schlechter Wasserdurchlässigkeit besteht auch die Möglichkeit, den Brunnen mit Vakuum zu beaufschlagen, um die Ableitung von Wasser aus dem Aquifer zu verbessern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen
Figur 1
einen Querschnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebauten Brunnen,
Figur 2
eine Darstellung des Bohrungsverlaufs des Brunnens gemäß Figur 1 von oben gesehen,
Figur 3
einen Querschnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebauten Brunnen zum Fassen und Abpumpen einer aufschwimmenden Phase,
Figur 4
einen Querschnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebauten Brunnen mit einer durch sich überschneidende Bohrungen gebildeten Schachtbohrung und
Figur 5
eine Darstellung eines Anwendungsbeispiels des Brunnens gemäß Figur 4 von oben gesehen.
Der Bau des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Brunnens beginnt zunächst damit, daß eine vertikale Schachtbohrung 1 durch die Schichten eines Deckgebirges 2 in die wasserführenden Schichten eines Aquifers 3 abgeteuft wird. Das Abteufen erfolgt im Trockenbohrverfahren unter Verwendung einer aus Bohrrohren bestehenden Hilfsverrohrung. Der Durchmesser der Bohrrohre kann je nach Bedarf 1600 mm bis 2500 mm betragen. Die Tiefe der Schachtbohrung 1 richtet sich nach der für den untersten Fassungsstrang vorgesehenen Tiefe und sollte unter der Sohle des untersten Fassungsstrangs liegen. Hat die Schachtbohrung 1 die vorgesehene Tiefe erreicht, so wird sie bis zu einer für den späteren Einbau vertikaler Filterrohre 4 vorgesehenen Höhe mit Filterkies oder Einkornbeton verfüllt. Die Höhe des verfüllten, als Fassungsabschnitt 5 bezeichneten Abschnitts der Schachtbohrung 1 muß hierbei so groß bemessen sein, dag die vorgesehene Zahl horizontaler Fassungsstränge 6 in einem ausreichenden vertikalen Abstand in diesen eingebracht werden kann.
Im nächsten Schritt werden zum Bau der horizontalen Fassungsstränge 6 mit Hilfe eines verlaufsgesteuerten Spülbohrverfahrens zwei horizontale Strangbohrungen 7 gebohrt. Jede Strangbohrung 7 hat über Tage eine Eintrittsöffnung 8 und eine Austrittsöffnung 9 und durchdringt mit ihrem tiefsten, horizontal verlaufenden Bereich den Fassungsabschnitt 5 der Schachtbohrung 1, wobei ihre Abschnitte auf beiden Seiten der Schachtbohrung 1 ein zumindest leichtes Gefälle in Richtung der Schachtbohrung 1 haben können. Innerhalb des Fassungsabschnitts 5 verlaufen die in unterschiedlichen Richtungen einander überquerenden Strangbohrungen 7 in unterschiedlichen Höhen imd in einem solchen Abstand voneinander, dag sie einander beim Bohren nicht beeinträchtigen. In die Strangbohrungen 7 werden anschließend Filterrohrstränge eingezogen und über Tage verankert. Die Filterrohrstränge bestehen innerhalb des Fassungsbereichs im Aquifer aus Filterrohren, die bei Bedarf zusätzlich mit einem Mantel aus Filterkies versehen sein können. Im Bereich des Deckgebirges 2 weisen die Filterrohrstränge Vollrohre auf. Beim Einziehen in die Strangbohrung 7 können die Filterrohrstränge durch ein Hüllrohr geschützt sein, das nach dem Einziehen entfernt wird. Die Enden der Filterrohrstränge werden über Tage mit abnehmbaren Verschlüssen verschlossen und so eingebaut, dag sie für spätere Inspektions- oder Regenerierungsmaßnahmen zugänglich bleiben.
Nach der Fertigstellung der horizontalen Fassungsstränge 6 erfolgt der weitere Ausbau der Schachtbohrung 1. Auf den verfüllten Fassungsabschnitt 5 wird ein Strang aus Filterrohren 4 und Aufsatzrohren 10 aufgesetzt. Der verbleibende Ringraum 11 wird im Bereich der Filterrohre 4 mit einer Schüttung aus Filterkies, darüber mit geeignetem Verfüllmaterial verfüllt. In den Strang aus Filterrohren 4 und Aufsatzrohren 10 wird eine Tauchpumpe 12 mit einem Steigrohr 13 eingesetzt. Bei der Wasserentnahme durch die Tauchpumpe 12 wird durch Absenken des Wasserspiegels ein Strömungsgefälle erzeugt, so daß das anstehende Wasser aus dem Aquifer und den darin verlaufenden horizontalen Fassunqssträngen 6 in die vertikale Schachtbohrung nachströmt. Der beschriebene Brunnen eignet sich zur Förderung von Trink- oder Brauchwasser.
Figur 3 zeigt eine Ausführung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens gebauten Brunnens, der zum Fassen und Abpumpen einer in einem Aquifer aufschwimmenden Verunreinigung mittels Horizontaldrainage dient. Hierfür ist es erforderlich, daß sich das vertikale Filterrohr 4 und die Pumpe 12 unterhalb der ankommenden Fassungsstränge 6 befinden. Nach dem Abteufen der Schachtbohrung 1 wird daher bei diesem Brunnen zunächst das vertikale Filterrohr mit Aufsatzverrohrung unmittelbar über der Sohle der Schachtbohrung 1 in diese eingebaut und der das Filterrohr 4 umgebende Ringraum wird bis über den für die Durchführung der Fassungsstränge 6 bestimmten Fassungsabschnitt 5 mit Filterkies oder Einkornbeton verfüllt. Da bei einer derartigen Anwendung die Fördermenge relativ gering ist, können das vertikale Filterrohr 4 und die horizontalen Fassungsstränge 6 einen verhältnismäßig geringen Durchmesser haben, so daß der innerhalb der Schachtbohrung 1 zur Verfügung stehende Querschnitt für eine Anordnung, bei der das Filterrohr 4 und die Fassungsstränge 6 nebeneinander liegen, ausreichend groß ist, zumal, wie in Figur 3 gezeigt, das Filterrohr außermittig eingebaut werden kann.
Eine weitere Ausführungsform eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bauenden Brunnens ist in Figur 4 gezeigt. Hierbei besteht die vertikale Schachtbohrung 1 aus drei überschnittenen Bohrungen, zwei augenliegenden Nebenbohrungen 14 und einer zentralen Hauptbohrung 15. Wie beim Pfahlbohren werden zuerst die beiden Nebenbohrungen 14 auf die erforderliche Tiefe abgeteuft und im unteren Fassungsabschnitt 5 mit Filterkies oder Einkornbeton und darüber mit Auffüllmaterial bzw. soweit zur Abdichtung erforderlich mit Ton verfüllt. Bei Bedarf können in die Nebenbohrungen vor dem Verfüllen auch Pegelrohre oder Regenerierungsfilter eingebaut werden. Anschließend wird die Hauptbohrung 15 bis zur Sohle der Nebenbohrung 14 abgeteuft und im unteren Fassungsbereich bis zu einer Höhe von ca. 3 m bis 4 m bei gleichzeitigem Rückbau der zum Abteufen verwendeten Bohrrohre 16 mit entsprechendem Filterkies oder Einkornbeton verfüllt. Als nächstes werden die horizontalen Strangbohrungen 7 gebohrt, wobei diese teils durch die Nebenbohrungen 14 und teils durch die Hauptbohrung 15 verlaufen können, und die Filterstränge in dieStrangbohrungen 7 eingezogen. Nach Durchführung dieser Maßnahmen kann mit Hilfe einer Schmutzwasserpumpe 17 vom Bohren der Strangbohrungen eventuell vorhandene Bohrspülung aus der Hauptbohrung 15 abgepumpt und ein Klarspülen der horizontalen Filterstränge durchgeführt werden. Danach erfolgt der Einbau der vertikalen Filterrohre und das Verfüllen der Hauptbohrung 15 mit Filterkies oder Einkornbeton und Verfüllmaterial in der bereits beschriebenen Weise unter gleichzeitigem Rückbau der Bohrrohre 16.
Figur 5 zeigt eine Anwendung der Brunnenbauweise gemäß Figur 4 zur Entwässerung einer Baugrube 18. Die vertikale Schachtbohrung 1 bestehend aus zwei Nebenbohrungen 14 und einer mit dieser überschnittenen Hauptbohrung 15, werden in einem die Bautätigkeit nicht beeinträchtigenden Abstand von der Baugrube 18 abgeteuft. In die Hauptbohrung 15 wird das vertikale Filterrohr 4 einbaut. Von Eintrittsöffnungen 8 aus, die auf der der Baugrube 18 entgegengesetzten Seite der Schachtbohrung 1 liegen, werden in den Baugrund horizontale Strangbohrungen 7 vorgetrieben, die die Baugrube 18 unterqueren und deren Austrittsöffnungen 9 auf der der Schachtbohrung 1 abgekehrten Seite der Baugrube 18 liegen. Durch die Austrittsöffnungen 9 werden dann jeweils mit Hilfe des Bohrgestänges gegebenenfalls bei gleichzeitiger Aufweitung der Strangbohrungen 7 Filterrohrstränge in diese eingezogen. In vertikaler Richtung haben die Strangbohrungen 7 ein deutliches Gefälle zur vertikalen Schachtbohrung 1, damit auch Sickerwasser dorthin abfließen kann.
Um eine größere Zahl von horizontalen Fassungssträngen an eine vertikale Schachtbohrung anschließen zu können, können auch drei oder mehr Nebenbohrungen um eine zentrale Hauptbohrung angeordnet sein, die sich mit der Hauptbohrung und bei größerer Zahl auch miteinander überschneiden. Auf diese Weise erhält die vertikale Schachtbohrung einen ausreichend großen Querschnitt, um bis zu acht großvolumige Horizontalbohrungen für den Einzug eines Hochleistungsfilters mit einem Durchmesser von 300 mm aufnehmen zu können. Die Horizontalbohrungen können auch in verschiedenen Höhen oder Grundwasserhorizonten verlaufen, womit es auch möglich ist, durch Einbau von mehreren übereinander angeordneten vertikalen Filterrohren Wasser aus verschiedenen Grundwasserhorizonten zu entnehmen oder in diese zu infiltrieren.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Bau eines Brunnens, der einen vertikalen Schacht und mindestens einen sich in horizontaler Richtung erstreckenden, in den Schacht mündenden Fassungsstrang aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    Abteufen einer vertikalen Schachtbohrung (1),
    Verfüllen eines für die Einmündung des Fassungsstrangs (6) bestimmten Fassungsabschnitts (5) der Schachtbohrung (1) mit Filterkies oder mit Einkornbeton,
    Bohren einer sich horizontal von einer Eintrittsöffnung (8) zu einer Austrittsöffnung (9) erstreckenden Strangbohrung (7) derart, daß die Strangbohrung (7) den Fassungsabschnitt (5) der Schachtbohrung (1) durchdringt,
    Einziehen eines Filterrohrstrangs in die Strangbohrung (7),
    Einbauen eines vertikalen Filterrohres (4) in den Fassungsabschnitt (5) oder einen unmittelbar daran angrenzenden, ebenfalls mit Filterkies oder Einkornbeton verfüllten Abschnitt der vertikalen Schachtbohrung (1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangbohrung (7) so ausgeführt wird, daß sie mit ihrer tiefsten Stelle die Schachtbohrung (1) durchdringt und ihre Abschnitte auf beiden Seiten der Schachtbohrung (1) ein Gefälle in Richtung der Schachtbohrung (1) haben.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus unterschiedlichen Richtungen mehrere horizontale Strangbohrungen (7) gebohrt werden, die die vertikale Schachtbohrung (1) durchdringen und in die jeweils ein Filterrohrstrang eingezogen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß horizontale Strangbohrungen (7) in übereinander liegenden Horizonten die vertikale Schachtbohrung (1) durchdringen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterrohrstrang beim Einziehen in die Strangbohrung (7) mit einem Hüllrohr umgeben wird, das nach dem Einziehen entfernt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangbohrung (7) mittels eines verlaufsgesteuerten Bohrverfahrens eingebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bohren der Strangbohrung (7) eine Bohrsuspension oder reines Wasser verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbau des vertikalen Filterrohrs (4) in die vertikale Schachtbohrung (1) vorhandene Bohrsuspension abgepumpt und ein Klarspülen des horizontalen Fassungsstrangs durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Schachtbohrung (1) im Trockenbohrverfahren unter Verwendung einer Hilfsverrohrung (16) abgeteuft wird und dag die Hilfsverrohrung (16) nach oder gleichzeitig mit dem Verfül len des Fassungsabschnitts (5) aus diesem entfernt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Schachtbohrung (1) aus einer Hauptbohrung (15) und einer oder mehreren sich mit der Hauptbohrung (15) oder auch miteinander überschneidenden Nebenbohrungen (14) gebildet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Nebenbohrung (14) abgeteuft und im Fassungsabschnitt mit Filterkies oder Einkornbeton, im übrigen mit Auffüllmaterial verfüllt wird und daß anschließend die Hauptbohrung (15) abgeteuft und angepaßt an die Verfüllung der Nebenbohrung (14) unter Einbau eines vertikalen Filterrohrs (4) mit Aufsatzverrohrung verfüllt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Strangbohrungen (7) an der Hauptbohrung (15) vorbeigeführt werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nebenbohrung (14) Pegelrohre eines Beobachtungsbrunnens oder Regenerierungsfilter eingebaut werden.
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