DE20303137U1 - Small bore tunnelling process to repair a leaky dyke with a longitudinal internal concrete curtain seal. - Google Patents
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Abstract
Description
!::! &Ggr;'·&udigr;!::&iacgr; UANNIG!::! &Ggr;'·&udigr;!::&iacgr; ANNOUNCED
& REPKOW& REPKOW
PATENTANWÄLTEPATENT ATTORNEYS
EUROPEAN PATE NT AND TRADEMARK ATTORNEYSEUROPEAN PATE NT AND TRADEMARK ATTORNEYS
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AUGSBURG. 25. Feb. 2003AUGSBURG. 25 Feb. 2003
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Anordnung zur Herstellung
einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht im ErdbodenArrangement for production
a liquid-impermeable layer in the soil
Anordnung zur Herstellung einer flüssigkeitsundurchlässigenArrangement for producing a liquid-impermeable
Schicht im ErdbodenLayer in the soil
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1, d.h. eine Anordnung zur Herstellung einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht im Erdboden, mit einer Erdreichbeseitigungsvorrichtung zur Beseitigung des Erdreiches von den Stellen, an welchen die flüssigkeitsundurchlässige Schicht entstehen soll, und einer Antriebsvorrichtung zur Bewegung der Erdreichbeseitigungsvorrichtung durch den Erdboden.The present invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1, i.e. an arrangement for producing a liquid-impermeable layer in the ground, with a soil removal device for removing the soil from the places where the liquid-impermeable layer is to be created, and a drive device for moving the soil removal device through the ground.
Eine derartige Anordnung wird beispielsweise, aber nicht ausschließlich beim Deichbau benötigt und dient dazu, genauer gesagt um einen Deich wasserdicht zu machen.Such an arrangement is required, for example but not exclusively, in dike construction and serves, more precisely, to make a dike waterproof.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um einen Deich wasserdicht zu machen.There are different ways to make a dike waterproof.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, daß der Deich ganz oder teilweise aus Lehm hergestellt wird. Ein solcher Deich, genauer gesagt der Querschnitt durch einen solchen Deich ist in Figur 4 dargestellt. Der in der Figur 4 gezeigte Deich D besteht aus einem beispielsweise aus Kies oder Schotter bestehenden Kern K und einer darüber angeordneten Lehmschicht L. Lehm ist zumindest in größeren Dicken ein flüssigkeitsundurchlässiges Material und verhindert, daß auf der einen Seite des Deiches befindliches Wasser W durch den Deich D hindurch auf die andere Seite des Deiches gelangen kann.A first possibility is that the dyke is made entirely or partially from clay. Such a dyke, or more precisely the cross-section through such a dyke, is shown in Figure 4. The dyke D shown in Figure 4 consists of a core K made of gravel or crushed stone, for example, and a layer of clay L arranged on top. Clay is a liquid-impermeable material, at least in larger thicknesses, and prevents water W on one side of the dyke from passing through the dyke D to the other side of the dyke.
Ein so aufgebauter Deich hat den Nachteil, daß er nach mehr oder weniger langer Zeit undicht wird. Dies liegt daran, daß die Lehmschicht L über kurz oder lang durch Pflanzenwurzeln, und Tiere, insbesondere durch die Gänge und Nester von Mäu-A dyke constructed in this way has the disadvantage that it becomes leaky after a longer or shorter period of time. This is because the clay layer L is sooner or later broken up by plant roots and animals, especially by the passages and nests of mice.
sen, Maulwürfen etc. beschädigt wird. Nachteilig ist ferner, daß es sehr aufwendig ist, einen solchen Deich zu sanieren. Hierzu muß die alte Lehmschicht L komplett abgetragen, entsorgt, und durch eine neue Lehmschicht ersetzt werden. 5sen, moles, etc. Another disadvantage is that it is very costly to renovate such a dyke. To do this, the old clay layer L must be completely removed, disposed of, and replaced with a new clay layer. 5
Eine zweite Möglichkeit, um einen Deich wasserdicht zu machen, besteht darin, daß in diesem eine sogenannte Schmalwand-Innendichtung ausgebildet wird. Ein solcher Deich, genauer gesagt der Querschnitt durch einen solchen Deich, ist in Figur 5 veranschaulicht. Ein solcher Deich besteht beispielsweise aus Schotter und weist eine sich von der Deichkrone vertikal nach unten erstreckende Schmalwand-Innendichtung SID auf. Diese Schmalwand-Innendichtung ist eine nur wenige Zentimeter, beispielsweise nur 10 cm dicke Schicht aus wasserundurchlässigem Material wie beispielsweise einem Bentonit-Zement-Gemisch, und ragt üblicherweise mehrere Meter, beispielsweise 4 m in die Tiefe.A second way of making a dike waterproof is to create a so-called narrow-wall inner seal in it. Such a dike, or more precisely the cross-section through such a dike, is shown in Figure 5. Such a dike consists, for example, of gravel and has a narrow-wall inner seal SID extending vertically downwards from the dike crest. This narrow-wall inner seal is a layer of waterproof material such as a bentonite-cement mixture that is only a few centimeters thick, for example only 10 cm, and usually extends several meters, for example 4 m, into the depth.
Die zur Herstellung einer solchen Schmalwand-Innendichtung benötigte Anordnung ist eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The arrangement required to produce such a narrow-wall internal seal is an arrangement according to the preamble of claim 1.
Ein Deich mit einer Schmalwand-Innendichtung hat im allgemeinen eine längere Lebensdauer, erfordert aber einen großen Aufwand bei der Herstellung. Insbesondere ist es sehr aufwendig, den Graben herzustellen, in welchen das wasserundurchlässige Material eingefüllt wird. Dieser soll nämlich einerseits relativ schmal sein (beispielsweise nur 10 cm breit), muß aber andererseits sehr tief sein (beispielsweise 4 m tief). Die Herstellung des Grabens erfolgt durch einen Bagger oder durch eine Schlitzwandfräse, welche jedoch nur sehr langsam vorankommen.A dyke with a narrow-wall inner seal generally has a longer lifespan, but requires a lot of effort to produce. In particular, it is very time-consuming to create the trench into which the waterproof material is filled. On the one hand, this trench should be relatively narrow (for example, only 10 cm wide), but on the other hand it must be very deep (for example, 4 m deep). The trench is created using an excavator or a diaphragm wall cutter, but these only make very slow progress.
Durch die Ausbildung einer Schmalwand-Innendichtung könnten theoretisch auch bereits bestehende Deiche, beispielsweise Deiche der in der Figur 4 gezeigten Art saniert werden. Dies ist in der Praxis jedoch häufig nicht möglich, weil die zuBy creating a narrow-walled inner seal, existing dykes, such as the type shown in Figure 4, could theoretically be rehabilitated. In practice, however, this is often not possible because the
sanierenden Deiche häufig nicht stabil genug sind, um von den Gerätschaften befahren zu werden, die zur Herstellung einer Schmalwand-Innendichtung erforderlich sind (Bagger, LKWs etc.) .
5The dykes to be rehabilitated are often not stable enough to be driven over by the equipment required to create a narrow-wall internal seal (excavators, trucks, etc.).
5
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die Herstellung von Schmalwand-Innendichtungen oder von sonstigen flüssigkeitsundurchlässigen Schichten im Erdboden mit geringem Aufwand und ohne den Deich oder einen sonstigen Untergrund großflächig beschädigende oder zerstörende Gerätschaften erfolgen kann.The present invention is therefore based on the object of developing the arrangement according to the preamble of claim 1 in such a way that the production of narrow-wall internal seals or other liquid-impermeable layers in the ground can be carried out with little effort and without equipment that damages or destroys the dyke or other subsoil over a large area.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Schutzanspruch 1 beanspruchte Anordnung gelöst.This object is achieved according to the invention by the arrangement claimed in claim 1.
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die Antriebsvorrichtung zur Bewegung der Erdreichbeseitigungsvorrichtung durch den Erdboden ein durch ein im Erdboden vorhandenes Bohrloch verlaufendes, und mit der Erdreichbeseitigungsvorrichtung verbindbares Gestänge umfaßt.The arrangement according to the invention is characterized in that the drive device for moving the soil removal device through the ground comprises a rod which runs through a borehole in the ground and can be connected to the soil removal device.
Eine solche Antriebsvorrichtung für die Bewegung der Erdreichbeseitigungsvorrichtung durch den Erdboden erweist sich in zweifacher Hinsicht als vorteilhaft: einerseits gelingt es dadurch schneller, den mit dem flüssigkeitsundurchlässigen Material zu befüllenden Graben oder Hohlraum herzustellen, und andererseits entfällt die Notwendigkeit, schwere Gerätschaften wie beispielsweise Bagger einzusetzen, die den Deich oder einen sonstigen Untergrund großflächig beschädigen oder zerstören könnten. Letzteres macht es sogar möglich, einen vom steigenden Hochwasser bereits aufgeweichten Deich noch abzudichten.Such a drive device for moving the soil removal device through the ground has two advantages: firstly, it enables the trench or cavity to be filled with the liquid-impermeable material to be created more quickly, and secondly, it eliminates the need to use heavy equipment such as excavators, which could damage or destroy the dyke or other subsoil over a large area. The latter even makes it possible to seal a dyke that has already been softened by rising floodwater.
Darüber hinaus ermöglicht die beanspruchte Anordnung die Herstellung von besonders dichten wasserundurchlässigen Schichten. Bei der Verwendung herkömmlicher AnordnungenIn addition, the claimed arrangement enables the production of particularly dense, waterproof layers. When using conventional arrangements
erfolgt die Herstellung der Schicht in Längeneinheiten von ca. 8 - 10 m, so daß die wasserundurchlässige Schicht alle 8 - 10 m mehr oder weniger stark undichte Stellen aufweist. Durch die beanspruchte Anordnung kann die Herstellung der Schicht in sehr viel größeren Längeneinheiten (in Längeneinheiten bis zu mehreren hundert Metern) erfolgen, so daß eine solche Schicht so gut wie überhaupt keine wasserundurchlässigen Stellen aufweist.The layer is produced in length units of approximately 8 - 10 m, so that the waterproof layer has more or less severe leaks every 8 - 10 m. The claimed arrangement allows the layer to be produced in much larger length units (in length units of up to several hundred meters), so that such a layer has almost no waterproof spots at all.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung und den Figuren entnehmbar. Advantageous further developments of the invention can be found in the dependent claims, the following description and the figures.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the figures.
Figuren 1 bis 3 verschiedene Stadien der Erzeugung einer wasserundurchlässigen Schicht im Erdboden,Figures 1 to 3 show different stages of the creation of a waterproof layer in the soil,
Figuren 4 und 5 bekannte Aufbauten eines Deiches, undFigures 4 and 5 show known structures of a dike, and
Figur 6 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Durchführung einer Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren, Figure 6 is a diagram illustrating the execution of an earth bore using the horizontal directional drilling method,
Der Aufbau, die Funktion, und die Wirkungsweise der hier vorgestellten Anordnung werden im folgenden anhand der Herstellung einer Schmalwand-Innendichtung für einen Deich erläutert. Es sei jedoch bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die beschriebene Anordnung auch zur Herstellung anderer flüssigkeitsundurchlässiger Schichten im Erdreich verwendbar ist, beispielsweise zur Herstellung einer Sperre, die die horizontale Ausbreitung von Grundwasser in einen zu schützenden Bereich verhindert.The structure, function and mode of operation of the arrangement presented here are explained below using the example of the manufacture of a narrow-wall internal seal for a dyke. However, it should be noted at this point that the arrangement described can also be used to produce other liquid-impermeable layers in the ground, for example to produce a barrier that prevents the horizontal spread of groundwater into an area to be protected.
Die Herstellung einer Schmalwand-Innendichtung unter Verwendung der hier vorgestellten Anordnung umfaßt die SchritteThe manufacture of a narrow-wall internal seal using the arrangement presented here comprises the steps
- Beseitigung des Erdreiches von den Stellen, an welchen die flüssigkeitsundurchlässige Schicht entstehen soll, und- Removal of soil from the places where the impermeable layer is to be created, and
- Auffüllen des erdreichfreien Bereiches mit einem flüssigkeitsundurchlässigen Material,- Filling the soil-free area with a liquid-impermeable material,
und entspricht insoweit der unter Verwendung herkömmlicher Anordnungen erfolgenden Herstellung flüssigkeitsundurchlässiger Schichten im Erdboden. Allerdings erfolgt zumindest die Beseitigung des Erdreiches von den Stellen, an welchen die flüssigkeitsundurchlässige Schicht entstehen soll, völlig anders als es bislang üblich ist.and corresponds to the production of liquid-impermeable layers in the ground using conventional arrangements. However, at least the removal of the soil from the places where the liquid-impermeable layer is to be created is carried out completely differently than has been the case up to now.
Anders ist beispielsweise, daß die das Erdreich beseitigende Erdreichbeseitungungsvorrichtung unter Verwendung einer Antriebsvorrichtung durch den Erdboden bewegt wird, die ein durch ein im Erdboden vorhandenes Bohrloch verlaufendes, und mit der Erdreichbeseitigungsvorrichtung verbindbares Gestänge umfaßt.What is different, for example, is that the soil removal device that removes the soil is moved through the ground using a drive device that comprises a rod that runs through a borehole in the ground and can be connected to the soil removal device.
Das Gestänge ist im betrachteten Beispiel das Bohrgestänge eines Erdbohrers, genauer gesagt das Bohrgestänge einer Vorrichtung zur Herstellung einer Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren. Bei dem Gestänge könnte es sich prinzipiell auch um das Bohrgestänge einer beliebigen anderen Erdbohrvorrichtung handeln.
30In the example in question, the rod is the drill rod of an earth drill, or more precisely the drill rod of a device for creating an earth bore using the horizontal directional drilling method. In principle, the rod could also be the drill rod of any other earth drilling device.
30
Im betrachteten Beispiel wird die später noch genauer beschriebene Erdreichbeseitigungsvorrichtung unter Verwendung des Bohrgestänges durch den Erdboden gezogen. Prinzipiell wäre es aber auch möglich, die Erdreichbeseitigungsvorrichtung durch das Bohrgestänge durch den Erdboden zu schieben.In the example considered, the soil removal device, which will be described in more detail later, is pulled through the ground using the drill rod. In principle, however, it would also be possible to push the soil removal device through the ground using the drill rod.
•••t ··•••t ··
Weil die Erdreichbeseitigungsvorrichtung vorliegend mittels des Bohrgestänges durch das Erdreich gezogen wird, wird zunächst eine Erdbohrung nach dem Hörizontal-Spülbohrverfahren durchgeführt.
5Because the soil removal device in this case is pulled through the soil by means of the drill rod, an earth bore is first carried out using the horizontal directional drilling method.
5
Noch bevor dies geschieht, eventuell aber auch erst danach, wird dort, wo die herzustellende Schmalwand-Innendichtung beginnen soll, und dort, wo die Schmalwand-Innendichtung enden soll, jeweils eine Grube ausgehoben, wobei sich diese Gruben bis mindestens in die Tiefe erstrecken, in welche sich die herzustellende Schmalwand-Innendichtung nach unten erstrecken soll. Die Gruben werden benötigt, um an den Enden der Schmalwand-Innendichtung einen sauberen Abschluß herzustellen. Ein sauberer Abschluß der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung ist erforderlich, wenn diese nur ein Teil einer längeren Schmalwand-Innendichtung darstellt, also wenn sich an den gerade herzustellenden Teil der Schmalwand-Innendichtung ein bereits hergestellter oder noch herzustellender weiterer Abschnitt der Schmalwand-Innendichtung anschließt.Before this happens, but possibly only afterwards, a pit is dug where the narrow-wall inner seal to be manufactured is to begin and where the narrow-wall inner seal is to end, with these pits extending to at least the depth to which the narrow-wall inner seal to be manufactured is to extend downwards. The pits are needed to create a clean finish at the ends of the narrow-wall inner seal. A clean finish to the narrow-wall inner seal to be manufactured is necessary if it is only part of a longer narrow-wall inner seal, i.e. if the part of the narrow-wall inner seal that is currently being manufactured is followed by another section of the narrow-wall inner seal that has already been manufactured or is still to be manufactured.
Dort, wo dies nicht der Fall ist, kann auf einen sauberen Abschluß der Schmalwand-Innendichtung und damit auch auf die Grube(n) verzichtet werden. Im betrachteten Beispiel wird davon ausgegangen, daß sowohl am vorderen Ende als auch am hinteren Ende der Schmalwand-Innendichtung jeweils eine Grube ausgehoben wird.Where this is not the case, a clean finish to the narrow-wall inner seal and thus also the pit(s) can be dispensed with. In the example considered, it is assumed that a pit is dug at both the front end and the rear end of the narrow-wall inner seal.
Nach der Herstellung der Gruben oder - wie erwähnt - bereits vorher wird eine Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren durchgeführt.
30After the pits have been dug or - as mentioned - even before, an earth bore is carried out using the horizontal directional drilling method.
30
Bevor erläutert wird, wie hierbei vorgegangen wird, wird zum besseren Verständnis zunächst kurz das Prinzip des Horizontal-Spülbohrverfahrens erläutert.Before explaining how this is done, the principle of the horizontal directional drilling method is briefly explained for better understanding.
Das Horizontal-Spülbohrverfahren ist eine bekannte Technik, die zum Verlegen von unterirdischen Versorgungsleitungen für Gas, Wasser, Strom, Telekommunikation etc. verwendet wird.Horizontal directional drilling is a well-known technique used to lay underground utilities for gas, water, electricity, telecommunications, etc.
Diese Technik erweist sich unter anderem als vorteilhaft, weil zum Verlegen der Versorgungsleitungen kein Graben ausgehoben werden muß, und die Versorgungsleitungen somit auch unter Häusern, Flüssen und Straßen hindurch verlegt werden können.One of the advantages of this technology is that no trench needs to be dug to lay the supply lines, meaning that the supply lines can be laid under houses, rivers and roads.
Die Durchführung einer Horizontal-Spülbohrung ist in Figur veranschaulicht. Die Figur 6 zeigt, wie von einer diesseits einer Straße STR liegenden Stelle A (Bohranfang) eine Bohrung zu einer jenseits der Straße liegenden Stelle E (Bohrende) durchgeführt wird.The execution of a horizontal directional drilling is illustrated in Figure 6. Figure 6 shows how a bore is carried out from a point A (drilling start) on this side of a road STR to a point E (drilling end) on the other side of the road.
Zur Durchführung einer Horizontal-Spülbohrung werden unter anderem ein Bohrgestänge BG, ein vorn auf das Bohrgestänge aufgesetzter Bohrkopf BK, und Antriebseinheiten AE zum Vorschieben und Zurückziehen des Bohrgestänges BG, zum Drehen des Bohrgestänges BG um seine Längsachse, sowie zum Pumpen einer das Bohrgestänge BG durchlaufenden und vorn am Bohrgestänge oder am Bohrkopf BK austretenden Flüssigkeit.To carry out a horizontal flush drilling, a drill rod BG, a drill head BK mounted on the front of the drill rod, and drive units AE for advancing and retracting the drill rod BG, for rotating the drill rod BG about its longitudinal axis, and for pumping a fluid that runs through the drill rod BG and exits at the front of the drill rod or the drill head BK are required.
Das Bohrgestänge BG ist innen hohl und weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der größte Außendurchmesser des Bohrkopfes BK (der Außendurchmesser des Gestänges BG kann beispielsweise ca. 10 cm betragen, und der Außendurchmesser des Bohrkopfes beispielsweise ca. 15 cm). Letzteres hat den Effekt, daß das durch die Bohrung erzeugte Bohrloch BL einen größeren Durchmesser aufweist als das Bohrgestänge BG.The drill rod BG is hollow inside and has an outer diameter that is smaller than the largest outer diameter of the drill head BK (the outer diameter of the rod BG can be, for example, about 10 cm and the outer diameter of the drill head, for example, about 15 cm). The latter has the effect that the borehole BL created by the drilling has a larger diameter than the drill rod BG.
Das Bohrgestänge BG ist aus einer Vielzahl kurzer Bohrgestängestücke zusammengesetzt; es kann während des Bohrens durch Montage zusätzlicher Bohrgestängestücke verlängert werden, und beim Zurückziehen des Bohrgestänges durch Demontage von Bohrgestängestücken verkürzt werden.The BG drill rod is composed of a large number of short drill rod sections; it can be lengthened during drilling by assembling additional drill rod sections and shortened during retraction of the drill rod by disassembling drill rod sections.
Die Antriebseinheiten AE sind in der Nähe der Stelle A aufgestellt. Während des Bohrvorganges wird das Bohrgestänge BG umThe drive units AE are installed near the location A. During the drilling process, the drill rod BG is
seine Längsachse gedreht und in Bohrrichtung vorgeschoben. Gleichzeitig wird durch das Bohrgestänge eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine Bentonit-Suspension gepumpt. Diese Bentonit-Suspension tritt, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, im Bereich des vorderen Endes des Bohrgestänges BG und/oder am Bohrkopf BK aus und hat den positiven Effekt,its longitudinal axis is rotated and advanced in the drilling direction. At the same time, a liquid, preferably a bentonite suspension, is pumped through the drill rod. This bentonite suspension emerges, as already mentioned above, in the area of the front end of the drill rod BG and/or at the drill head BK and has the positive effect of
1) daß es den Boden aufweicht, so daß der Bohrkopf BK mit geringerem Kraftaufwand vorankommt,1) that it softens the ground so that the drill head BK advances with less effort,
2) daß es das durch den Bohrkopf BK gelöste Erdreich über das Bohrloch BL, genauer gesagt zwischen dem Bohrgestänge BG und der Bohrlochwandung hindurch zur Stelle A befördert, und2) that it transports the soil loosened by the drill head BK through the borehole BL, more precisely between the drill rod BG and the borehole wall to point A, and
3) daß es dem Bohrloch BL eine höhere Stabilität verleiht und insbesondere verhindert, daß das Bohrloch hinter dem Bohrkopf BK wieder zusammenfällt.3) that it provides greater stability to the borehole BL and in particular prevents the borehole from collapsing behind the drill head BK.
Der Verlauf der Bohrung ist exakt steuerbar. Am Bohrkopf BK ist eine in den Figuren nicht gezeigte Schaufel vorgesehen, deren Stellung sich über eine Fernbedienung verändern läßt, und durch welche sich die Bohrrichtung steuern läßt. Ferner ist am Bohrkopf BK ein in den Figuren ebenfalls nicht gezeigter Sender vorgesehen, welcher Signale aussendet, aus welchen sich die genaue Position des Senders und damit auch des Bohrkopfes ermitteln läßt. Durch Auswertung der vom Sender versandten und einem zugehörigen Empfänger empfangenen Signale und eine entsprechende Steuerung der Schaufelstellung kann erreicht werden, daß das Bohrloch exakt den gewünschten Verlauf aufweist. Die Bohrung kann auch einen gekrümmten Verlauf aufweisen; Krümmungen können einen Krümmungsradius von bis zu ca. 100 m haben.The course of the drilling can be precisely controlled. The drill head BK is fitted with a blade (not shown in the figures), the position of which can be changed using a remote control and which can be used to control the drilling direction. The drill head BK is also fitted with a transmitter (also not shown in the figures), which sends out signals from which the exact position of the transmitter and thus also of the drill head can be determined. By evaluating the signals sent by the transmitter and received by an associated receiver and by controlling the blade position accordingly, it is possible to ensure that the borehole follows exactly the desired course. The drilling can also have a curved course; curves can have a radius of curvature of up to approx. 100 m.
Der Abstand der Stelle A, an welcher die Bohrung beginnt, und der Stelle, an welcher die Bohrung endet, kann mehrere hundert Meter, beispielsweise 400 m betragen.The distance between point A, where the drilling begins, and the point where the drilling ends, can be several hundred meters, for example 400 m.
Bei der Bohrung wird meistens mit einer sogenannten Pilotbohrung begonnen, durch die ein Bohrloch BL mit einem relativ kleinen Durchmesser, beispielsweise mit einem Durchmesser von ca. 15 cm erzeugt wird. Wenn der Durchmesser dieses Bohrloches für die darin zu verlegende Leitung nicht groß genug ist, kann das Bohrloch in einem oder mehreren weiteren Arbeitsgängen vergrößert werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Bohrkopf BK nach dem Erreichen der Stelle B durch einen sogenannten Räumer ersetzt wird, und das Bohrgestänge dann wieder zur Stelle A zurückgezogen wird. Ein Räumer ist ein kegelförmiges Gebilde, das an seiner Grundfläche mit Zähnen oder sonstigen Strukturen versehen ist, und so am Bohrgestänge BG montiert wird, daß es mit seiner Grundfläche voran durch das Bohrloch gezogen wird. Räumer gibt es in verschiedenen Größen, insbesondere mit verschieden großen maximalen Durchmessern, beispielsweise mit maximalen Durchmessern von 25 cm oder 45 cm. Durch den Räumer, genauer gesagt durch die daran vorgesehenen Zähne oder sonstigen Strukturen wird beim Zurückziehen des Gestänges Erdreich aus dem Erdboden herausgelöst, wodurch der Durchmesser des Bohrloches BL auf einen dem Durchmesser des Räumers entsprechenden Durchmesser vergrößert wird. Während des Zurückziehens des Gestänges BG wird dieses wieder um seine Längsachse gedreht, und es wird auch wieder eine Bentonit-Suspension über das Gestänge BG ins Bohrloch gepumpt. Die während des Räumens über das Bohrgestänge BG in das Bohrloch gepumpte Bentonit-Suspension hat die selbe Wirkung hat wie bei der Durchführung der Pilotbohrung. Insbesondere sorgt sie auch wieder dafür, daß das (durch den Räumer) aus dem Erdboden herausgelöste Erdreich über das Bohrloch BL zur Anfangsstelle A abtransportiert wird. Durch einen solchen Räumer kann somit ein zunächst einen kleineren Durchmesser von beispielsweise 15 cm aufweisendes Bohrloch zu einem größeren Bohrloch mit einem Durchmesser von beispielsweise 45 cm aufgeweitet werden.Drilling usually begins with a so-called pilot hole, which creates a borehole BL with a relatively small diameter, for example with a diameter of around 15 cm. If the diameter of this borehole is not large enough for the pipe to be laid in it, the borehole can be enlarged in one or more further operations. This can be done, for example, by replacing the drill head BK with a so-called reamer after reaching point B, and then pulling the drill rod back to point A. A reamer is a conical structure that has teeth or other structures on its base and is mounted on the drill rod BG in such a way that it is pulled through the borehole with its base first. Reamers are available in various sizes, in particular with different maximum diameters, for example with maximum diameters of 25 cm or 45 cm. When the rod is pulled back, the reamer, or more precisely the teeth or other structures provided on it, loosens soil from the ground, thereby increasing the diameter of the borehole BL to a diameter corresponding to the diameter of the reamer. While the rod BG is being pulled back, it is rotated about its longitudinal axis and a bentonite suspension is again pumped into the borehole via the rod BG. The bentonite suspension pumped into the borehole via the drill rod BG during reaming has the same effect as when the pilot bore was drilled. In particular, it also ensures that the soil loosened from the ground (by the reamer) is transported away via the borehole BL to the starting point A. Using such a reamer, a borehole that initially had a smaller diameter of, for example, 15 cm can be widened to a larger borehole with a diameter of, for example, 45 cm.
Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, wird auch bei der hier vorgestellten Herstellung einer Schmalwand-Innendichtung eine Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren hergestellt.As already mentioned above, the production of a narrow-wall internal seal presented here also involves drilling a hole in the ground using the horizontal directional drilling method.
Hierzu wird zunächst eine Pilotbohrung durchgeführt. Die Tiefe dieser Bohrung und deren Verlauf sind so gewählt, daß das Bohrloch entlang des unteren Endes der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung verläuft; das Bohrloch, genauer gesagt ein später darin eingefülltes flüssigkeitsundurchlässiges Material bildet das untere Ende der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung.To do this, a pilot hole is first drilled. The depth of this hole and its course are selected so that the hole runs along the lower end of the narrow-walled inner seal to be produced; the hole, or more precisely a liquid-impermeable material that is later filled into it, forms the lower end of the narrow-walled inner seal to be produced.
Die Herstellung der Pilotbohrung erfolgt, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf die Figur 6 beschrieben wurde.The pilot hole is produced as described above with reference to Figure 6.
Der Zustand nach der Herstellung dieser Pilotbohrung ist in Figur 1 veranschaulicht. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß in der Figur 1 und auch in den Figuren 2 und 3 nur die vorliegend besonders interessierenden Bestandteile der Vorrichtung zur Durchführung einer Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren gezeigt sind.The state after the production of this pilot bore is illustrated in Figure 1. For the sake of completeness, it should be noted that in Figure 1 and also in Figures 2 and 3 only the components of the device for carrying out an earth bore using the horizontal directional drilling method that are of particular interest here are shown.
In der Figur 1 sind mit dem Bezugszeichen DA das vordere Ende der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung bezeichnet, mit DE das hintere Ende der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung, mit DGl die am vorderen Ende der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung ausgehobene Grube, mit DG2 die am hinteren Ende der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung ausgehobene Grube, mit BGl ein dem Bohrgestänge BG in Figur entsprechendes Bohrgestänge, und BK ein dem Bohrkopf BK in Figur 6 entsprechender Bohrkopf.In Figure 1, the reference symbol DA designates the front end of the narrow-wall inner seal to be produced, DE the rear end of the narrow-wall inner seal to be produced, DGl the pit excavated at the front end of the narrow-wall inner seal to be produced, DG2 the pit excavated at the rear end of the narrow-wall inner seal to be produced, BGl a drill rod corresponding to the drill rod BG in Figure 1, and BK a drill head corresponding to the drill head BK in Figure 6.
Im betrachteten Beispiel weist das Bohrgestänge BGl einen Außendurchmesser von ca. 10 cm auf, weist der Bohrkopf BK einen maximalem Außendurchmesser von ca. 15 cm auf, und beträgt die Länge der herzustellenden Schmalwand-Innendichtung (der Abstand zwischen DA und DE) mehrere hundertIn the example considered, the drill rod BGl has an outer diameter of approx. 10 cm, the drill head BK has a maximum outer diameter of approx. 15 cm, and the length of the narrow-wall inner seal to be produced (the distance between DA and DE) is several hundred
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Meter, beispielsweise 400 m. Es dürfte einleuchten, daß die genannten Maße nur als beispielhaft anzusehen sind und unabhängig voneinander beliebig viel größer oder kleiner sein können.
5Meters, for example 400 m. It should be clear that the dimensions given are only examples and can be any size larger or smaller independently of each other.
5
In dem in der Figur 1 gezeigten Zustand verläuft zwischen den zwei Gruben DGl und DG2 ein Bohrloch BL, deren Durchmesser im betrachteten Beispiel 15 cm beträgt.In the state shown in Figure 1, a borehole BL runs between the two pits DGl and DG2, the diameter of which in the example considered is 15 cm.
Dieses Bohrloch BL wird in einem nächsten Schritt vergrößert. Hierzu wird ausgehend von dem in der Figur 1 gezeigten Zustand der Bohrkopf BK durch einen Räumer ersetzt, und das Gestänge BGl zusammen mit dem Räumer zur Anfangsstelle DA zurückgezogen. Bezüglich weiterer Einzelheiten hierzu wird auf die vorhergehenden allgemeinen Erläuterungen zum Horizontal-Spülbohrverfahren verwiesen. Dadurch wird der Durchmesser des Bohrloches auf beispielsweise 45 cm vergrößert. Auf die genannten Maße besteht jedoch keine Einschränkung. Der Durchmesser, auf den das Bohrloch vergrößert wird, sollte so bemessen sein, daß er einerseits groß genug ist, um das in den später beschriebenen weiteren Arbeitsgängen aus dem Erdboden herausgelöste Erdreich über das Bohrloch BL nach DA abtransportieren zu können. Der Durchmesser des Bohrloches BL sollte aber andererseits auch nicht viel größer sein.This borehole BL is enlarged in the next step. To do this, starting from the state shown in Figure 1, the drill head BK is replaced by a reamer and the rod BGl is pulled back to the starting point DA together with the reamer. For further details, please refer to the previous general explanations of the horizontal directional drilling method. This increases the diameter of the borehole to, for example, 45 cm. However, there are no restrictions on the dimensions mentioned. The diameter to which the borehole is enlarged should be such that it is large enough to transport the soil removed from the ground in the subsequent operations described later via the borehole BL to DA. However, the diameter of the borehole BL should not be much larger.
Nachdem das Bohrloch BL wie beschrieben oder anders vergrößert wurde, wird der Räumer durch eine Kugel ersetzt, und das Gestänge BGl wieder zur Stelle DE vorgeschoben. Durch die Kugel wird verhindert, daß das Gestänge BGl das Bohrloch BL verläßt. Während des Vorschiebens des Gestänges BGl zur Stelle DE wird das Gestänge vorzugsweise wieder um seine Längsachse gedreht. Anstatt der Kugel kann am Gestänge BGl auch ein anderes Element aufgesetzt sein, das das seitliche Ausbrechen des Gestänges BGl aus dem Bohrloch BL verhindert.After the borehole BL has been enlarged as described or otherwise, the reamer is replaced by a ball and the rod BGl is pushed forward to the point DE. The ball prevents the rod BGl from leaving the borehole BL. While the rod BGl is being pushed forward to the point DE, the rod is preferably rotated again about its longitudinal axis. Instead of the ball, another element can be attached to the rod BGl to prevent the rod BGl from breaking out of the borehole BL.
Es könnte auch vorgesehen werden, den Räumer am Gestänge BGl zu belassen.It could also be planned to leave the scraper on the rod BGl.
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Sodann wird oberhalb des Gestänges BGl überirdisch ein zweites Gestänge BG2 verlegt. Dieses zweite Gestänge BG2 liegt auf dem Boden (der Deichoberfläche) auf und verläuft vorzugsweise exakt über dem Gestänge BGl.
5A second rod BG2 is then laid above ground above the rod BGl. This second rod BG2 rests on the ground (the dyke surface) and preferably runs exactly above the rod BGl.
5
Das zweite Gestänge BG2 kann das Bohrgestänge einer zweiten Vorrichtung zur Erzeugung einer Erdbohrung nach dem Horizontal-Spülbohrverfahren sein. Dies muß aber nicht der Fall sein. Es kann sich auch um ein beliebiges anderes Gestänge handeln, das durch eine in der Nähe der Anfangsstelle DA aufgestellte Antriebseinheit zur Anfangsstelle zurückziehbar ist.The second rod BG2 can be the drill rod of a second device for creating an earth bore using the horizontal directional drilling method. However, this does not have to be the case. It can also be any other rod that can be pulled back to the starting point by a drive unit set up near the starting point DA.
Anschließend wird an den in bzw. über der Grube DG2 liegenden Enden der Gestänge BGl und BG2 ein Seil S befestigt; ein Ende des Seiles S wird am Gestänge BGl befestigt, und das andere Ende des Seiles S am Gestänge BG2. Das Seil S muß, wie aus dessen später beschriebenen Funktion ersichtlich ist, ein hochbelastbares Seil sein. Im betrachteten Beispiel handelt es sich um ein Stahlseil mit einem Durchmesser von ca. 3 cm. Der Seildurchmesser kann selbstverständlich auch größer oder kleiner sein. Die Länge des Seiles S ist vorzugsweise ein wenig größer als der Abstand der Gestänge BGl und BG2 voneinander.
25A rope S is then attached to the ends of the rods BGl and BG2 located in or above the pit DG2; one end of the rope S is attached to the rod BGl and the other end of the rope S to the rod BG2. The rope S must be a heavy-duty rope, as will be apparent from its function described later. In the example considered, it is a steel rope with a diameter of approx. 3 cm. The rope diameter can of course also be larger or smaller. The length of the rope S is preferably slightly larger than the distance between the rods BGl and BG2.
25
Dieser Zustand ist in Figur 2A veranschaulicht.This condition is illustrated in Figure 2A.
Danach werden die Gestänge BGl und BG2 zur Anfangsstelle DA hin zurückgezogen. Dabei kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Gestänge nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd gezogen werden. Es wäre auch denkbar, die Gestänge BGl und BG2 jeweils gegenläufig vor- und zurückzubewegen, so daß das Seil S sich wie eine Säge hin- und herbewegt. Der Zustand, in welchem die Gestänge BGl und BG2 ganz zurückgezogen sind, ist in Figur 2B veranschaulicht.The rods BGl and BG2 are then pulled back towards the starting point DA. It can be advantageous if the rods are not pulled simultaneously, but alternately. It would also be conceivable to move the rods BGl and BG2 back and forth in opposite directions, so that the rope S moves back and forth like a saw. The state in which the rods BGl and BG2 are completely pulled back is illustrated in Figure 2B.
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Durch das Zurückziehen der Gestänge BGl und BG2 schneidet das Seil S den Boden auf; dadurch entsteht im Boden ein im wesentlichen vertikaler Schnitt mit einer etwa dem Durchmesser des Seiles S entsprechenden Breite. Das durch das Seil S aus dem Boden herausgerissene Erdreich fällt nach unten ins Bohrloch BL.By pulling back the rods BGl and BG2, the cable S cuts open the ground; this creates an essentially vertical cut in the ground with a width approximately corresponding to the diameter of the cable S. The soil torn out of the ground by the cable S falls down into the borehole BL.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn während des Zurückziehens der Gestänge BGl und BG2 der zuvor bereits zur Bohrlochvergrößerung verwendete Räumer am Gestänge BGl montiert ist. Dieser, in den Figuren 2A und 2B mit dem Bezugsreichen R bezeichnete Räumer dient zur Beseitigung des in das Bohrloch fallenden Erdreiches, und bewirkt, da er nicht größer ist als das Bohrloch, keine Vergrößerung des Bohrloches. It may prove advantageous if, during the retraction of the rods BGl and BG2, the reamer previously used to enlarge the borehole is mounted on the rod BGl. This reamer, designated by the reference R in Figures 2A and 2B, serves to remove the soil falling into the borehole and, since it is not larger than the borehole, does not cause the borehole to become larger.
Während des Zurückziehens der Gestänge BGl und BG2 wird durch das untere Gestänge BGl ein flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch gepumpt, welches an dem der Endstelle DE zugewandten Ende des Gestänges BGl aus diesem austritt. Es wird so viel flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch durch das untere Gestänge BGl gepumpt, daß das Bentonit-Zement-Gemisch den durch das Seil S erzeugten Schnitt bis zum oberen Rand desselben ausfüllt.During the retraction of the rods BGl and BG2, a liquid bentonite-cement mixture is pumped through the lower rod BGl, which exits from the end of the rod BGl facing the end point DE. So much liquid bentonite-cement mixture is pumped through the lower rod BGl that the bentonite-cement mixture fills the cut created by the rope S up to the upper edge of the same.
Das flüssige Bentonit-Zement-Gemisch hat drei Wirkungen, nämlich The liquid bentonite-cement mixture has three effects, namely
1) daß es den Boden aufweicht, so daß das Seil S den Boden leichter aufschneiden kann,1) that it softens the ground so that the rope S can cut the ground more easily,
2) daß es das durch das Seil S gelöste und in das Bohrloch BL fallende Erdreich über das Bohrloch zur Anfangsstelle DA befördert, und2) that it transports the soil loosened by the rope S and falling into the borehole BL via the borehole to the starting point DA, and
3) daß es verhindert, daß der durch das Seil S gebildete Schlitz hinter dem Seil S wieder zusammenfällt.3) that it prevents the slot formed by the rope S from collapsing behind the rope S.
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Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, wenn zumindest das untere Gestänge BGl, und eventuell auch das obere Gestänge BG2, während des Zurückziehens um ihre Längsachse gedreht werden; dies erleichtert das Zurückziehen der Gestange. Furthermore, it is advantageous if at least the lower rod BGl, and possibly also the upper rod BG2, are rotated about their longitudinal axis during retraction; this facilitates the retraction of the rod.
Wenn die Gestänge BGl und BG2 vollkommen, d.h. bis zur Anfangsstelle DA zurückgezogen sind, existiert im Deich zwischen der Anfangsstelle DA und der Endstelle DE ein vertikaler Schnitt mit einer Breite von ca. 3 cm und einer Tiefe von beispielsweise 4 m.When the rods BGl and BG2 are completely retracted, i.e. to the starting point DA, there is a vertical cut in the dyke between the starting point DA and the end point DE with a width of approximately 3 cm and a depth of, for example, 4 m.
Danach wird das Seil S entfernt.Then the rope S is removed.
Bei Bedarf kann nun vorgesehen werden, das im Bohrloch BL verbliebene Erdreich durch einen erneuten Räumvorgang aus diesem zu beseitigen. Hierzu wirdIf necessary, the soil remaining in the BL borehole can now be removed by a new clearing process.
1) am Gestänge BGl eine Kugel oder dergleichen montiert, 201) a ball or similar is mounted on the rod BGl, 20
2) das Gestänge wieder an die Endstelle DE vorgeschoben,2) the rod is pushed back to the end point DE,
3) am Gestänge BGl wieder ein Räumer montiert, und3) a scraper is mounted on the BGl rod again, and
4) das Gestänge BGl unter Drehen desselben um seine Längsachse wieder an die Anfangsstelle DA zurückgezogen.4) the rod BGl is retracted to the starting point DA by rotating it about its longitudinal axis.
Der verwendete Räumer kann der selbe Räumer sein, der zuvor für die Vergrößerung des Bohrloches verwendet wurde (wenn das Bohrloch BL bereits groß genug ist), oder ein größerer Räumer, durch welchen das Bohrloch abermals vergrößert wird (wenn das Bohrloch für die nächsten Arbeitsgänge noch nicht groß genug ist).The reamer used can be the same reamer that was previously used to enlarge the borehole (if the borehole BL is already large enough) or a larger reamer that enlarges the borehole again (if the borehole is not yet large enough for the next operations).
Im Anschluß daran, oder schon unmittelbar nach der Erzeugung des Schlitzes durch das Seil S, werden die Gestänge BGl undSubsequently, or immediately after the slot has been created by the rope S, the rods BGl and
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BG2 wieder zur Grube DG2 vorgeschoben, also in die in der Figur 2A gezeigte Stellung gebracht.BG2 was pushed back to the pit DG2, i.e. brought into the position shown in Figure 2A.
Anschließend wird an den in bzw. über der Grube G2 liegenden Enden der Gestänge BGl und BG2 eine Kette befestigt; ein Ende der Kette wird am Gestänge BGl befestigt, und das andere Ende der Kette am Gestänge BG2. Die Kette muß, wie aus dessen später beschriebenen Funktion ersichtlich ist, eine hochbelastbare Kette sein. Im betrachteten Beispiel handelt es sich um eine Stahlkette mit einer maximalen Breite von 10 cm. Die Kettenbreite kann selbstverständlich auch größer oder kleiner sein. Die Länge der Kette ist vorzugsweise ein wenig größer als der Abstand der Gestänge BGl und BG2 voneinander.A chain is then attached to the ends of the rods BGl and BG2 located in or above the pit G2; one end of the chain is attached to the rod BGl and the other end of the chain to the rod BG2. The chain must be a heavy-duty chain, as will be apparent from its function described later. In the example considered, it is a steel chain with a maximum width of 10 cm. The chain width can of course also be larger or smaller. The length of the chain is preferably slightly larger than the distance between the rods BGl and BG2.
Dieser Zustand der Anordnung entspricht dem in der Figur 2A gezeigten Zustand; es wird "nur" anstelle des Seiles S eine Kette verwendet.This state of the arrangement corresponds to the state shown in Figure 2A; "only" a chain is used instead of the rope S.
Danach werden die Gestänge BGl und BG2 wieder zur ersten Grube DGl hin zurückgezogen. Dabei kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Gestänge nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd gezogen werden. Es wäre auch denkbar, die Gestänge BGl und BG2 jeweils gegenläufig vor- und zurückzubewegen, so daß die Kette sich wie eine Säge hin- und herbewegt. 25Then the rods BGl and BG2 are pulled back towards the first pit DGl. It can be advantageous if the rods are not pulled simultaneously, but alternately. It would also be conceivable to move the rods BGl and BG2 back and forth in opposite directions, so that the chain moves back and forth like a saw. 25
Durch das Zurückziehen der Gestänge BGl und BG2 wird der zuvor durch das Seil S erzeugte Schnitt durch die Kette zu einem Graben aufgeweitet dessen Breite in etwa der maximalen Breite der Kette entspricht; dadurch entsteht im Boden ein im wesentlichen vertikaler Graben mit Breite von ca. 10 cm. Das durch die Kette aus dem Boden herausgerissene Erdreich fällt nach unten ins Bohrloch BL.By pulling back the rods BGl and BG2, the cut through the chain previously created by the rope S is widened into a trench whose width corresponds approximately to the maximum width of the chain; this creates an essentially vertical trench in the ground with a width of approx. 10 cm. The soil torn out of the ground by the chain falls down into the borehole BL.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn während des Zurückziehens der Gestänge BGl und BG2 am Gestänge BGl wieder ein Räumer zur Beseitigung des in das Bohrloch fallenden Erdreiches montiert ist.It may prove advantageous if, during the retraction of the rods BGl and BG2, a scraper is mounted on the rod BGl to remove the soil falling into the borehole.
Während des Zurückziehens der Gestänge BGl und BG2 wird durch das untere Gestänge BGl auch wiederum ein flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch gepumpt, welches an dem der Endstelle BE zugewandten Ende des Gestänges aus diesem austritt. Es wird so viel flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch durch das untere Gestänge BGl gepumpt, daß das Bentonit-Zement-Gemisch den durch die Kette erzeugten Graben bis zum oberen Rand desselben ausfüllt.
10While the rods BGl and BG2 are being pulled back, a liquid bentonite-cement mixture is pumped through the lower rod BGl, which exits at the end of the rod facing the end point BE. So much liquid bentonite-cement mixture is pumped through the lower rod BGl that the bentonite-cement mixture fills the trench created by the chain up to the upper edge of the trench.
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Die Wirkungen des Bentonit-Zement-Gemisches entsprechen den Wirkungen, die das während der Schlitzerzeugung durch das Seil S ins Bohrloch gepumpte Bentonit-Zement-Gemisch hat.The effects of the bentonite-cement mixture correspond to the effects of the bentonite-cement mixture pumped into the borehole by the rope S during slot creation.
Wenn die Gestänge BGl und BG2 vollkommen, d.h. bis zur Anfangsstelle BA zurückgezogen sind (dieser Zustand entspricht dem in der Figur 2B gezeigten Zustand), existiert im Deich zwischen der Anfangsstelle DA und der Endstelle DE ein vertikaler Graben mit einer Breite von ca. 10 cm und einer Tiefe von beispielsweise ungefähr 4 m.When the rods BGl and BG2 are completely retracted, i.e. to the starting point BA (this state corresponds to the state shown in Figure 2B), a vertical trench with a width of about 10 cm and a depth of, for example, about 4 m exists in the dyke between the starting point DA and the end point DE.
Danach wird die Kette entfernt, das vordere Ende des Gestänges BGl an einer auf dem Graben liegenden (Metall-)Platte befestigt, und das Gestänge BGl unter Drehen desselben um sein Längsachse wieder zur Endstelle DE vorgeschoben. Die Platte gleitet hierbei entlang des Grabens über diesen hinweg und verhindert, daß das vordere Ende des Gestänges BGl in den Graben hineinfällt. Die hinter dem vorderen Ende des Gestänges BGl liegenden Teile des Gestänges biegen sich durch ihr Eigengewicht nach unten und hängen in den Graben hinein.The chain is then removed, the front end of the rod BGl is attached to a (metal) plate lying on the trench, and the rod BGl is pushed forward to the end point DE while rotating it around its longitudinal axis. The plate slides along the trench over it and prevents the front end of the rod BGl from falling into the trench. The parts of the rod lying behind the front end of the rod BGl bend downwards due to their own weight and hang into the trench.
Dieser Zustand ist in Figur 3 veranschaulicht, die erwähnte Platte ist mit dem Bezugszeichen P bezeichnet.This condition is illustrated in Figure 3, the plate mentioned is designated by the reference symbol P.
Das Gestänge BGl wird vorgeschoben, bis die Platte P die Grube DG2 erreicht. Wenn dies geschehen ist, wird die Platte P entfernt, und ein Räumer am vorderen Ende des Gestänges BGlThe rod BGl is advanced until the plate P reaches the pit DG2. When this has happened, the plate P is removed and a reamer at the front end of the rod BGl
montiert. Ohne die Platte P kann das Gestänge nun ganz in den Graben bis ins Bohrloch BL fallen. Das Hineinfallen des Gestänges BGl ins Bohrloch wird durch Drehen des Gestänges BGl um seine Längsachse begünstigt. Im Ergebnis liegt das Gestänge BGl schließlich über seine gesamte Länge im Bohrloch BL.mounted. Without the plate P, the rod can now fall completely into the trench and into the borehole BL. The falling of the rod BGl into the borehole is facilitated by rotating the rod BGl about its longitudinal axis. As a result, the rod BGl finally lies in the borehole BL over its entire length.
Durch das Hindurchschieben des Gestänges BGl durch den Graben und das Hineinfallenlassen des vorderen Endes des Gestänges in das Bohrloch BL wird von den Grabenwänden in den Graben hineinragendes Erdreich entfernt und in des Bohrloch BL befördert. Es entsteht somit ein Graben, dessen Seitenwände annähernd eben sind und einen gegenseitigen Abstand haben, der an allen Stellen mindestens 10 cm beträgt.By pushing the rod BGl through the trench and letting the front end of the rod fall into the borehole BL, soil protruding from the trench walls into the trench is removed and transported into the borehole BL. This creates a trench whose side walls are almost flat and have a mutual distance of at least 10 cm at all points.
Abschließend wird das Gestänge BGl unter Drehen desselben um seine Längsachse in die Grube DGl zurückgezogen. Der am Gestänge BGl montierte Räumer schiebt das Erdreich aus dem Bohrloch BL heraus, welches zwischenzeitlich in das Bohrloch BL gefallen ist. Sofern es erforderlich ist, d.h. insbesondere wenn das bei den vorhergehenden Arbeitsgängen in das Bohrloch und den Graben gepumpte Bentonit-Zement-Gemisch nicht mehr bis an die Oberkante des Grabens reicht, wird beim Zurückziehen des Gestänges BGl noch so viel flüssiges Bentonit-Zement-Gemisch durch das Gestänge BGl gepumpt, bis das Bohrloch und der Graben vollständig, d.h. bis zur Oberkante des Grabens mit Bentonit-Zement-Gemisch gefüllt sind.Finally, the rod BGl is pulled back into the pit DGl while rotating it around its longitudinal axis. The scraper mounted on the rod BGl pushes the soil out of the borehole BL that has meanwhile fallen into the borehole BL. If necessary, i.e. in particular if the bentonite-cement mixture pumped into the borehole and trench during the previous operations no longer reaches the upper edge of the trench, as much liquid bentonite-cement mixture is pumped through the rod BGl when the rod BGl is pulled back until the borehole and trench are completely filled with the bentonite-cement mixture, i.e. up to the upper edge of the trench.
Nach dem vollständigen Zurückziehen des Gestänges BG2 ist die Herstellung der Schmalwand-Innendichtung beendet. Das Bentonit-Zement-Gemisch, mit welchem der Graben aufgefüllt ist, ist nach 1 bis 14 Tagen ausgehärtet. Wie lange das Aushärten des Bentonit-Zement-Gemisches dauert, kann durch das Mischungsverhältnis und/oder die Beigabe von Zusatzstoffen festgelegt werden. Im ausgehärteten Zustand bildet die Bentonit-Zement-Schicht ein flüssigkeitsundurchlässiges Material, welches zuverlässig verhindert, daß diesseits des DeichesAfter the rod BG2 has been completely retracted, the production of the narrow-wall inner seal is complete. The bentonite-cement mixture with which the trench is filled is hardened after 1 to 14 days. How long the hardening of the bentonite-cement mixture takes can be determined by the mixing ratio and/or the addition of additives. When hardened, the bentonite-cement layer forms a liquid-impermeable material, which reliably prevents water from entering this side of the dyke.
vorhandenes Wasser auf die andere Seite des Deiches gelangen kann.existing water can reach the other side of the dike.
Die vorstehend beschriebenen Arbeitsschritte lassen sich schnell und einfach durchführen. Deshalb, und weil das Einfüllen des flüssigkeitsundurchlässigen Materials in den Graben bereits einhergehend mit der Herstellung des Grabens erfolgen kann, kann eine Schmalwand-Innendichtung oder eine sonstige flüssigkeitsundurchlässige Schicht im Erdboden unter Verwendung der hier vorgestellten Anordnung sehr viel einfacher und schneller hergestellt werden als es unter Verwendung herkömmlicher Anordnungen möglich ist.The work steps described above can be carried out quickly and easily. For this reason, and because the filling of the liquid-impermeable material into the trench can already be carried out at the same time as the trench is being created, a narrow-wall internal seal or another liquid-impermeable layer in the ground can be created much more easily and quickly using the arrangement presented here than is possible using conventional arrangements.
Darüber hinaus entfällt beim Einsatz der hier vorgestellten Anordnung die Notwendigkeit, daß der Deich bzw. ein sonstiger Untergrund mit den Deich oder den sonstigen Untergrund großflächig beschädigenden oder gar zerstörenden Gerätschaften wie beispielsweise Baggern, LKWs etc. befahren wird. Letzteres macht es sogar möglich, einen vom steigenden Hochwasser bereits aufgeweichten Deich noch abzudichten.Furthermore, the use of the arrangement presented here eliminates the need to drive over the dyke or other subsoil with equipment that could damage or even destroy the dyke or other subsoil over a large area, such as excavators, trucks, etc. The latter even makes it possible to seal a dyke that has already been softened by rising flood water.
Darüber hinaus ermöglicht die hier vorgestellte Anordnung die Herstellung von besonders dichten wasserundurchlässigen Schichten. Bei der Herstellung wasserundurchlässiger Schichten unter Verwendung herkömmlicher Anordnungen erfolgt die Herstellung der Schicht in Längeneinheiten von ca. 8 - 10 m, so daß die wasserundurchlässige Schicht alle 8 - 10 m mehr oder weniger stark undichte Stellen aufweist. Durch den Einsatz der hier vorgestellten Anordnung kann die Herstellung der Schicht in sehr viel größeren Längeneinheiten (in Längeneinheiten bis zu mehreren hundert Metern) erfolgen, so daß eine solche Schicht so gut wie überhaupt keine wasserundurchlässigen Stellen aufweist.In addition, the arrangement presented here enables the production of particularly dense, waterproof layers. When producing waterproof layers using conventional arrangements, the layer is produced in length units of approx. 8 - 10 m, so that the waterproof layer has more or less severe leaks every 8 - 10 m. By using the arrangement presented here, the layer can be produced in much larger length units (in length units of up to several hundred meters), so that such a layer has almost no waterproof spots at all.
Bei der vorstehend beschriebenen Herstellung einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht wird der hierfür benötigte Graben in drei Arbeitsschritten, nämlichIn the above-described production of a liquid-impermeable layer, the trench required for this is created in three steps, namely
1) Aufschneiden des Bodens durch das Seil S,1) Cutting the ground by the rope S,
2) Aufweiten des durch das Seil S erzeugten Schlitzes zu2) Widening the slot created by the rope S to
einem Graben durch eine entsprechend breitere Kette, unda trench through a correspondingly wider chain, and
3) Glätten der Grabenwände3) Smoothing the trench walls
hergestellt, und erfolgt das Auffüllen des Grabens mit flüssigkeitsundurchlässigem Material einhergehend mit der Herstellung des Grabens.and the trench is filled with liquid-impermeable material at the same time as the trench is being constructed.
Die beschriebene Herstellung einer wasserundurchlässigen Schicht ist auf verschiedenerlei Art und Weise modifizierbar. Einige der möglichen Modifikationen bestehen darin,The described production of a waterproof layer can be modified in various ways. Some of the possible modifications are
- daß das im ersten Arbeitsschritt erfolgende Aufschneiden des Bodens nicht durch das Seil S, sondern durch eine dünne Kette erfolgt,- that the cutting of the soil in the first step is not done by the rope S, but by a thin chain,
- daß auf das Aufschneiden des Bodens durch das Seil S oder eine dünne Kette verzichtet wird, und gleich der vorstehend erwähnte zweite Arbeitsschritt durchgeführt wird,- that cutting the ground with the rope S or a thin chain is dispensed with and the second step mentioned above is carried out immediately,
- daß der erste Arbeitsschritt und/oder der zweite Arbeitsschritt unter Verwendung von immer dicker werdenden Seilen bzw. Ketten wiederholt durchgeführt werden,- that the first step and/or the second step are carried out repeatedly using increasingly thicker ropes or chains,
- daß im zweiten Arbeitsschritt eine Kette verwendet wird, deren maximale Breite größer ist als die Breite des zu erzeugenden Grabens, und daß auf die Durchführung des dritten Arbeitsschrittes verzichtet wird, und/oder- that in the second step a chain is used whose maximum width is greater than the width of the trench to be created and that the third step is not carried out, and/or
- daß das Glätten der Grabenwand dadurch erfolgt, daß eine vertikal gehaltene Stange in horizontaler Richtung durch den Graben gezogen wird.- that the trench wall is smoothed by pulling a vertically held rod horizontally through the trench.
Ferner ist es möglich, daß zur Erzeugung des Grabens andere Erdreichbeseitungungsvorrichtungen als ein Seil, eine Kette, und oder ein Gestänge verwendet werden. Beispielsweise könnte vorgesehen werden, eine Bodenfräse, oder ein Eimerkettenwerk, oder einen sich um die Längsachse drehenden spiralförmigen Erdbohrer als Erdreichbeseitigungsvorrichtung zu verwenden und eine dieser Vorrichtungen zwischen den Gestängen BGl und BG2 anzuordnen und mittels der Gestänge durch den Boden zu ziehen.It is also possible to use soil removal devices other than a rope, a chain and/or a rod to create the trench. For example, it could be planned to use a soil tiller, a bucket chain system or a spiral auger rotating around the longitudinal axis as a soil removal device and to arrange one of these devices between the rods BGl and BG2 and to pull it through the ground by means of the rods.
Bei der Verwendung einer Bodenfräse, eines Eimerkettenwerkes, eines Spiralbohrers oder dergleichen als Erdreichbeseitigungsvorrichtung könnte unter Umständen sogar auf das obere Gestänge BG2 verzichtet werden.When using a tiller, a bucket chain system, a spiral drill or similar as a soil removal device, the upper rod BG2 may even be unnecessary.
Andererseits könnte aber auch vorgesehen werden, daß die Erdreichbeseitigungsvorrichtung durch mehr als zwei Gestänge durch den Boden gezogen wird. Dies gilt unabhängig von der Art der verwendeten Erdreichbeseitigungsvorrichtung.On the other hand, it could also be provided that the soil removal device is pulled through the ground by more than two rods. This applies regardless of the type of soil removal device used.
Die die Erdreichbeseitigungsvorrichtung bewegenden Gestänge könnten auch durch entsprechend belastbare Ketten oder Seile ersetzt werden.The rods that move the soil removal device could also be replaced by chains or ropes of appropriate strength.
Darüber hinaus besteht auch keine Notwendigkeit, ein Bentonit-Zement-Gemisch als wasserundurchlässiges Material zu verwenden. Statt dessen können auch Beton, Gußasphalt, Kunststoff oder sonstige wasserundurchlässige Materialien verwendet werden.In addition, there is no need to use a bentonite-cement mixture as a waterproofing material. Concrete, mastic asphalt, plastic or other waterproofing materials can be used instead.
Das als wasserundurchlässige Material verwendete Material muß auch nicht einhergehend mit der Herstellung des Grabens in diesen eingefüllt werden, sondern kann auch erst nach der vollständigen Herstellung des Grabens von oben in diesen eingefüllt werden.The material used as a waterproof material does not have to be filled into the trench at the same time as it is being constructed, but can be filled into the trench from above after it has been completely constructed.
Auch wenn als wasserundurchlässiges Material nicht ein Bentonit-Zement-Gemisch verwendet wird, kann der Graben vor dem Auffüllen mit dem wasserundurchlässigen Material mit einer Bentonit-Suspension gefüllt sein. Bei Befüllen des Grabens mit dem wasserundurchlässigen Material nach dem sogenannten Kontraktorverfahren setzt sich das wasserundurchlässige Material am Boden des Grabens ab und verdrängt die Bentonit-Suspension nach oben, wo sie abgesaugt und beseitigt werden kann.Even if a bentonite-cement mixture is not used as the waterproof material, the trench can be filled with a bentonite suspension before being filled with the waterproof material. When the trench is filled with the waterproof material using the so-called contractor method, the waterproof material settles at the bottom of the trench and displaces the bentonite suspension upwards, where it can be sucked out and removed.
Auf die vorstehend beschriebene Art und Weise können auch Dichtwände hergestellt werden, die nicht bis an die Erdoberfläche reichen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß das obere Gestänge ebenfalls in einem mehr oder weniger weit unter der Erdoberfläche liegenden Bohrloch geführt wird.In the manner described above, it is also possible to construct sealing walls that do not reach the earth's surface. All that is required is that the upper rod is also guided in a borehole that is more or less far below the earth's surface.
Claims (29)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20303137U DE20303137U1 (en) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Small bore tunnelling process to repair a leaky dyke with a longitudinal internal concrete curtain seal. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE20303137U DE20303137U1 (en) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Small bore tunnelling process to repair a leaky dyke with a longitudinal internal concrete curtain seal. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE20303137U1 true DE20303137U1 (en) | 2003-05-08 |
Family
ID=7980375
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE20303137U Expired - Lifetime DE20303137U1 (en) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Small bore tunnelling process to repair a leaky dyke with a longitudinal internal concrete curtain seal. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE20303137U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112222658A (en) * | 2020-09-28 | 2021-01-15 | 中船黄埔文冲船舶有限公司 | Embedded grotto building method |
-
2003
- 2003-02-25 DE DE20303137U patent/DE20303137U1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112222658A (en) * | 2020-09-28 | 2021-01-15 | 中船黄埔文冲船舶有限公司 | Embedded grotto building method |
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