DE60023201T2 - Method for dewatering a low-permeability soil - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method and apparatus for extracting water from water-containing, poorly permeable soil, wherein one or more drainage elements of a water-permeable material are introduced into the soil. A drainage element consisting of a wall (5) of a water-permeable material and of drains (2) of a water-permeable material joining the underside of the wall (5) is formed in the soil. From said wall, water is extracted. A drainage pipe (6) is provided near the underside of said wall (5), which drainage pipe (6) is connected to a pump installation or the like. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Wasser enthaltendem Erdboden mit geringer Durchlässigkeit, bei dem wenigstens ein Entwässerungselement aus wasserdurchlässigem Material in den Erdboden eingebracht wird.The The invention relates to a process for dewatering water-containing Soil with low permeability, at least one drainage element Made of water-permeable material is introduced into the ground.

In Gebieten mit Wasser enthaltendem Erdboden mit geringer Durchlässigkeit, wie z.B. Torfboden, ist eine Verdichtung des Erdbodens erforderlich, wenn Straßen, Eisenbahnstrecken oder dergleichen gebaut werden. Dadurch ist es notwendig, dem Erdboden in der kürzestmöglichen Zeit so viel Wasser wie möglich zu entziehen.In Areas with low permeability soil containing water, such as. Peat soil, a compaction of the soil is required when roads, Railway lines or the like to be built. That's it necessary, the soil in the shortest possible Time as much water as possible to withdraw.

Es ist bereits bekannt, Elemente aus einem wasserdurchlässigen Material, gewöhnlich Sand oder ähnliches körniges Material, wie etwa sogenannte Sandableitungen und/oder Sandwände in den Erdboden so einzubringen, dass der Erdboden verfestigt wird.It is already known, elements of a water-permeable material, usually Sand or similar grained Material, such as so-called Sandableitungen and / or sand walls in the Soil is brought in so that the soil is solidified.

Erfindungsgemäß ist im Erdboden ein Entwässerungselement gebildet worden, das aus einer vertikalen Längswand aus einem wasserdurchlässigen Material sowie aus Ableitungen aus einem wasserdurchlässigem Material besteht, die am obersten Teil jeweils ein oberes Ende haben, wobei sich die Ableitungen mit ihrem oberen Ende an die Unterseite der vertikalen Längswand anschließen und sich von der Wand nach unten erstrecken, und der Wand Wasser entzogen wird.According to the invention is in Soil a drainage element has been formed, consisting of a vertical longitudinal wall of a water-permeable material as well as derivatives of a water-permeable material, the at the top of each have an upper end, with the derivatives with its upper end against the underside of the vertical longitudinal wall connect and extend from the wall down, and the wall water is withdrawn.

Wenn die erfindungsgemäße Bauweise verwendet wird, kann der Wand aus einem durchlässigen Material mittels wenigstens eines in der Wand angeordneten Entwässerungsrohrs Wasser entzogen werden, z.B. mittels einer Pumpe oder dergleichen. Die Entwässerung der Wand bewirkt, dass der Grundwasserspiegel in der Wand sinkt, was dazu führt, dass das Grundwasser schneller von dem die Wand umgebenden Erdboden zur Wand fließt und dass das Wasser auch von den Sandableitungen, welche sich tiefer in den Erdboden erstrecken als die Wand, zur Wand fließt. Das Fließen von Wasser von den Ableitungen aus führt dazu, dass es mit einer höheren Geschwindigkeit von dem die Ableitungen umgebenden Erdboden in die Ableitungen fließt.If the construction according to the invention is used, the wall of a permeable material by means of at least deprived of water in the wall arranged drainage pipe be, e.g. by means of a pump or the like. The drainage the wall causes the groundwater level in the wall to drop, which leads to, that the groundwater is faster from the soil surrounding the wall flowing to the wall and that the water also from the drainage, which is deeper extend into the ground as the wall, flowing to the wall. The Flow of water from the discharges leads to it having a higher Speed of the soil surrounding the discharges in the Derivatives flows.

Das Grundwasser im Erdboden fließt im Wesentlichen horizontal zur Wand oder zu den Ableitungen hin, wodurch ermöglicht wird, die mögliche Stratifikation des Erdbodens und die Tatsache, dass die Durchlässigkeit des Erdbodens in horizontaler Richtung im Allgemeinen höher ist als in vertikaler Richtung, optimal genutzt werden können.The Groundwater flows in the ground essentially horizontal to the wall or to the discharges, which allows will, the possible Stratification of the soil and the fact that the permeability of the soil in the horizontal direction is generally higher as in the vertical direction, can be used optimally.

Wasser kann einem gewünschten Entwässerungselement oder einer Gruppe von Entwässerungselementen intermittierend entzogen werden, während die anderen mit einer Pumpanlage verbundenen Entwässerungselemente gesperrt werden, wodurch Wasser nacheinander mehreren Entwässerungselementen oder Gruppen von Entwässerungselementen entzogen wird.water can be a desired one dewatering element or a group of drainage elements be withdrawn intermittently while the others with a Pumping system connected drainage elements be locked, causing water in succession several drainage elements or groups of drainage elements is withdrawn.

Dadurch ist es möglich, einem Entwässerungselement für einen gewünschten Zeitraum Wasser zu entziehen und anschließend die Verbindung zwischen der Pumpe und dem Entwässerungselement zu trennen und die Pumpe mit einem anderen Entwässerungselement zu verbinden.Thereby Is it possible, a drainage element for one desired To withdraw water and then the connection between the pump and the drainage element to disconnect and connect the pump with another drainage element.

Während der Zeit, in der ein Entwässerungselement von der Pumpe getrennt ist und die einem Zeitraum folgt, in dem dem Entwässerungselement Wasser entzogen wurde, fließt Wasser von dem das Entwässerungselement umgebenden Erdboden in das Entwässerungselement. Folglich wird unter Verwendung der Pumpe wenigstens einem Entwässerungselement für einen bestimmten Zeitraum Wasser entzogen. Dann wird die Verbindung mit dem/den Entwässerungselement(en) gesperrt und eine neue Verbindung mit einem anderen Entwässerungselement oder einer anderen Gruppe von Entwässerungselementen hergestellt. Somit kann einer großen Anzahl von Entwässerungselementen auf effektive Weise Wasser entzogen werden, während die Pumpe optimal verwendet wird.During the Time in which a drainage element is separated from the pump and which follows a period in which the drainage element water was withdrawn, flows Water from the the drainage element surrounding soil in the drainage element. Consequently, using the pump, at least one dewatering element for one water deprived of certain period of time. Then the connection with the drainage element (s) locked and a new connection with another drainage element or another group of drainage elements. Thus, a large number of drainage elements effectively deprived of water while the pump is used optimally becomes.

Die DE-2014368 A offenbart ein Verfahren, bei dem vertikale Ableitungen im Erdboden gebildet werden und sich horizontal erstreckende Wände auf Ebenen unter der Bodenfläche gebildet werden, indem horizontale Wasserstrahlen in den Boden eingespritzt werden, um Löcher zu bilden, die mit Sand gefüllt werden können.The DE-2014368 A discloses a method in which vertical derivatives are formed in the ground and horizontally extending walls on levels under the floor surface be formed by injecting horizontal jets of water into the ground be to holes to form, filled with sand can be.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren ausführlicher beschrieben.The The invention will be explained in more detail below with reference to the attached figures described.

1 ist eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsform eines Entwässerungselements. 1 is a schematic view of a possible embodiment of a drainage element.

2 zeigt schematisch eine Anordnung aus einer Pumpe und Rohren, die mit der Pumpe verbunden sind. 2 schematically shows an arrangement of a pump and pipes, which are connected to the pump.

Wie in 1 schematisch gezeigt, ist im Erdboden ein Entwässerungselement angeordnet, welches in der veranschaulichten Ausführungsform aus einer Wand 5 aus einem durchlässigen Material gebildet ist, z.B. Sand, wobei sich die Wand von der Bodenfläche zumindest im Wesentlichen vertikal nach unten erstreckt, und aus sogenannten „Sandableitungen" 2 aus einem wasserdurchlässigen Material, im Allgemeinen auch Sand, wobei sich die Ableitungen an die Unterseite der Wand 5 anschließen. Die sich zumindest im Wesentlichen vertikal erstreckenden, pfahlförmigen Sandableitungen 2 sind somit in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet.As in 1 schematically shown, a drainage element is arranged in the ground, which in the illustrated embodiment of a wall 5 is formed of a permeable material, for example sand, wherein the wall extends from the bottom surface at least substantially vertically downwards, and from so-called "sand discharges" 2 made of a water-permeable material, generally also sand, with the discharges to the bottom of the wall 5 connect. Which at least substantially vertically extending, pile-shaped sand drainage 2 are thus arranged at regular intervals from each other.

Die pfahlförmigen Sandableitungen können sich über eine viel größere Tiefe erstrecken als die Wand 5. Wie weiterhin schematisch mit Hilfe von gestrichelten Linien auf der Oberfläche 1 gezeigt ist, können derartige Sandwände 5 und sich anschließende Sandableitungen 2 in einem regelmäßigen Abstand im Erdboden gebildet werden.The pile-shaped sand drains can extend over a much greater depth than the wall 5 , As further schematic with the help of dashed lines on the surface 1 can be shown, such sand walls 5 and subsequent sand drainage 2 be formed at a regular distance in the ground.

Im Allgemeinen erfolgt der Aufbau der Sandwand 5 und der Sandableitungen 2 in der Weise, dass zunächst die Sandableitungen von der Bodenfläche 1 aus im Erdboden in an sich bekannter Weise gebildet werden, und dass anschließend die oberen Teile der Sandableitungen in die Wand 5 eingefügt werden, wobei die Sandwand 5 gebildet wird.In general, the construction of the sand wall 5 and the drainage pipes 2 in the way that first the sand drains off the floor area 1 be formed in the ground in a conventional manner, and then that the upper parts of the sand drains into the wall 5 be inserted, with the sand wall 5 is formed.

In der Nähe der Unterseite der Wand 5, die sich von der Oberfläche 1 aus beispielsweise über eine Tiefe von 6 bis 7 Metern erstreckt, ist ein sich horizontal erstreckendes Entwässerungsrohr 6 angeordnet, welches über ein weiteres Rohr 7, das in 2 schematisch gezeigt ist und sich nach oben in die Wand 5 oder in den die Wand 5 umgebenden Erdboden erstreckt, mit einem Rohr 8 verbunden ist, welches mit einer Pumpanlage 9 verbunden ist.Near the bottom of the wall 5 that are different from the surface 1 for example, extending over a depth of 6 to 7 meters, is a horizontally extending drainage pipe 6 arranged, which over another pipe 7 , this in 2 is shown schematically and up in the wall 5 or in the wall 5 surrounding soil extends, with a pipe 8th connected, which with a pumping system 9 connected is.

Da das Entwässerungsrohr 6 in einer verhältnismäßig begrenzten Tiefe positioniert ist, ist es möglich, eine normale Pumpe für das Ansaugen von Wasser aus dem Entwässerungsrohr 6 zu verwenden.Because the drainage pipe 6 positioned at a relatively limited depth, it is possible to use a normal pump for drawing water from the drainage pipe 6 to use.

Das Ansaugen von Wasser aus dem Entwässerungsrohr 6 bewirkt, dass der Wasserstand in der Wand 5 sinkt, wodurch Wasser auch von den Sandableitungen 2 in die Wand 5 fließt und aus dieser abgeführt wird.The suction of water from the drainage pipe 6 causes the water level in the wall 5 sinks, causing water also from the sand drains 2 in the wall 5 flows and is discharged from this.

Die Entwässerung der Wand 5 und der Ableitungen 2 führt zu einem schnelleren Wasserfluss von dem die Wand 5 und die Ableitungen 2 umgebenden Erdboden. Der Wasserfluss von dem Erdboden zur Wand 5 und/oder zu den Sandableitungen 2 erfolgt dabei hauptsächlich in horizontale Richtung, was vorteilhaft ist, wenn der Erdboden geschichtet ist, wobei im Allgemeinen ein horizontaler Wasserfluss einer guten Durchlässigkeit des Erdbodens dienlicher ist als ein nach oben gerichteter Wasserfluss.The drainage of the wall 5 and the derivatives 2 leads to a faster flow of water from the wall 5 and the derivatives 2 surrounding soil. The flow of water from the ground to the wall 5 and / or to the drainage pipes 2 is mainly in the horizontal direction, which is advantageous when the soil is stratified, in general, a horizontal water flow of good permeability of the soil is more useful than an upward water flow.

Wie in 2 gezeigt, sind mehrere Rohre 7, die mit in verschiedenen Entwässerungselementen angeordneten Entwässerungsrohren 6 oder dergleichen verbunden sind, mit dem Mittelrohr 8 verbunden, welches mit der Saugseite der Pumpe 9 verbunden ist. In jedem der Rohre 7 ist ein Absperrventil 10 angebracht, das beispielsweise durch einen über Fernsteuerung zu aktivierenden Elektromotor zwischen einer geöffneten Stellung, in der ein freier Wasserfluss durch das Rohr 7 erfolgen kann, und einer geschlossen Stellung eingestellt werden kann, in welcher das Abführen von Wasser aus dem jeweiligen Entwässerungselement über das Rohr 7 blockiert ist.As in 2 shown are several tubes 7 equipped with drainage pipes arranged in various drainage elements 6 or the like are connected to the central tube 8th connected to the suction side of the pump 9 connected is. In each of the pipes 7 is a shut-off valve 10 attached, for example, by an electric motor to be activated by remote control between an open position, in which a free flow of water through the pipe 7 can be made, and a closed position can be adjusted, in which the discharge of water from the respective dewatering element through the pipe 7 is blocked.

Auf diese Weise wurde eine Möglichkeit geschaffen, mittels der Pumpe 9 Wasser aus wenigstens einem Entwässerungselement zu saugen, während die mit den anderen Entwässerungselementen verbundenen Rohre 7 durch Absperrventile 8, die den Rohren 7 zugeordnet sind, verschlossen sind. Somit kann aufeinanderfolgenden, einzelnen Entwässerungselementen oder spezifischen Gruppen von Entwässerungselementen mittels einer einzigen Pumpe Wasser entzogen werden.In this way, a possibility was created by means of the pump 9 To suck water from at least one dewatering element, while the pipes connected to the other dewatering elements 7 through shut-off valves 8th that the pipes 7 are assigned, are closed. Thus, water can be withdrawn from successive individual drainage elements or specific groups of drainage elements by means of a single pump.

Dies ist hinsichtlich der Tatsache vorteilhaft, dass die Geschwindigkeit, mit der einem Entwässerungselement Wasser entzogen werden kann, im Allgemeinen höher ist als die Geschwindigkeit, mit der Wasser von dem das Entwässerungselement umgebenden Erdboden in das Entwässerungselement fließen kann. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, einem Entwässerungselement über einen bestimmten Zeitraum Wasser zu entziehen, und während des Zeitraums, in dem anderen Entwässerungselementen Wasser entzogen wird, kann erneut Wasser zu dem Entwässerungselement fließen, dem gerade Wasser entzogen worden ist.This is advantageous in the fact that the speed, with a drainage element Water can be withdrawn, generally higher than the speed, with the water from the the drainage element surrounding soil in the drainage element flow can. By using the method and apparatus of the invention Is it possible, a drainage element over a water during a given period of time, and during the period in which other drainage elements Water is withdrawn, water can again to the drainage element flow, which has just been deprived of water.

Somit kann eine optimale Verwendung der Pumpe 9 erreicht werden, wobei es möglich ist, einer großen Anzahl von Entwässerungselementen Wasser zu entziehen, wobei eine Pumpanlage für verhältnismäßig geringe Beanspruchung verwendet wird.Thus, optimal use of the pump 9 whereby it is possible to extract water from a large number of drainage elements using a relatively low-stress pumping system.

Es ist ersichtlich, dass es möglich ist, eine Computeranlage oder dergleichen zu verwenden, um die verschiedenen Absperrventile 10 so zu steuern, dass sie automatisch öffnen und schließen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, ein Absperrventil für einen bestimmten Zeitraum in der geöffneten Stellung zu halten und es anschließend für einen bestimmten Zeitraum erneut zu schließen. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Sensoren zur Steuerung der Absperrventile, wobei die Sensoren den Wasserstand in den verschiedenen Entwässerungselementen messen und anhand dieser Informationen veranlassen, dass sich die verschiedenen Absperrventile 8 öffnen und/oder schließen.It will be appreciated that it is possible to use a computer system or the like to control the various shut-off valves 10 be controlled so that they open and close automatically. This makes it possible, for example, to hold a shut-off valve for a certain period in the open position and then close it again for a certain period. Another possibility is the use of sensors to control the shut-off valves, whereby the sensors measure the water level in the different drainage elements and, based on this information, cause the different shut-off valves 8th open and / or close.

Durch diese Entwässerung des Erdbodens wird die Kornspannung im Erdboden erhöht, was dazu führt, dass der Setzungsprozess oder das Sacken des Erdbodens schnell erfolgen kann.By this drainage of the ground, the grain tension in the soil is increased, which in addition leads, that the settlement process or the sinking of the soil occur quickly can.

Möglicherweise kann eine Oberlast, die z.B. aus Sand oder ähnlichem Material oder aus einer eingeschlossenen Wassermasse oder dergleichen besteht, auf dem Erdboden angeordnet werden, um die Verdichtung des Wasser enthaltenden Erdbodens zu fördern.possibly For example, a high load, e.g. made of sand or similar material or made of an enclosed body of water or the like the soil can be arranged to contain the compaction of the water Soil to promote.

Eine weitere Möglichkeit, das Wasser abzuführen, das in einem Entwässerungsrohr aufgefangen wurde, besteht in der Erzeugung eines Überdrucks im Entwässerungsrohr 6 zu gewünschten Zeitpunkten, indem über ein Rohr, das mit dem Entwässerungsrohr verbunden ist, dem Rohr 6 Druckluft zugeführt wird. Das Wasser kann dann über ein weiteres Rohr abgeführt werden, das mit dem Rohr 6 verbunden ist und zur Oberfläche 1 führt. Ein Kompressor oder dergleichen zur Erzeugung des Überdrucks kann auch mit in mehreren Wänden 5 angeordneten Entwässerungsrohren 6 verbunden werden. Im Allgemeinen muss lediglich der Kompressor oder dergleichen auch in diesem Fall intermittierend aktiviert werden, z.B. wiederum in Abhängigkeit von dem Wasserstand in einer Sandwand/in Sandwänden 5, der von einem Sensor oder von Sensoren gemessen wird.Another way to remove the water that has been collected in a drainage pipe is to create an overpressure in the drainage pipe 6 at desired times, by the pipe via a pipe, which is connected to the drainage pipe 6 Compressed air is supplied. The water can then be discharged via another pipe, which is connected to the pipe 6 is connected and to the surface 1 leads. A compressor or the like for generating the overpressure can also be used in several walls 5 arranged drainage pipes 6 get connected. In general, only the compressor or the like in this case must be activated intermittently, for example, in turn, depending on the water level in a sand wall / in sand walls 5 which is measured by a sensor or sensors.

Erfindungsgemäß ist der Begriff „Sandableitungen" so zu verstehen, dass er streifenförmige Entwässerungselemente umfasst.According to the invention To understand the term "drainage pipes" that he is strip-shaped dewatering elements includes.

Claims (7)

Verfahren zur Entwässerung von Wasser enthaltendem Erdboden mit geringer Durchlässigkeit, bei dem wenigstens ein Entwässerungselement aus einem wasserdurchlässigen Material in den Erdboden eingebracht wird, wobei verfahrensgemäß im Erdboden ein Entwässerungselement gebildet worden ist, das aus einer vertikalen Längswand (5) aus wasserdurchlässigem Material sowie aus Ableitungen (2) aus einem wasserdurchlässigen Material besteht, die am obersten Teil jeweils ein oberes Ende haben, wobei sich die Ableitungen mit ihrem oberen Ende an die Unterseite der vertikalen Längswand (5) anschließen und sich von der Wand nach unten erstrecken, und der vertikalen Längswand (5) Wasser entzogen wird.A method of dewatering low permeability soil containing water, comprising introducing at least one dewatering element of a water-permeable material into the soil, wherein according to the method a dewatering element has been formed in the soil consisting of a vertical longitudinal wall ( 5 ) of water-permeable material and of derivatives ( 2 ) consists of a water-permeable material, which have at the uppermost part in each case an upper end, wherein the discharges with their upper end to the underside of the vertical longitudinal wall ( 5 ) and extend downwards from the wall, and the vertical longitudinal wall ( 5 ) Water is withdrawn. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nahe der Unterseite der Wand (5) ein Entwässerungsrohr (6) vorgesehen wird.Method according to claim 1, characterized in that close to the underside of the wall ( 5 ) a drainage pipe ( 6 ) is provided. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Bodenfläche aus im Erdboden sich von der Bodenfläche nach unten erstreckende erste Sandableitungen (2) gebildet werden, woraufhin die oberen Enden der Ableitungen miteinander verbunden werden, indem die Wand (5) im Erdboden gebildet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that extending from the bottom surface in the ground from the bottom surface downwardly extending first sand discharges ( 2 ), whereupon the upper ends of the leads are connected to each other by the wall ( 5 ) is formed in the ground. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser intermittierend aus der Wand (5) abgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that water is intermittently removed from the wall ( 5 ) is discharged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Abführen von Wasser aus einer Wand (5) nacheinander an mehrere Wände (5) angeschlossen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that means for removing water from a wall ( 5 ) successively to several walls ( 5 ) are connected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Pumpe (9), die an ein Entwässerungsrohr (7) in der Wand (5) angeschlossen wird, Wasser aus der Wand (5) abgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of a pump ( 9 ) connected to a drainage pipe ( 7 ) in the wall ( 5 ), water from the wall ( 5 ) is discharged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser aus der Wand abgeführt wird, indem einem Entwässerungsrohr (7) in der Sandwand (5) Druckluft zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that water is discharged from the wall by a drainage pipe ( 7 ) in the sand wall ( 5 ) Compressed air is supplied.