NL1008617C2 - Werkwijze voor het consolideren van een waterhoudende grondlaag, zoals een klei- of veenhoudende laag. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het consolideren van een waterhoudende grondlaag, zoals een klei- of veenhoudende laag.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het consoli-5 deren van een voor vloeistof slecht doorlatende waterhoudende grondlaag, bijvoorbeeld een klei- of veenhoudende laag, omvattende: het in de grond aanbrengen van ten minste één ontwateringselement bestaande uit een met water goed doorlatend materiaal gevulde sleuf of boring met daarin een buis die is aangesloten op een 10 filterelement, dat met de buis in verbinding staat, en opvoermiddelen om via het filter in de buis terecht gekomen grondwater tot boven het maaiveld te voeren.

Bekend is om slappe bodems bestaande uit veen of klei bouwrijp te maken door op het maaiveld een laag zand aan te brengen, waardoor de !5 slappe ondergrond in elkaar wordt gedrukt. Indien geen verticale drainpijpen worden aangebracht kan dit inklinkproces lange tijd in beslag nemen. Door toepassing van drainpijpen kan het water snel tot boven het maaiveld worden afgevoerd. Daarbij kunnen per vierkante meter grondoppervlak één of meer drainpijpen nodig zijn. Zelfs dan is 20 nog veel tijd nodig om de gewenste consolidatie van de slappe grond te bewerkstelligen.

Uit het Nederlandse octrooi 1003584 is het bekend om in de grond, op afstand van elkaar, sleuven aan te brengen, nabij de bodem daarvan een venturipomp te plaatsen die middels een vloeistoftoevoer- en een 25 vloeistofafvoerleiding met het maaiveld is verbonden. Grondwater en pompwater worden tegelijkertijd afgevoerd. Deze methode werkt effectief, doch is relatief duur, omdat de venturipomp relatief veel energie verbruikt. Bovendien is proceswater nodig.

Met de uitvinding wordt beoogd deze bezwaren te vermijden en 30 hiertoe is de werkwijze gekenmerkt doordat de genoemde opvoermiddelen een zuigbron omvatten evenals kleppen om het inwendige van de buis intermitterend met de zuigbron en met de atmosfeer of een persbron in verbinding te stellen.

Er zijn verschillende uitvoeringen vein het uitvindingsprincipe 35 mogelijk. Bij voorkeur is de ruimte in genoemde buis door een membraan in twee kamers verdeeld, waarbij de eerste kamer in verbinding staat met middelen om die kamer intermitterend met een zuigbron en met de atmosfeer of een persbron in verbinding te stellen, en de tweede kamer 1 00861 7 2 aan de onderzijde via genoemde terugslagklep met genoemd filter en aan de bovenzijde via een terugslagklep met een boven het maaiveld uitmondende leiding in verbinding is gesteld.

Het membraan kan de vorm hebben van een zak, waarvan het inwendi-5 ge de genoemde tweede kamer vormt.

Ook kan zich in de genoemde buis een leiding uitstrekken die boven het maaiveld via een afsluiter in verbinding kan worden gesteld met een vacuümbron en een opvangeenheid voor grondwater, terwijl de buis via afsluiters in verbinding kan worden gesteld met een persbron 10 of de atmosfeer en met een zuigbron.

Om het opvoerrendement nog te verbeteren kan over het bovenoppervlak van de met water doorlatend materiaal gevulde sleuf 1 of boring een folie zijn gelegd, waarvan het onderoppervlak via een leiding met klep in verbinding met een zuigbron kan worden gesteld.

15 De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren, vaarin enkele uitvoeringsvoorbeelden zijn getoond, nader worden uiteengezet.

Figuur 1 toont een doorsnede loodrecht op een in de grond aangebrachte, met zand gevulde sleuf met daarin ondergebrachte ontwate-ringsmiddelen en voorts met op het maaiveld geplaatste voorzieningen 20 om water op te voeren.

Figuur 2 toont een doorsnede genomen door de sleuf loodrecht op de doorsnede van figuur 1.

Figuur 3 toont een tweede uitvoering in doorsnede loodrecht op een in de grond aangebrachte, met zand gevulde sleuf met ontwaterings-25 middelen.

Bij de uitvoering volgens figuren 1 en 2 zijn in de grond met onderlinge afstand van bijvoorbeeld 2 è 3 meter, evenwijdige sleuven 1 gegraven in de klei- of veengrond. Er is slechts één van deze sleuven 1 getoond. De sleuven zijn met zand of een ander water doorlatend 30 materiaal gevuld. Ook de bovenlaag is vervangen door een zandlaag 2.

In elke sleuf 1 is, door het zand omgeven, een buis 3 geplaatst, aan de onderzijde waarvan een filter k is bevestigd. Tussen het filter ^ en de buis 3 is een wand 5 geplaatst met een door een terugslagklep 6 af te sluiten opening. Het overige deel van de buis 3 loopt al of 35 niet via een horizontaal deel {zoals weergegeven in figuur 2) tot boven het maaiveld en eindigt in een eindstuk 7·

Een zuigleiding 8 strekt zich uit vanaf een vlak boven de terugslagklep 6 gelegen punt naar het eindstuk 7 en vandaar via een opening 1 00861 7 3 in het eindstuk 7 naar een wateropvanghak 9.

Een vacuümtank 10 waarin de onderdruk binnen gekozen grenzen automatisch door een vacuümpomp 11 wordt gehandhaafd, is via een leiding 12 met afsluiter/terugslagklep 13 en via een leiding 14 met een 5 drainagepomp 15 in verbinding gesteld met de zuigleiding 8. Werkt drainagepomp 15 niet, dan is leiding l*t afgesloten.

Het eindstuk 7 is via leiding 16 met de afsluiter 17 en leiding l8 in verbinding met het vacuümvat 10.

Onder de afsluiter 17 is in de leiding 16 een verdeelstuk 19 10 gemonteerd en op dit verdeelstuk 19 zijn een persluchtleiding 20 met afsluiter 21 en een op de buitenlucht uitmondende leiding 22 met afsluiter 23 aangesloten.

De op de vacuümtank aangesloten leiding 18 loopt door naar het onderoppervlak van een over de zandlaag, die op de klei- of veenlaag 15 is aangebracht, gelegde afdekfolie 26. In de leiding 18 is een afsluiter 2*1 aangebracht. Tussen de leidingen 12 en 1*1 is in de zuigleiding 8 een afsluiter 25 geplaatst.

De installatie werkt als volgt:

Het normale grondwaterpeil is in figuur 1 met P aangegeven. De 20 afsluiter 13 is geopend en de afsluiter 17 gesloten. In de vacuümtank 10 wordt door de pomp 11 onderdruk opgewekt. Via de zuigleiding 8 wordt het in de buis 3 aanwezige water opgezogen en afgevoerd in de tank 9 door drainagepomp 15, waarbij klep 25 gesloten is. Het water daalt tot het niveau Q waarbij het hoogteverschil tussen de niveaus P 25 en Q correspondeert met de onderdruk in de vacuümtank 10. Indien er nog teveel water in de buis 3 is blijven staan, kan de waterstand in de buis 3 tot het niveau R worden verlaagd door via de geopende leiding 20, de afsluiter 21 en de leiding 16 perslucht in de buis 3 toe te laten. Door de ontstane overdruk in de buis 3 slaat de terug-30 slagklep 6 dicht en wordt het resterende water in de buis 3 via de zuigleiding 8, de leiding 12 en de geopende afsluiter 13 in d vacuümtank 10 gevoerd. Uiteraard is de afsluiter 25 dan gesloten.

Zodra het waterniveau R is bereikt zal er lucht door buis 8 gaan en wordt de afsluiter 13 gesloten. Ook wordt door het sluiten van de 35 afsluiter 21 de toevoer van perslucht gestopt. Om de overdruk teniet te doen, wordt de afsluiter 13 geopend en vervolgens wordt de afsluiter 23 weer gesloten en de afsluiter 17 weer geopend, waardoor onderdruk in de buis 3 wordt gezogen. Via de zich automatische openen- 1 OOflfi 1 7 4 de terugslagklep 6 wordt water, dat via het filter 4 wordt aangezogen, in de buis 3 toegelaten. Zodra het waterniveau in de buis 3 een bepaald peil heeft bereikt, wordt bovengenoemde cyclus opnieuw gestart. Het in de vacuümtank terecht gekomen water kan met de pomp 15 via de 5 leiding 14 en het laatste stuk van de zuigleiding 8 in de watertank 9 worden geleid. Afsluiter 25 is dan gesloten.

Er wordt dus intermitterend met onderdruk, atmosferische druk of boven atmosferische druk gewerkt. In de buis 3 bevindt zich geen pomp. Door perslucht te gebruiken is de haalbare waterdiepte in de sleuf 1 10 in principe onbegrensd.

Figuur 2 laat zien dat de buis 3 een lang horizontaal gedeelte 3A heeft. De terugslagklep 6 heeft een flappenuitvoering. Dit horizontale gedeelte vormt een buffer.

Door de afsluiter 24 te openen wordt onder de folie 26 lucht : 15 weggezogen. Het gevolg is dat tot aan de bodem vein de sleuf 1 de druk wordt verlaagd (bijvoorbeeld met 6 meter waterkolom). De belasting op de ondergrond wordt ongeveer met dezelfde drukwaarde verhoogd hetgeen tot een versnelde consolidatie leidt. De sleuf 1 zal nu sneller met water worden gevuld dat door consolidatie van klei- of veengrond vrij-20 komt. Bij dit proces bestaat gevaar dat het waterniveau in de buis 3 stijgt tot boven het peil P, immers is er sprake van een schijnbaar verhoogde belasting op de grond. Om dit te hoog stijgen van het waterniveau in de buis 3 te verhinderen, kan het vloeistofniveau in de buis 3 worden verlaagd door water af te zuigen, waartoe in de buis 3 via de 25 afsluiter 23 atmosferische lucht of via de afsluiter 21 perslucht kan worden toegelaten. Zodra het waterpeil in de buis weer op het gewenste niveau is gezakt, kan de druk door zuigen worden verlaagd.

Niet uitgesloten is dat de beschreven voorzieningen worden toegepast om in plaats van intermitterend continu grondwater af te zuigen 30 en wel door de waterstand in de buis 3 te doen dalen tot het ondereinde van de zuigleiding 8. Dit kan door continu lekkende lucht via de afsluiter 23 worden bereikt. Er stroomt via de zuigleiding 8 een mengsel van water en lucht in de vacuümtank 10. Het afzuigdebiet is hierbij afhankelijk van het verschil tussen de druk in de sleuf 1 en de 35 druk in de vacuümtank 10. Zou de onderdruk in de vacuümtank 10 circa 8 meter waterkolom bedragen, en de luchtdruk in de sleuf 1 circa 4 meter ™ waterkolom, dan is er nog slechts 4 meter waterkolom ter beschikking voor het omhoog drukken en overwinnen van de weerstand van de waterko- : 1 00861 7 5 lom. Dit is dan ook waarschijnlijk weinig efficiënt.

Bovendien loopt men de kans dat slechts water wordt afgevoerd, waardoor het afzuigproces stopt zodra de waterkolom in de zuigleiding 8 zover boven het niveau Q komt te staan corresponderend met de onder-5 druk in de vacuümtank 10. De remedie hiertegen is het kortstondig inbrengen van perslucht om de waterkolom naar de vacuümtank 10 te voeren.

Tijdens het afzuigen van grondwater via de zuigleiding 8 naar de vacuümtank 10 onder gebruikmaking van via de klep 23 toestromende 10 atmosferische lucht of via de klep 21 toestromende perslucht moet voorkomen worden dat lucht in de vacuümtank 10 wordt gezogen. Dit wordt bereikt door in de zuigleiding 8 direct na leiding 12 een keer-klep 23 in het naar de tank 9 leidende deel van de leiding 8 aan te brengen, die de afvoer van water naar de tank 9 mogelijk maakt. Als de 15 afsluiter 13 wordt gesloten en de perslucht via de afsluiter 21 wordt toegelaten, wordt de buis 3 via de leiding 8 in de tank 9 leeggeblazen, zonder dat lucht naar de vacuümtank 10 stroomt.

Door het automatisch schakelen van diverse afsluiters en kleppen binnen bepaalde tijdsintervallen kan daarbij het systeem onbemand 20 functioneren.

Bij een alternatieve uitvoering wordt de buis 3 met de zuigleiding 8 ingebouwd in een op zichzelf bekende kunststof drain die als filter 4 functioneert. Een voordeel daarvan is dat in de grond liggende onderdelen van het systeem volgens de uitvinding kan worden terug-25 gewonnen en opnieuw gebruikt.

De uitvoering volgens figuur 3 verschilt van die volgens de figuren 1 en 2 doordat het zich in de buis bevindende deel van de zuigleiding 8 is vervangen door een langwerpige membraan 30 die middels terugslagklep 6 met het filter 4 is verbonden en via de terugslagklep 30 31 met de zuigleiding 8 is verbonden. Het zal duidelijk zijn dat door perslucht toe te laten in de buis 3 de zak 30 in elkaar wordt gedrukt om het water in die zak omhoog te persen, terwijl als er in de buis 3 onderdruk wordt opgewekt, de membraanzakwanden bol gaan staan waardoor binnen de zak onderdruk wordt opgewekt en grondwater via filter k in 35 de zak 30 kan stromen.

In plaats van een membraanzak kan gebruikt worden gemaakt van een in de buis 3 aangebrachte membraanwand die de ruimte van de buis in twee deelruimtes deelt, waarbij de ene deelruimte via de terugslagklep 1008617 6 6 in verbinding staat met het filter en in de andere deelruimte onderdruk, respectievelijk atmosferische druk of boven atmosferische druk wordt opgewekt.

In plaats van op afstand naast elkaar aangebrachte met zand ge-5 vulde sleuven 1 kunnen ook op afstand van elkaar geplaatste met zand gevulde gaten worden toegepast.

Voordeel van het beschreven systeem is dat met een laag energieverbruik rekening kan worden gehouden en dat geen proceswater nodig is. Vanaf grotere diepten dan circa 8 meter waterkolom kan grondwater 10 worden opgevoerd. Het bereiken van het laagste waterpeil in de buis 3 is controleerbaar door de waterafvoer in de tank 9 vast te stellen. Persluchtvoorzieningen zijn goedkoop en het systeem kan in kunststof-drains worden ingebouwd wat tot prijsverlaging leidt.

i m 1 1 0 0861 7

Claims (7)

1. Werkwijze voor het consolideren van een voor vloeistof slecht doorlatende waterhoudende grondlaag, bijvoorbeeld een klei- of veen- 5 houdende laag, omvattende: het in de grond aanbrengen van ten minste één ontwateringselement bestaande uit een met water goed doorlatend materiaal gevulde sleuf of gat (1) met daarin een buis (3) die is aangesloten op een filterelement (4), dat met de buis (3) in verbinding staat, 10. en opvoermiddelen om via het filter (4) in de buis terecht geko men grondwater tot boven het maaiveld te voeren, met het kenmerk, dat de genoemde opvoermiddelen een zuigbron (10) omvatten evenals kleppen (17. 21, 23) om het inwendige van de buis (3) intermitterend met de zuigbron (10), met de atmosfeer of met een pers-15 bron in verbinding te stellen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ruimte in de genoemde buis (3) door een membraan (30) in twee kamers is verdeeld, waarbij de eerste kamer in verbinding staat met middelen om die kamer intermitterend met een zuigbron (10), de atmosfeer en een pers- 20 bron in verbinding te stellen, en de tweede kamer aan de onderzijde via de genoemde terugslagklep (6) met genoemd filter (¾) en aan de bovenzijde via een terugslagklep (31) met een boven met maaiveld uitmondende leiding (8) in verbinding is gesteld.

3· Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het ge-25 noemde membraan (30) de vorm heeft van een zak, waarvan het inwendige de genoemde tweede kamer vormt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat zich in de genoemde buis (3) een zuigleiding (8) uitstrekt die boven het maaiveld in verbinding kan worden gesteld met een zuigbron (10) en een opvang- 30 eenheid voor grondwater (9), en dat de buis (3) via afsluiters (21, 23, 17) in verbinding kan worden gesteld met een persbron, de atmosfeer of een zuigbron (10).

5. Werkwijze volgens conclusie k, met het kenmerk, dat de zuigleiding (8), tijdens de fase dat de buis (3) in verbinding staat met 35 de atmosfeer of een persbron, in verbinding wordt gesteld met de zuigbron (10).

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5. met het kenmerk, dat over het bovenvlak van de met water doorlatend materiaal gevulde sleuf (1) 1008617 of gat een folie (26) is gelegd, waarvan het onderoppervlak via een leiding (18) met klep (24) in verbinding met een zuigbron (10) kan worden gesteld.

7. Installatie voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één ; 5 van de voorgaande conclusies. 1008617