DE19516438A1

DE19516438A1 - Device and process for producing horizontal filtered wells

Info

Publication number: DE19516438A1
Application number: DE19516438A
Authority: DE
Inventors: Franz Reisinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-09
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2015-05-05
Also published as: DE19516438C2; ATA115394A; AT400597B

Abstract

Device and process for producing horizontal filtered wells has sluice associated with wall of vertical well=shaft, in order to prevent ingress of water when installing horizontal filter tube

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Horizontalfilterbrunnens mit einem vertikalen Pump schacht, einem Filterkörper aus in den Boden eingebrachtem Filtermaterial und wenigstens einem innerhalb des Filter körpers verlaufenden horizontalen Filterrohr sowie auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.The invention relates to a method for manufacturing of a horizontal filter well with a vertical pump shaft, a filter body made of ground Filter material and at least one within the filter horizontal filter tube running on a body Device for carrying out this method.

Bisher werden Horizontalfilterbrunnen mit eingebautem Filter körper in offener Bauweise hergestellt, wobei Filterschlitze zum Verlegen der Filterrohre und zum Einbringen des Filter körpers ausgebaggert werden, was zeitraubend, arbeitsinten siv, durch den notwendigen Einsatz von Spundwänden aufwendig und wegen der Wasserhaltung umständlich und unangenehm ist. Dazu kommt noch, daß diese offene Bauweise die erreichbare Brunnentiefe begrenzt und zwar bei einer maximalen Tiefe von etwa 12 m, so daß der Einsatzbereich der Horizontalfilter brunnen beschränkt bleibt.So far, horizontal filter wells with built-in filters body made in an open design, with filter slots to lay the filter tubes and to insert the filter body dredging, which is time consuming, labor intensive siv, complex due to the necessary use of sheet piling and is cumbersome and uncomfortable because of the water drainage. In addition, this open design is the attainable one Well depth limited at a maximum depth of about 12 m, so that the area of application of the horizontal filter well remains limited.

Gemäß der GB-A 2 067 233 wurde auch schon vorgeschlagen, von einem vertikalen Pumpschacht aus durch Wanddurchführungen der Schachtwandung hindurch horizontale Filterrohre direkt in die wasserführenden Bodenschichten vorzudrücken, wobei die Fil terrohre aus einzelnen Rohrstücken Stück für Stück zusammen gesetzt werden. Dieses Verfahren läßt sich allerdings nur bei wenigen lockeren Bodenarten anwenden und ist wegen der hohen Vortriebskräfte im radialen Einsatzbereich um den Pumpschacht recht beschränkt. Die fehlenden speziellen Filterkörper ma chen außerdem die Filterwirkung von den jeweiligen Bodenei genschaften abhängig und begrenzen den Einzugsbereich des Brunnens, und nicht zuletzt kann das Eindringen von Wasser in den Schacht beim Rohrvortrieb durch die Dichtungen der Wanddurchführungen nicht verhindert werden, was zwangsweise ein ungewolltes Ausspülen der Bodenschichten mit sich bringt und eine Wasserhaltung erfordert. Daran ändern auch nichts die umständlichen zusätzlichen Abdichtmaßnahmen, wie wasser lösliche Außenhüllen für die Filterrohre oder in die Filter rohre einschiebbare, gelenkige Dichtungsstangen, die nach dem Verlegen wieder zu entfernen sind, welche Maßnahmen den Herstellungsaufwand erhöhen und sich in der Praxis nicht be währen konnten.According to GB-A 2 067 233 it has also been proposed by a vertical pump shaft from through wall openings of the Horizontal filter tubes directly into the shaft wall to press water-bearing layers of soil, the Fil ter pipes from individual pipe pieces together piece by piece be set. However, this method can only be used for use a few loose soil types and is because of the high Driving forces in the radial application area around the pump shaft quite limited. The missing special filter body ma Chen also the filter effect of the respective floor egg properties and limit the catchment area of the Well, and last but not least, water ingress in the shaft during pipe jacking through the seals of the Wall penetrations can not be prevented, which is inevitable an unwanted rinsing of the soil layers entails and requires drainage. Nothing will change that the cumbersome additional sealing measures, such as water soluble outer shells for the filter tubes or in the filters tubes insertable, articulated sealing rods, which after which are to be removed after the laying, which measures the Increase manufacturing costs and not be in practice could last.

Wie die AT-PSen 324 233 und 389 135 zeigen, ist es bei der Herstellung von Vertikalfilterbrunnen auch schon bekannt, durch Bodenbohrungen Filtermaterial zum Aufbau eines Fil terkörpers in den Bereich der wasserführenden Schichten einzubringen, doch lassen sich diese Filterkörper bisher nur mit vertikal verlaufenden Filterrohren kombinieren. In der AT-PS 387 814 ist weiters zur Steigerung der Ergiebig keit ein Filterbrunnen beschrieben, bei dem in der Filter kiesfüllung der vertikalen Bodenbohrungen ein rohrförmiger Filterkörper mit gegenüber der Filterkiesfüllung größerer Wasserdurchlässigkeit eingebettet ist. Diese die Filter körper bildenden Rohrstücke können nicht vom Hauptbohrloch aus verlegt werden, sondern müssen im Zuge der Errichtung des Bodenfilters beim Einbringen der Filterkiesfüllungen vertikal von oben in die Nebenbohrlöcher ausgelegt werden, womit sich kein Hinweis auf eine Verbesserung der Herstel lung von Horizontalfilterbrunnen ergibt.As the AT-PSen 324 233 and 389 135 show, it is with the Manufacture of vertical filter wells also known filter material through holes in the floor to build up a fil body in the area of the water-bearing layers to introduce, but so far these filter bodies only combine with vertical filter tubes. In the AT-PS 387 814 is also to increase the yield described a filter well in which in the filter gravel filling of the vertical bottom holes a tubular Filter body with larger compared to the filter gravel filling Water permeability is embedded. These are the filters body-forming pipe sections cannot come from the main borehole be relocated from, but must be in the course of construction the bottom filter when inserting the filter gravel fillings vertically into the secondary drill holes from above, with which there is no indication of an improvement in the manufacture development of horizontal filter wells.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das eine rationelle Herstellung von Horizontalfilterbrunnen ermöglicht und den Einsatzbereich dieser Horizontalfilterbrunnen von der Tiefe der wasserführenden Schichten weitgehend unabhängig macht.The invention is therefore based on the object of a method of the type described at the beginning, which is a rational Production of horizontal filter wells enabled and Field of application of this horizontal filter well from the depth of the water-bearing layers largely independent.

Außerdem soll eine Vorrichtung zum zweckmäßigen Durchführen dieses Verfahrens geschaffen werden. In addition, a device should be carried out appropriately of this procedure.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zuerst der Pump schacht und in an sich bekannter Weise mittels Bodenbohrungen der Filterkörper vorgefertigt werden, worauf dann das Filter rohr vom Pumpenschacht aus durch eine einer Wanddurchführung der Schachtwandung zugeordnete Schleuse in den Filterkörper vorgetrieben wird, indem in ebenfalls an sich bekannter Weise ein konisches Kopfstück und daran anschließend zu einem Fil terrohrstrang zusammensetzbare Rohrstücke Stück für Stück vor gedruckt und zu einem Filterrohr mit an die Lange des Filter körpers in Rohrstrangrichtung angepaßter Länge hintereinander gereiht werden.The invention solves this problem by first pumping shaft and in a known manner by means of bottom holes the filter body are prefabricated, then the filter pipe from the pump shaft through a wall duct the lock assigned to the shaft wall into the filter body is driven by in a manner known per se a conical head piece and then to a fil piece of piece of pipe printed and to a filter tube with the length of the filter body in the pipe string direction adapted length in a row be ranked.

Zur Herstellung eines Horizontalfilterbrunnens mit eingebautem Filterkörper braucht nicht mehr auf eine offene Bauweise mit all ihren Nachteilen zurückgegriffen zu werden, sondern es genügt, einen Pumpschacht auszuheben und ihn wasserdicht mit Betonringen od. dgl. auszukleiden. Hierauf wird in radialer Richtung zum Pumpschacht durch aneinandergereihte Bodenboh rungen Kies od. dgl. Filtermaterial in den Boden eingebracht und ein sich über die gewünschte Länge und Tiefe erstrecken der Filterkörper ähnlich wie bei der Herstellung von Verti kalfilterbrunnen ausgebildet. Dann lassen sich bereits die horizontalen Filterrohre verlegen, indem sie durch die vor bereiteten Wanddurchführungen und eine Schleuse vom Pump schacht aus in Längserstreckung der Filterkörper vorgetrie ben werden. Die Filterrohre sind dazu aus einzelnen Rohr stücken zusammengesetzt, welche Rohrstücke über Steckverbin dungen aneinandergereiht werden. Beginnend mit einem koni schen Kopfstück können so Rohrstück für Rohrstück in den Filterkörper vorgedrückt werden, bis ein Filterrohr einer dem Filterkörper entsprechenden Länge entstanden ist. Durch die Schleuse wird ohne zusätzliche Maßnahmen oder Abdichtun gen der Filterrohre ein Wassereindringen in den Pumpschacht während des Vortreibens der Rohrstückes vermieden, so daß die gesamte Brunnenherstellung ohne Wasserhaltung möglich ist. Wegen der fehlenden Spundwände und der tiefenmäßig kaum beschränkten Erdbohrungen können Horizontalfilterbrun nen praktisch beliebiger Tiefe hergestellt werden, wobei je nach den örtlichen Gegebenheiten ein oder mehrere Fil terrohre übereinander in den Filterkörper eintreibbar sind und auch Filterkörper in verschiedenen Richtungen vorberei tet werden können. Da zuerst die Filterkörper eingebracht und dann erst die Filterrohre in die Filterkörper vorgetrie ben werden, bereitet das Vortreiben dieser Filterrohre kaum Schwierigkeiten und läßt sich mit Hilfe eines konischen Kopf stückes, das das relativ lockere Filtermaterial verdrängt, schnell und aufwandsarm durchführen.For the production of a horizontal filter well with built-in Filter body no longer needs an open design all its disadvantages to be resorted to, but it it is sufficient to lift a pump shaft and to waterproof it Lining concrete rings or the like. This is followed by radial Direction to the pump shaft through a row of ground bores Gravel or similar filter material introduced into the soil and extend over the desired length and depth the filter body similar to that of Verti Kalfilterbrunnen trained. Then you can already Lay horizontal filter tubes by going through the front prepared wall bushings and a sluice from the pump shaft pre-drilled in the longitudinal direction of the filter body be. The filter tubes are made of individual tubes pieces assembled, which pipe pieces via plug-in connector applications are strung together. Starting with a koni head piece can pipe piece by piece in the Filter body can be pushed forward until a filter tube one the length of the filter body has arisen. By the lock is without additional measures or sealing water penetration into the pump shaft avoided while advancing the pipe section, so that the entire well production is possible without water drainage is. Because of the missing sheet piling and the depth Horizontal filter well can hardly be restricted NEN can be made practically any depth, where Depending on the local conditions, one or more fil Terrohre can be driven into the filter body one above the other and also filter bodies in different directions can be tet. Since the filter body was introduced first and only then pre-driven the filter tubes into the filter body driving these filter tubes hardly prepares Difficulty and can be solved with the help of a conical head piece that displaces the relatively loose filter material, perform quickly and with little effort.

Bei einer vorteilhaften Vorrichtung zum Durchführen des Ver fahrens sind ein unter Zwischeneinsatz eines Schiebers an der Wanddurchführung ansetzbares Schleusenrohr zur Aufnahme je weils eines Rohrstückes sowie ein im Pumpschacht abstützba rer Pressenrahmen mit einem hydraulisch betätigbaren Preß kolben zum Vortreiben der Rohrstücke vorgesehen, wobei der Preßkolben vom offenen Einschubende des Schleusenrohres her unter Anlage an einer Umfangsdichtung in das Schleusenrohr einschiebbar ist. Durch das Zusammenwirken von Schieber und Schleusenrohr einerseits und Preßkolben anderseits können die einzelnen Rohrstücke des Filterrohres schnell und mit wenigen Handgriffen in den Filterkörper vorgetrieben werden, wobei ein Eindringen von Wasser in den Pumpschacht unterbleibt. So lassen sich Filterrohre praktisch beliebiger Länge in den Fil terkörper vortreiben, und zwar unabhängig davon, in welcher Tiefe ein solcher Rohrvorschub erfolgt, so daß praktisch für die Herstellung eines Horizontalfilterbrunnens hinsichtlich Länge und Tiefe keine Grenzen mehr gesetzt sind.In an advantageous device for performing the Ver driving are one with the intervening use of a slider on the Wall duct attachable lock tube for each because of a piece of pipe and a support in the pump shaft rer press frame with a hydraulically operated press piston provided for advancing the pipe sections, the Plunger from the open end of the lock tube under contact with a circumferential seal in the lock tube can be inserted. By the interaction of slide and Lock tube on the one hand and plunger on the other can individual pipe sections of the filter pipe quickly and with few Hand movements are driven into the filter body, whereby water does not penetrate into the pump shaft. So can filter tubes of practically any length in the fil advance body, regardless of which one Depth such a pipe feed takes place, so that practical for the manufacture of a horizontal filter well regarding There are no longer any limits to length and depth.

Eine einfache und robuste Konstruktion ergibt sich, wenn der Preßkolben an einem Preßjoch angelenkt ist, an dem beiderends am Pressenrahmen abgestützte Hydrauliktriebe angreifen, wo durch eine symmetrische Belastung des Preßkolbens und damit eine gute Preßkolbenführung bei entsprechend leistungsstarker Hydraulikbeaufschlagung gewährleistet ist.A simple and robust construction results if the Press plunger is articulated to a press yoke on both ends attack hydraulic drives supported on the press frame where due to a symmetrical load on the plunger and thus a good baling ram guide with correspondingly powerful Hydraulic loading is guaranteed.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung näher veran schaulicht, die den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrich tung zum Herstellen eines Horizontalfilterbrunnens in einer schematischen, teilgeschnittenen Draufsicht zeigt.The object of the invention is shown in the drawing shows the use of a device according to the invention device for producing a horizontal filter well in one shows schematic, partially sectioned top view.

Zur Herstellung eines Horizontalfilterbrunnens wird zuerst ein Pumpschacht 1 ausgehoben und mit einer Schachtwandung 2 aus Betonringen od. dgl. wasserdicht ausgekleidet. Dann wird in radialer Richtung vom Pumpschacht 1 aus der Filterkörper 3 vorgefertigt, indem durch aneinandergereihte, sich tangen tial berührende oder überlappende Bodenbohrungen Kies od. dgl. Filtermaterial 4 in den Bereich der wasserführenden Boden schichten 5 eingebracht wird. Nun können vom Pumpschacht 1 aus in Richtung der radialen Längserstreckung des Filterkör pers 3 die gewünschten horizontalen Filterrohre 6 verlegt werden, wozu das Filterrohr 6 aus einzelnen Rohrstücken 7 besteht. Die über geeignete Steckverbindungen 8 zusammen setzbaren Rohrstücke 7 werden dabei hinter einem konischen Kopfstück 9 Stück für Stück durch eine Wanddurchführung 10 der Schachtwandung 2 hindurch in den Filterkörper 3 vorge trieben.To produce a horizontal filter well, a pump shaft 1 is first excavated and lined with a shaft wall 2 made of concrete rings or the like. Then, in the radial direction from the pump shaft 1 , the filter body 3 is prefabricated by adding gravel or the like. Filter material 4 into the region of the water-carrying floor layers 5 through lined-up, tangentially touching or overlapping bottom bores. Now the desired horizontal filter tubes 6 can be moved from the pump shaft 1 in the direction of the radial longitudinal extension of the filter body 3 , for which purpose the filter tube 6 consists of individual tube pieces 7 . The pipe pieces 7 which can be put together via suitable plug connections 8 are propelled behind a conical head piece 9 piece by piece through a wall bushing 10 of the shaft wall 2 into the filter body 3 .

Für diesen Rohrvortrieb gibt es eine Vorrichtung 11, die aus einem sich in der Schachtwandung 2 abstützenden Pressenrahmen 12 und einem hydraulisch betätigbaren Preßkolben 13 besteht, wobei am Preßkolben 13 über ein Preßjoch 14 zwei am Pressen rahmen 12 angreifende Hydrauliktriebe 15 angelenkt sind. Dem Preßkolben 13 ist ein Schleusenrohr 16 zugeordnet, das wan dungsseitig an einem an der Wanddurchführung 10 angesetzten Schieber 17 angeflanscht ist und an der schieberabgewandten Seite ein offenes Einschubende 18 mit einer umlaufenden Um fangsdichtung 19 aufweist. Zum Vortreiben eines Filterrohres 6 braucht daher lediglich das Kopfstück 9 und dann jeweils Rohrstück 7 auf Rohrstück 7 durch das Einschubende 18 bei ge schlossenem Schieber 17 in das Schleusenrohr 16 eingeschoben zu werden, wozu der Preßkolben 13 in seiner zurückgezogenen, gegebenenfalls seitlich weggeschwenkten Freigabestellung sich befindet, worauf der Preßkolben 13 in Preßposition gebracht und durch Beaufschlagung der Hydrauliktriebe 15 nach dem öf fnen des Schiebers 17 in das Schleusenrohr 16 einfährt. Der Preßkolben 13 legt sich dabei dichtend an die Umfangsdichtung 19 an und verhindert ein Eindringen von Wasser aus den bereits vorgetriebenen Filterrohrstücken in den Pumpschacht. Das aus dem Schleusenrohr 16 mittels des Preßkolbens 13 vorgedrückte Rohrstück 7 wird über seine Steckverbindung 8 an das zuvor eingeschobene Rohrstück angesetzt und treibt durch die Vor preßkraft des Preßkolbens 13 den bereits vorgedrückten Rohr strang um die Rohrstücklänge vorwärts, bis das Rohrstück aus dem Schleusenrohr 16 bis hinter den Schieber 17 vorgedrückt ist. Nun wird der Preßkolben 13 zurückgezogen und der Schie ber 17 geschlossen, wobei ein Auslaßhahn 20 für eine Entwäs serung bzw. Belüftung des Schleusenrohres 16 sorgt. Nach dem Herausziehen des Preßkolbens 13 und sein Verschwenken in die Freigabestellung kann das nächste Rohrstück 7 in das Schleu senrohr 16 eingeführt und der Vorgang wiederholt werden, wo durch sich praktisch beliebig lange Filterrohre 6 in einem Trockenverfahren verlegen lassen.For this pipe propelling there is a device 11 which consists of a is supported in the shaft wall 2 press frame 12 and a hydraulically actuated ram 13, wherein the plunger 13 via a Preßjoch 14, two on the pressing frame 12 acting hydraulic actuators 15 are articulated. The plunger 13 is assigned a lock tube 16 which is flanged on the application side to a slider 17 attached to the wall bushing 10 and has an open insertion end 18 with a circumferential circumferential seal 19 on the side facing away from the slider. To advance a filter tube 6 , therefore, only the head piece 9 and then each tube piece 7 on tube piece 7 through the insertion end 18 with ge closed slide 17 to be inserted into the lock tube 16 , for which purpose the plunger 13 is in its retracted, possibly laterally pivoted release position , whereupon the plunger 13 is brought into the pressing position and, after actuation of the hydraulic drives 15 after opening the slide 17, moves into the lock tube 16 . The plunger 13 seals against the circumferential seal 19 and prevents water from entering the filter tube pieces that have already been driven into the pump shaft. The pre-pressed from the lock tube 16 by means of the plunger 13 pipe piece 7 is attached via its connector 8 to the previously inserted pipe section and drives by the pre-pressing force of the plunger 13 the already pre-pressed pipe strand by the length of the pipe section until the pipe section from the lock tube 16 to is pushed behind the slide 17 . Now the plunger 13 is retracted and the slide closed over 17 , with an outlet tap 20 for a drainage or ventilation of the lock tube 16 . After pulling out the plunger 13 and pivoting it into the release position, the next pipe section 7 can be inserted into the Schleu senrohr 16 and the process repeated, where filter tubes 6 of virtually any length can be laid in a drying process.

Durch die Herstellung eines Filterkörpers 3 mittels Erdboh rungen einerseits und auf Grund der Möglichkeit, die hori zontalen Filterrohre 6 vom Pumpschacht 1 aus in die Filter körper 3 vorzutreiben, läßt sich ein Horizontalfilterbrunnen rationell und ohne Wasserhaltung setzen, wobei es für die Brunnentiefe und die Zahl und Länge der Horizontalfilterroh re bzw. der Filterkörper theoretisch kaum eine Grenze gibt.By producing a filter body 3 by means of Erdboh stanchions on the one hand and because of the possibility to advance the horizontal filter tubes 6 from the pump shaft 1 into the filter body 3 , a horizontal filter well can be set rationally and without water retention, it being for the well depth and the number and length of the horizontal filter tubes or the filter body theoretically there is hardly any limit.

Claims

1. A method for producing a horizontal filter well with a vertical pump shaft, a filter body made of filter material introduced into the ground and at least one horizontal filter tube running within the filter body, characterized in that first the pump shaft ( 1 ) and in a known manner by means of bottom holes in the Filterkör by ( 3 ) are prefabricated, whereupon the filter tube ( 6 ) from the pump shaft ( 1 ) from a through a wall bushing ( 10 ) of the shaft wall ( 2 ) associated lock in the filter body by ( 3 ) is driven by also in itself known ter ter a conical head piece ( 9 ) and then subsequently assembled to a filter pipe string pipe pieces ( 7 ) bit by bit and to a filter tube ( 6 ) with the length of the filter body in the pipe string direction adapted length are lined up.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that a lock tube ( 16 ) can be attached to the wall leadthrough ( 10 ) with the interposition of a slide ( 17 ) for receiving one piece of pipe ( 7 ) and one in the pump shaft ( 1 ) Press frame ( 12 ) with a hydraulically actuated plunger ( 13 ) for driving the pipe sections ( 7 ) are provided, the plunger ( 13 ) from the open insertion end ( 18 ) of the lock tube res ( 16 ) forth against a peripheral seal ( 19 ) can be pressed into the lock tube ( 16 ).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the plunger ( 13 ) is articulated on a press yoke ( 14 ) on which both ends on the press frame ( 12 ) supported hydraulic drives (15) attack.