AT409983B

AT409983B - Unterfangung und/oder abdichtung von im grundwasser stehenden behältern

Info

Publication number: AT409983B
Application number: AT98398A
Authority: AT
Original assignee: Keller Grundbau Gmbh
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2002-12-27
Also published as: ATA98398A; DE19726240C1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Bodenbearbeitung unterhalb eines im Grundwasser stehenden Bauwerkes über ein Bohrloch gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Anordnung gemäss dem Oberbe- griff des Anspruchs 16.

Bei bestehenden Bauwerken ist es aus verschiedensten Anlässen notwendig, Bodenverbesse- rungen des Bodens unter oder neben diesen Bauwerken auszuführen. Hierzu zählen beispielswei- se Grundungen, Fundamentsanierungen, Unterfangungen oder das Anbringen von Wandelemen- ten oder Stützgewölben. Auch das Abdichten und Anbringen von Dichtungswänden oder Dich- tungssohlen ist gelegentlich erforderlich. Hierbei ist es häufig notwendig, den Boden unmittelbar unter dem Bauwerk zu bearbeiten, d. h. beispielsweise mit im Düsenstrahlverfahren hergestellten
Bodenverbundsäulen zu versehen.

Insbesondere bei flüssigkeitsgefüllten Bauwerken bzw. Becken, wie beispielsweise Nachklär- becken, ist es problematisch, dass die Becken aufgrund des fortlaufenden Betriebes oder aufgrund der Erhaltung einer Auftriebssicherheit gegenüber dem umgebenden Grundwasser nicht entleert werden können. Doch selbst bei entleertem Becken besteht das Problem, dass bei Ausführung einer Bohrung durch den Beckenboden unkontrolliert Wasser und Boden zuströmen würde und dies zu einer Zerstörung der Gründung führen könnte
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, mittels denen eine Bodenbearbeitung unterhalb eines Bauwerks durch eine Bohrung im Bauwerksboden trotz umgebenden Grundwassers möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss von einem Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und von einer Vorrichtung der o. g. Art mit den in Anspruch 16 ge- kennzeichneten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren sind folgende Schritte vorgesehen: a) Einbringen eines Behälters in das Bauwerk, b) Anordnen wenigstens eines Rohres im Behälter derart, dass das Rohr eine Verlängerung des späteren Bohrloches ist, c) Einführen eines Bodenbearbeitungswerkzeuges in das Rohr und Ausbilden des Bohrloches unter Durchbrechen des Bauwerksbodens, d) Nivellieren einer dem Bohrloch zugeführten Suspension im Rohr derart, dass das Niveau oberhalb des Grundwasserspiegels liegt, e) Durchführen der Bodenbearbeitung unter Beibehaltung des in Schritt d) eingestellten Ni- veaus der Suspension, f) Abdichten des Bohrloches sowie Entfernen von Bodenbearbeitungswerkzeug, Rohr und
Behälter aus dem Bauwerk.

Dies hat den Vorteil, dass die Bodenbearbeitung durch den Bauwerkboden hindurch ohne Be- einträchtigung des Inhalts des Bauwerks und ohne Unterbrechung eines etwaigen im Bauwerk ablaufenden Betriebsablaufes erfolgen kann.

Die Bodenbearbeitung ist, wie an sich bekannt, zweckmässigerweise eine Bodenverbesserung, insbesondere eine Gründung, Fundamentsanierung, Unterfangung und/oder Anbringung von Wandelementen oder Stützgewölben. Ferner kann die Bodenbearbeitung auch eine Abdichtung, insbesondere eine Anbringung von Dichtungswänden und/oder Dichtungssohlen sein. Selbstver- ständlich konnen auch Kombinationen der vorerwähnten Massnahmen vorgesehen werden.

Das Bauwerk ist vorzugsweise, wie an sich bekannt, ein Hohlbauwerk, insbesondere ein Be- hälter oder ein flüssigkeitsgefülltes Becken, wie beispielsweise ein Klär- oder Nachklärbecken. Der Behälter ist in vorteilhafter Weise ein Stahlbehälter, und das Rohr ist zweckmässigerweise ein Stahlrohr.

Für eine einfache, effiziente und kostengünstige Bodenverbesserung umfasst die in Schritt e) durchgeführte Bodenbearbeitung die Herstellung einer Bodenverbundsäule unterhalb des Bau- werks im Düsenstrahlverfahren vermittels des Bodenbearbeitungswerkzeuges.

Um ein Aufschwimmen des im Bauwerk angeordneten Behälters aufgrund beispielsweise einer im Bauwerk enthaltenen Flüssigkeit zu verhindern, wird nach Schritt a) der Behälter mittels Ballast belastet, beisp. mittels eingebrachter Flüssigkeit, mittels Platten aus Stahl oder Beton o. dgl., usw. usw.

Für eine wirksame Abdichtung des Bohrloches wird zwischen Behälter und Bauwerkboden we- nigstens eine umlaufende Dichtung um das künftige Bohrloch und/oder am Rohr an der Verbin- dungsstelle mit dem Behälter wenigstens eine umlaufende Dichtung angeordnet.

Für einen optimalen Bodenbearbeitungsvorgang wird während Schritt e) die Überschuss- suspension, die aus dem Bohrloch gefördert wird, im Behalter aufgefangen und abgepumpt. Der minimale und maximale Suspensionsstand wird kontrolliert.

Um ein Anheben des Behälters im Bauwerk aufgrund von Auftriebskräften durch die Suspensi- on zu verhindern, wird in Schritt d) das Niveau derart eingestellt, dass es unterhalb eines kritischen
Niveaus bleibt, bei dem auf den Behälter eine Auftriebskraft wirkt, die grösser als die im Bauwerk resultierende Gewichtskraft des Behälters mit Ballast und Rohr ist.

In besonders vorteilhafter Weise wird in Schritt d) die Nivellierung durch eine vorbestimmte
Höhe des Rohres im Behälter eingestellt.

Für eine gut dichtende Verbindung wird zweckmässigerweise das Rohr mit dem Behälter mittels einer mechanischen Verbindung, insbesondere einer Schraub-, Dübel- oder Bolzenverbindung, verbunden.

Zweckmässigerweise wird während Schritt e) eine Überschusssuspension in den Behälter gelei- tet und aus diesem abgepumpt.

Bei der zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geschaffenen Anordnung gemäss der
Erfindung sind ein Behälter und, wie an sich bekannt, wenigstens ein hierin angeordnetes Rohr zum Einführen des Bodenbearbeitungswerkzeuges vorgesehen, wobei das Rohr eine Verlänge- rung des Bohrloches bildet und dieses gegen den Behälter abdichtet und dass der Behälter das Bohrloch gegen das Bauwerk abdichtet.

Für eine optimale Einstellung des Niveaus einer dem Bohrloch zugeführten Suspension weist das obere Ende des Rohres ein niedrigeres Niveau auf als die obere Öffnung des Behälters. Dies hat ferner den Vorteil, dass überschüssige Suspension nicht in den Bauwerkraum, sondern in den Behälter fliesst.

Um ein Rückströmen von Grundwasser über das Bohrloch selbst in den Behälter bzw. in das Bauwerk zu verhindern, hat das obere Ende des Rohres vorteilhafterweise ein höheres Niveau als der das Bauwerk umgebende Grundwasserspiegel.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist nicht nur zur Herstellung von Bohrungen in Behälterbo- den geeignet, sondern kann mit Vorteil auch zur Fertigung von Kleinbohrpfählen oder dgl. genutzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Anordnung im Schnitt und
Fig. 2 eine erfindungsgemässe Anordnung beim Einsatz mit einem Bodenbearbeitungsgerät gleichfalls im Schnitt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfasst die dargestellte Anordnung einen Stahlbehälter 10 mit einem Zusatzballast 12 und einer Öffnung 14. Oberhalb der Öffnung 14 ist im Stahlbehälter 10 ein Stahl- rohr 16 angeordnet. Das Stahlrohr 16 umschliesst die Öffnung 14 und dichtet diese gegen den Stahlbehälter 10 ab.

Der Stahlbehälter 10 ist im Volumen eines Bauwerkes 18, vorliegend eines Flüssigkeitsbehäl- ters, angeordnet. Im Flüssigkeitsbehälter findet sich eine Flüssigkeit 20 mit einem Pegel 22, wobei die Flüssigkeit 20 den Stahlbehälter 10 umgibt.

Der Flüssigkeitsbehälter ist in einem Erdreich 24 mit Grundwasserspiegel 26 angeordnet. Da der Grundwasserspiegel 26 höher ist als der Boden des Flüssigkeitsbehälters, umgibt das Grund- wasser teilweise den Flüssigkeitsbehälter.

Ein oberes Ende des Stahlrohres 16 bildet für eine über dieses zugeführte Suspension 52 ein oberes Niveau 48, welches oberhalb des Grundwasserspiegels 26 angeordnet ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt, dient die Anordnung aus Stahlbehälter 10, Stahlrohr 16 und Öffnung 14 dazu, ein Bodenbearbeitungsgerät 28 durch das Stahlrohr 16 und Öffnung 14 einzuführen.

Mit den Bodenbearbeitungsgerät 28 wird eine Öffnung 30 im Boden 32 des Flüssigkeitsbehäl- ters (Bauwerk 18) ausgebildet und weiterhin ein Bohrloch 34 in den Boden unterhalb des Bauwer- kes 18 abgeteuft Das Bodenbearbeitungsgerät 28 wird in geeigneter Weise angetrieben und erzeugt dabei unterhalb des Flüssigkeitsbehälters eine an sich bekannte Bodenverbundsäule 36 Hiezu wird von oben beispielsweise durch das Bodenbearbeitungsgerät 28 eine entsprechende

Suspension 52 zugeführt, die in Verbindung mit dem Bodenmaterial die Bodenverbundsäule 36 ausbildet.

Ein Suspensionsüberschuss wird über das Bohrloch 34 und das Stahlrohr 16 gehoben bzw. nach oben gefördert und läuft in den Stahlbehälter 10 über. Die Höhe des Stahlrohres 16 ist zum
Ausbilden eines geeigneten Niveaus für die Suspension 52 derart gewählt, dass ein ausreichender Überdruck der Suspension 52 gegenüber dem Grundwasser vorhanden ist. Ferner ist die Höhe des Stahlrohres 16 derart zu wählen, dass eine Auftriebssicherheit des Stahlbehälters 10 infolge des Suspensionsdruckes gewährleistet ist. Gegebenenfalls erfolgt eine zusätzliche Ballastierung des Stahlbehälters 10.

Das Überlaufen der Suspension 52 ist mit einem Pfeil 38 angedeutet. Die Überschusssuspensi- on wird durch eine Pumpe 40 aus dem Stahlbehälter 10 abgepumpt.

Wie im einzelnen aus Fig. 2 zu erkennen, sind zwei Dichtungsringe 42 vorgesehen, welche zwischen dem Stahlbehälter 10 und dem Boden 32 des Flüssigkeitsbehälters (Bauwerk 18) ange- ordnet sind. Diese Dichtungen 42 dichten das Bohrloch 34 bzw. die Öffnung 30 gegen den Innen- raum des Flüssigkeitsbehälters ab. Ferner ist eine umlaufende Dichtung 44 zwischen dem Stahl- rohr 16 und der Auflagefläche des Stahlrohrs 16 im Stahlbehälter 10 vorgesehen.

Eine ausreichende Abdichtung zwischen Flüssigkeitsbehälter (Bauwerk 18) und Stahlbehälter
10 wird durch die Gewichtskraft des Zusatzballastes 12 im Stahlbehälter 10 gewährleistet. Ferner wird vorzugsweise eine ausreichende Dichtwirkung zwischen Stahlrohr 16 und Stahlbehälter 10 dadurch gewährleistet, dass diese mittels einer Schraub- oder Dübelverbindung 46 miteinander fest verbunden sind.

Die Ausbildung der Kernbohrung (Bohrloch 30) und des Bohrloches 34 erfolgt vorzugsweise mit einem üblichen Bohrgerät. Gerät und Personal stehen dabei zweckmässigerweise auf einer geeigneten Ebene. Im Stahlbehälter 10 können auch mehrerer Rohre 16 vorgesehen sein.

Der Arbeitsablauf gestaltet sich dabei vorzugsweise folgendermassen:
Nach dem Aufbau einer Bohrebene wird der Stahlbehälter 10 eingehoben und eingeschwom- men. Anschliessend erfolgt eine Ballastierung des Behälters 10 und ggf. eine Fixierung mit Schrau- ben o.ä. Die Kernbohrung (Öffnung 30) wird durch die Öffnung 14 hindurch eingebracht. Nach dem Durchbohren des Bodens 32 des Flüssigkeitsbehälters 18 steigt der Wasserstand im Stahlrohr 16 bis auf den Spiegel des das Bauwerk 18 umgebenden Grundwassers 26 an. Danach erfolgt das Abteufen der Bohrung 34. Die Überschusssuspension wird kontrolliert und abgepumpt. Nach Fertig- stellung der Bodenverbundsäule 36 wird die Kernbohrung (Öffnung 30) im Behälter-Boden 32 abgedichtet. Stahlrohr 16 und Stahlbehälter 10 werden leergepumpt und schliesslich aus dem Bauwerk 18 entfernt.

Ist der Flüssigkeitsbehälter (Bauwerk 18) beispielsweise ein Klär- oder Nachklärbecken, kann das beschriebene Verfahren während des normalen Betriebs im Flüssigkeitsbehälter durchgeführt werden, weil durch die spezielle Ausgestaltung der erläuterten Anordnung die im Bauwerk 18 enthaltene Flüssigkeit in keiner Weise beeinträchtigt wird.

Besonderes Augenmerk ist auf das Niveau 48 der Suspension 52 im Stahlrohr 16 zu richten.

Dieses Niveau muss einerseits hoch genug sein, damit der Suspensionsdruck im Stahlrohr 16 grösser ist als der entgegengesetzte Wasserdruck des umgebenden Grundwassers, so dass ein Eindringen von Grundwasser über das Stahlrohr 16 in den Stahlbehälter 10 oder das Bauwerk 18 wirksam verhindert ist. Anderseits darf das Niveau 48 der Suspension 52 und mit anderen Worten die Länge des Stahlrohres 16 nicht zu hoch gewählt werden, damit der Suspensionsdruck nicht den Stahlbehälter 10 entgegen der Gewichtskraft des Zusatzballastes 12 abhebt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1.Verfahren zum Durchführen einer Bodenbearbeitung unterhalb eines im Grundwasser ste- henden Bauwerkes über ein Bohrloch, gekennzeichnet durch folgende Schritte, a) Einbringen eines Behalters in das Bauwerk, b) Anordnen wenigstens eines Rohres im Behälter derart, dass das Rohr eine Verlange- rung des späteren Bohrloches ist, <Desc/Clms Page number 4> c) Einführen eines Bodenbearbeitungswerkzeuges in das Rohr und Ausbilden des Bohr- loches unter Durchbrechen des Bauwerksbodens, d) Nivellieren einer dem Bohrloch zugeführten Suspension im Rohr derart, dass das Ni- veau oberhalb des Grundwasserspiegels liegt, e) Durchführen der Bodenbearbeitung unter Beibehaltung des in Schritt d) eingestellten Niveaus der Suspension, f) Abdichten des Bohrloches sowie Entfernen von Bodenbearbeitungswerkzeug, Rohr und Behälter aus dem Bauwerk.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bodenbearbeitung, wie an sich bekannt, eine Bodenverbesserung, insbesondere eine Gründung, Fundamentsanie- rung, Unterfangung und/oder Anbringung von Wandelementen oder Stützgewölben durch- geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bodenbearbeitung eine Abdichtung, insbesondere eine Anbringung von Dichtungswänden und/oder Dich- tungssohlen, durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenbearbeitung unterhalb eines Bauwerkes in Form eines Hohlbauwerkes, insbesonde- re eines Behälters oder eines flüssigkeitsgefüllten Beckens, wie beispielsweise eines Klär- oder Nachklärbeckens, durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Behälter ein Stahlbehälter verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Rohr ein Stahlrohr verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt e) durchgeführte Bodenbearbeitung die Herstellung einer Bodenverbundsäule unterhalb des Bauwerkes in Düsenstrahlverfahren mittels des Bodenbearbeitungswerk- zeuges umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt a) der Behälter mittels Ballast, insbesondere eingebrachter Flüssigkeit, be- lastet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen Behälter und Bauwerksboden im Bereich des zu schaffenden Bohrlochs abgedichtet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohr an der Verbindungsstelle mit dem Behälter wenigstens eine umlaufende Dichtung angeordnet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt e) die Uberschusssuspension kontrolliert und abgepumpt wird.
12 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) das Niveau derart eingestellt wird, dass es unterhalb eines kritischen Niveaus bleibt, bei dem aus dem Behälter eine Auftriebskraft wirkt, die grösser als die im Bauwerk resultierende Gewichtskraft des Behälters mit Ballast und Rohr ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die Nivellierung durch eine vorbestimmte Höhe des Rohres am Behälter einge- stellt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr in dem Behälter mittels einer mechanischen Verbindung, insbesondere einer Schraub-, Dübel- oder Bolzenverbindung, verbunden wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt e) eine Überschusssuspension in den Behälter geleitet und aus diesem abgepumpt wird.
16. Anordnung zum Durchführen einer Bodenbearbeitung unterhalb eines im Grundwasser stehenden Bauwerkes mit einem ein Bohrloch erzeugendes Bodenbearbeitungswerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter (10) und, wie an sich bekannt, wenigstens ein hierin angeordnetes Rohr <Desc/Clms Page number 5> (16) zum Einführen des Bodenbearbeitungswerkzeuges (28) vorgesehen sind, wobei das Rohr (16) eine Verlängerung des Bohrloches (30,34) bildet und dieses gegen den Behäl- ter (10) abdichtet und dass der Behälter (10) das Bohrloch (30,34) gegen das Bauwerk (18) abdichtet.
17 Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenbearbeitung, wie an sich bekannt, eine Bodenverbesserung, insbesondere eine Gründung, Fundamentsa- nierung, Unterfangung und/oder Anbringung von Wandelementen oder Stützgewölben ist.
18. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenbearbei- tung eine Abdichtung, insbesondere eine Anbringung von Dichtungswänden und/oder Dichtungssohlen ist.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bau- werk (18), wie an sich bekannt, ein Hohlbauwerk, insbesondere ein Behälter oder ein flüs- sigkeitsgefülltes Becken, wie beispielsweise eine Klär- oder Nachklärbecken, ist.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Behäl- ter ein Stahlbehälter (10) ist.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr ein Stahlrohr (16) ist.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bo- denbearbeitung die Herstellung einer Bodenverbundsäule (36) unterhalb des Bauwerkes (18) im Düsenstrahlverfahren mittels des Bodenbearbeitungswerkzeuges (28) umfasst.
23 Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Behäl- ter (10) in an sich bekannter Weise ein Ballast (12), insbesondere eingebrachte Flüssig- keit, vorgesehen ist.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Behälter (10) und Bauwerkboden (32) wenigstens eine umlaufende Dichtung (42) um das zukünftige Bohrloch (30,34) vorgesehen ist.
25. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohr (16) an der Verbindungsstelle mit dem Behälter (10) wenigstens eine umlau- fende Dichtung (44) vorgesehen ist.
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr mit denn Behälter (10) mittels einer mechanischen Verbindung (46), insbesondere einer Schraub-, Dübel- oder Bolzenverbindung, verbunden ist.
27 Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Rohres (16) ein niedrigeres Niveau (48) als die obere Öffnung des Behälters (10) aufweist.
28. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Rohres (16) ein höheres Niveau (48) als der das Bauwerk (18) umgebende Grundwasserspiegel (26) hat.
29. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 28, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Herstellung von Kleinbohrpfählen.

HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN