DE19953819A1

DE19953819A1 - Kombination aus HDI-Verfahren und Bodenvereisung zur Herstellung von Dichtwänden

Info

Publication number: DE19953819A1
Application number: DE1999153819
Authority: DE
Inventors: Eberhard Glaeser; Heinz Roth; Christof Saenger
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2001-05-10

Abstract

Eine Kombination aus HDI-Technik und Vereisungstechnik ermöglicht es, Dichtwände mit höherer Zuverlässigkeit wasserdicht herzustellen als bisher. Da vermörtelter Boden aufgrund seines geringeren Wassergehalts weniger Kälte zum Gefrieren "verbraucht", leitet er die von Gefrierlanzen ausgehende Kälte schneller weiter als ungebundener Boden. Noch undichte Stellen zwischen benachbarten HDI-Säulen werden auf diese Weise zugefroren. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Dichtwand bereichsweise und bodenangepaßt mittels HDI-Technik oder Bodenvereisung hergestellt.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Dichtwänden.

Stand der Technik

Es ist bekannt, im Boden wasserdichte Wände zu erstellen, indem mittels Hochdruckinjektion sich überschneidende Säulen aus vermörteltem Boden hergestellt werden. Die Überschneidung derartiger Säulen ist allerdings, vor allem in größeren Tiefen (Bohrabweichungen), bei Durchgang durch sehr un terschiedliche Bodenschichten (unterschiedliche Eindringtiefe des Schneid strahls) und insbesondere bei Schrägbohrungen nicht immer gewährleistet, was dann zu Undichtigkeiten führt, die eine gesamte Baumaßnahme gefähr den können.

Weiterhin ist bekannt, dichtende Wände dadurch zu erzeugen, daß wasserfüh rende Bodenbereiche durch Einbringen von Gefrierlanzen (die z. B. mit flüssi gem Stickstoff durchspült werden) temporär eingefroren werden. Vorteil dieser Methode ist, daß die Positionen der Lanzen und damit der Gefrierkörper mit tels innerhalb der Lanzenbohrung geführtem Inklinometer genau vermessen werden kann. Nachteilig ist unter anderem, daß das Verfahren nur in Böden mit einem ausreichend großen Wassergehalt funktioniert und starke Grund wasserströme der Eisbildung entgegenwirken.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, Dichtwände auch unter schwierigen geotechni schen Randbedingungen zuverlässig dicht herstellen zu können.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß werden hierzu die Verfahren der Hochdruckinjektion und der Bodenvereisung mittels Gefrierlanzen kombiniert, wobei sich zusätzlich synergetische Effekte ergeben. Denn erstens gefriert vermörtelter Boden auf grund des geringeren Wassergehalts schneller als nicht vermörtelter Boden und entzieht dem Mörtel dabei auch weniger Wärmeenergie (Wasser besitzt eine sehr hohe Schmelzenthalpie) was unter anderem auch zu einer schnelle ren Ausbreitung der Kälte im vermörtelten Boden führt, zweitens behindern selbst undichte Wände aus HDI-Säulen einen Grundwasserstrom so stark, daß das Gefrieren von Boden durch strömendes Wasser nicht mehr behindert wird und drittens können die Gefrierlanzen mit vergleichsweise geringem Auf wand in die noch nicht erhärteten HDI-Säulen eingebracht werden.

Es ist allerdings auch möglich, die Gefrierlanzen erst nach dem Erhärten des vermörtelten Bodens einzubringen, was dann allerdings einen höheren Bohr aufwand bedeutet.

Am einfachsten erfolgt das Einbringen der Gefrierlanzen etwa zentral, bevor zugt ist allerdings das Einbringen in der Nähe möglicher undichter Stellen, also etwa im Überschneidungsbereich zweier Säulen. Die Gefrierlanzen lassen sich jedoch auch außerhalb der Säulen vor den echten oder vermeintlichen Überschneidungsbereich derselben einbringen.

Obwohl die Gefrierlanzen am günstigsten gesetzt werden, wenn der vermör telte Boden noch nicht erhärtet ist, funktioniert die Erfindung erst dann optimal, wenn das einfrierende Medium erst nach hinreichender Erhärtung der Mörtel säulen durch die Gefrierlanzen geleitet wird.

Eine weitere Alternative, die das Einbringen von Gefrierlanzen weiter verein facht, besteht darin, zusammen mit der vermörtelnden Hochdruckinjektions lanze ein diese umgebendes Mantelrohr einzubringen, welches als Blindrohr nach dem Ziehen der Hochdruckinjektionslanze im Mörtel verbleibt und in wel ches die Gefrierlanze noch vor oder aber auch erst nach dem Erhärten des Mörtels eingeschoben wird.

Je nach vorhandenen Bodenschichten sind Varianten in der Ausführung der Dichtwand möglich:

1. a.) Es ist möglich, eine Dichtwand zu erstellen, bei der Gefrierlanzen ungefähr bis an das untere Ende von durchgehenden HDI-Säulen reichen. Dabei kann man zum Beispiel auch die Gefrierlanzen in ihrem oberen Bereich isolierend ausgestalten, so daß dort nur geringer Kälteverlust stattfindet. Gerade im obe ren Bereich der Dichtwand ist die dichtende Funktion von überlappenden HDI- Säulen nämlich noch gut gewährleistet, da dort auch noch die Bohrrichtung relativ genau bekannt ist.
2. b.) Es ist möglich, eine Dichtwand zu erstellen, bei der Gefrierlanzen über das untere Ende des HDI-Bereiches hinausgehen, so daß die dichtende Wand nur in ihrem oberen Teil sowohl aus vermörteltem als auch vereistem Boden be steht.
3. c.) Es ist möglich, eine Dichtwand zu erstellen, bei der die tieferliegenden Be reiche aus Mörtel und vereistem Boden bestehen, und der obere nur aus ver eistem Boden.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Herstellung geneigter Dichtwände, die sonst nur schwierig zuverlässig dicht herzustellen sind. Ebenso sind die erfindungsgemäßen Dichtwände gut für Böden geeignet, die aus Schichtun gen bestehen, in denen die HDI-Säulendurchmesser sehr unterschiedlich sind.

Die Figuren zeigen schematisch das erfindungsgemäße Vorgehen am Beispiel eines Tunnels, bei dem durch Dichtwände die Grundwasserströmung unter brochen werden soll.

Fig. 1a zeigt im Schnitt den Tunnel, der durch einen Ulmenstollenvortrieb auf gefahren wird. Der Tunnel liegt in einer Schichtung aus Kies, Feinsand, Ton und wieder Feinsand. Über der dichtenden Tonschicht staut sich das Grund wasser und würde den Sand und den Kies beim Anbohren in den Tunnel schwemmen. Daher verläuft oberhalb des Tunnels ein Pilotstollen, von dem aus schräg den Tunnel tangierende Dichtwände hergestellt werden. Die Dichtwände erstrecken sich bis in die Tonschicht. In Längsrichtung dienen Schotts zur Abtrennung in dachartige, gegen das Grundwasser abgedichtete Räume. In dieser Figur ist nur etwa die untere Hälfte der Dichtwand durch einen zusätzlichen Vereisungskörper abgedichtet. In diesem Bereich ist die Gefähr dung durch einen möglichen Einbruch des wassergesättigten Feinsandes am größten. Wie man aus Fig. 1b erkennen kann, die einen senkrechten Schnitt durch die Dichtwand darstellt, sitzen die Gefrierlanzen ungefähr zentral in den HDI-Säulen. Die HDI-Säulen haben einen Durchmesser von ca. einem Meter. In Fig. 1c wurden die Gefrierlanzen im Zwickel der HDI-Säulen angeordnet, wodurch sich am Ort möglicher Schwachstellen besonders starke Vereisungs körper bilden.

In Fig. 2a bildet wie in Fig. 1a eine HDI-Säulenreihe das Hauptdichtungsschild, doch sind hier, wie in Fig. 2b dargestellt, die Gefrierlanzen außerhalb der Säulen vor dem Überlappungsbereich eingebracht und erzeugen im unteren Teil der Dichtwand einen zusätzlichen Vereisungskörper, der vor allem im Be reich möglicher Undichtigkeiten verstärkt ist.

In Fig. 3a ist der gleiche Tunnel wie in Fig. 1a dargestellt, doch besteht hier der unterste Bereich der Dichtwand nur aus einem Vereisungskörper (Fig. 3d). Im mittleren Bereich besteht die Dichtwand sowohl aus sich überschneidenden HDI-Säulen, als auch aus diese einfassenden Vereisungskörpern (Fig. 3c).

Fig. 3b zeigt, daß in diesem Fall die Gefrierlanzen im oberen Teil der Dicht wand ungefähr zentral innerhalb der HDI-Säulen verlaufen.

Legende

1

Pilotstollen

2

HDI-Säule

3

Vereisungskörper

4

Tunnel

5

Kies

6

Feinsand

7

Ton

8

Gefrierlanze

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Dichtwand, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte beinhaltet:

1. a.) Erstellen einer Wand aus sich überschneidenden Säulen mittels eines Hochdruckinjektionsverfahrens
2. b.) Einbringen von Gefrierlanzen in die Säulen oder vor die Säulen, wobei die Gefrierlanzen auch nach unten oder oben über die Säulen hinaus in den Boden ragen können
3. c.) Durchspülen der Gefrierlanzen mit einem Gefrierfluid, um den Boden im Bereich möglicher Undichtigkeiten durch Vereisung gegen Wasserdurchtritt abzudichten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, daß die Hochdruckinjektionssäulen mittels Hoch druckinjektionslanzen hergestellt werden, die von Mantelrohren umgeben sind, die nach dem Zurückziehen der Hochdruckinjektionslanzen als Blindrohre für das spätere Einschieben von Gefrierlanzen in der HDI-Säule verbleiben.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefrierlanzen zentral in die Säulen ein gebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefrierlanzen in den Überschneidungs bereich der Säulen eingebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefrierlanzen im nicht vermörtelten Bo den vor dem Überschneidungsbereich der Säulen eingebracht werden.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der gesamten Höhe der Dicht wand in HDI-Technik in Kombination mit Bodenvereisung hergestellt wird und der verbleibende Teil nur durch Bodenvereisung.

7. Dichtwand, die mindestens folgende Komponenten aufweist:

1. a.) Sich überschneidende HDI-Säulen
2. b.) Gefrierlanzen, die sich wenigstens teilweise innerhalb der HDI-Säulen befinden oder sich in direkter Nachbarschaft parallel zu deren Überlap pungsbereichen erstrecken
3. c.) Vereisungskörper, die wenigstens mit Teilen der HDI-Säulen in Kontakt stehen

wobei der Kontakt mindestens Teile des Überlappungsbereiches der HDI- Säulen umfaßt.

8. Dichtwand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefrierlanzen kälteisolierte Bereiche auf weisen.