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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Wasser enthaltendem
Erdboden mit geringer Durchlässigkeit,
bei dem wenigstens ein Entwässerungselement
aus wasserdurchlässigem Material
in den Erdboden eingebracht wird.
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In
Gebieten mit Wasser enthaltendem Erdboden mit geringer Durchlässigkeit,
wie z.B. Torfboden, ist eine Verdichtung des Erdbodens erforderlich, wenn
Straßen,
Eisenbahnstrecken oder dergleichen gebaut werden. Dadurch ist es
notwendig, dem Erdboden in der kürzestmöglichen
Zeit so viel Wasser wie möglich
zu entziehen.
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Es
ist bereits bekannt, Elemente aus einem wasserdurchlässigen Material,
gewöhnlich
Sand oder ähnliches
körniges
Material, wie etwa sogenannte Sandableitungen und/oder Sandwände in den
Erdboden so einzubringen, dass der Erdboden verfestigt wird.
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Erfindungsgemäß ist im
Erdboden ein Entwässerungselement
gebildet worden, das aus einer vertikalen Längswand aus einem wasserdurchlässigen Material
sowie aus Ableitungen aus einem wasserdurchlässigem Material besteht, die
am obersten Teil jeweils ein oberes Ende haben, wobei sich die Ableitungen
mit ihrem oberen Ende an die Unterseite der vertikalen Längswand
anschließen
und sich von der Wand nach unten erstrecken, und der Wand Wasser
entzogen wird.
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Wenn
die erfindungsgemäße Bauweise
verwendet wird, kann der Wand aus einem durchlässigen Material mittels wenigstens
eines in der Wand angeordneten Entwässerungsrohrs Wasser entzogen
werden, z.B. mittels einer Pumpe oder dergleichen. Die Entwässerung
der Wand bewirkt, dass der Grundwasserspiegel in der Wand sinkt,
was dazu führt,
dass das Grundwasser schneller von dem die Wand umgebenden Erdboden
zur Wand fließt
und dass das Wasser auch von den Sandableitungen, welche sich tiefer
in den Erdboden erstrecken als die Wand, zur Wand fließt. Das
Fließen
von Wasser von den Ableitungen aus führt dazu, dass es mit einer
höheren
Geschwindigkeit von dem die Ableitungen umgebenden Erdboden in die
Ableitungen fließt.
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Das
Grundwasser im Erdboden fließt
im Wesentlichen horizontal zur Wand oder zu den Ableitungen hin,
wodurch ermöglicht
wird, die mögliche
Stratifikation des Erdbodens und die Tatsache, dass die Durchlässigkeit
des Erdbodens in horizontaler Richtung im Allgemeinen höher ist
als in vertikaler Richtung, optimal genutzt werden können.
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Wasser
kann einem gewünschten
Entwässerungselement
oder einer Gruppe von Entwässerungselementen
intermittierend entzogen werden, während die anderen mit einer
Pumpanlage verbundenen Entwässerungselemente
gesperrt werden, wodurch Wasser nacheinander mehreren Entwässerungselementen
oder Gruppen von Entwässerungselementen
entzogen wird.
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Dadurch
ist es möglich,
einem Entwässerungselement
für einen
gewünschten
Zeitraum Wasser zu entziehen und anschließend die Verbindung zwischen
der Pumpe und dem Entwässerungselement
zu trennen und die Pumpe mit einem anderen Entwässerungselement zu verbinden.
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Während der
Zeit, in der ein Entwässerungselement
von der Pumpe getrennt ist und die einem Zeitraum folgt, in dem
dem Entwässerungselement Wasser
entzogen wurde, fließt
Wasser von dem das Entwässerungselement
umgebenden Erdboden in das Entwässerungselement.
Folglich wird unter Verwendung der Pumpe wenigstens einem Entwässerungselement
für einen
bestimmten Zeitraum Wasser entzogen. Dann wird die Verbindung mit
dem/den Entwässerungselement(en)
gesperrt und eine neue Verbindung mit einem anderen Entwässerungselement
oder einer anderen Gruppe von Entwässerungselementen hergestellt.
Somit kann einer großen Anzahl
von Entwässerungselementen
auf effektive Weise Wasser entzogen werden, während die Pumpe optimal verwendet
wird.
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Die
DE-2014368 A offenbart ein Verfahren, bei dem vertikale Ableitungen
im Erdboden gebildet werden und sich horizontal erstreckende Wände auf Ebenen
unter der Bodenfläche
gebildet werden, indem horizontale Wasserstrahlen in den Boden eingespritzt
werden, um Löcher
zu bilden, die mit Sand gefüllt
werden können.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren ausführlicher
beschrieben.
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1 ist
eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsform
eines Entwässerungselements.
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2 zeigt
schematisch eine Anordnung aus einer Pumpe und Rohren, die mit der
Pumpe verbunden sind.
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Wie
in 1 schematisch gezeigt, ist im Erdboden ein Entwässerungselement
angeordnet, welches in der veranschaulichten Ausführungsform
aus einer Wand 5 aus einem durchlässigen Material gebildet ist,
z.B. Sand, wobei sich die Wand von der Bodenfläche zumindest im Wesentlichen
vertikal nach unten erstreckt, und aus sogenannten „Sandableitungen" 2 aus einem
wasserdurchlässigen
Material, im Allgemeinen auch Sand, wobei sich die Ableitungen an
die Unterseite der Wand 5 anschließen. Die sich zumindest im
Wesentlichen vertikal erstreckenden, pfahlförmigen Sandableitungen 2 sind
somit in gleichmäßigen Abständen zueinander
angeordnet.
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Die
pfahlförmigen
Sandableitungen können sich über eine
viel größere Tiefe
erstrecken als die Wand 5. Wie weiterhin schematisch mit
Hilfe von gestrichelten Linien auf der Oberfläche 1 gezeigt ist, können derartige
Sandwände 5 und
sich anschließende
Sandableitungen 2 in einem regelmäßigen Abstand im Erdboden gebildet
werden.
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Im
Allgemeinen erfolgt der Aufbau der Sandwand 5 und der Sandableitungen 2 in
der Weise, dass zunächst
die Sandableitungen von der Bodenfläche 1 aus im Erdboden
in an sich bekannter Weise gebildet werden, und dass anschließend die
oberen Teile der Sandableitungen in die Wand 5 eingefügt werden,
wobei die Sandwand 5 gebildet wird.
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In
der Nähe
der Unterseite der Wand 5, die sich von der Oberfläche 1 aus
beispielsweise über eine
Tiefe von 6 bis 7 Metern erstreckt, ist ein sich horizontal erstreckendes
Entwässerungsrohr 6 angeordnet,
welches über
ein weiteres Rohr 7, das in 2 schematisch
gezeigt ist und sich nach oben in die Wand 5 oder in den
die Wand 5 umgebenden Erdboden erstreckt, mit einem Rohr 8 verbunden
ist, welches mit einer Pumpanlage 9 verbunden ist.
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Da
das Entwässerungsrohr 6 in
einer verhältnismäßig begrenzten
Tiefe positioniert ist, ist es möglich,
eine normale Pumpe für
das Ansaugen von Wasser aus dem Entwässerungsrohr 6 zu
verwenden.
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Das
Ansaugen von Wasser aus dem Entwässerungsrohr 6 bewirkt,
dass der Wasserstand in der Wand 5 sinkt, wodurch Wasser
auch von den Sandableitungen 2 in die Wand 5 fließt und aus
dieser abgeführt
wird.
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Die
Entwässerung
der Wand 5 und der Ableitungen 2 führt zu einem
schnelleren Wasserfluss von dem die Wand 5 und die Ableitungen 2 umgebenden Erdboden.
Der Wasserfluss von dem Erdboden zur Wand 5 und/oder zu
den Sandableitungen 2 erfolgt dabei hauptsächlich in
horizontale Richtung, was vorteilhaft ist, wenn der Erdboden geschichtet
ist, wobei im Allgemeinen ein horizontaler Wasserfluss einer guten
Durchlässigkeit
des Erdbodens dienlicher ist als ein nach oben gerichteter Wasserfluss.
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Wie
in 2 gezeigt, sind mehrere Rohre 7, die
mit in verschiedenen Entwässerungselementen angeordneten
Entwässerungsrohren 6 oder
dergleichen verbunden sind, mit dem Mittelrohr 8 verbunden,
welches mit der Saugseite der Pumpe 9 verbunden ist. In
jedem der Rohre 7 ist ein Absperrventil 10 angebracht,
das beispielsweise durch einen über Fernsteuerung
zu aktivierenden Elektromotor zwischen einer geöffneten Stellung, in der ein
freier Wasserfluss durch das Rohr 7 erfolgen kann, und
einer geschlossen Stellung eingestellt werden kann, in welcher das
Abführen
von Wasser aus dem jeweiligen Entwässerungselement über das
Rohr 7 blockiert ist.
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Auf
diese Weise wurde eine Möglichkeit
geschaffen, mittels der Pumpe 9 Wasser aus wenigstens einem
Entwässerungselement
zu saugen, während
die mit den anderen Entwässerungselementen verbundenen
Rohre 7 durch Absperrventile 8, die den Rohren 7 zugeordnet
sind, verschlossen sind. Somit kann aufeinanderfolgenden, einzelnen
Entwässerungselementen
oder spezifischen Gruppen von Entwässerungselementen mittels einer
einzigen Pumpe Wasser entzogen werden.
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Dies
ist hinsichtlich der Tatsache vorteilhaft, dass die Geschwindigkeit,
mit der einem Entwässerungselement
Wasser entzogen werden kann, im Allgemeinen höher ist als die Geschwindigkeit,
mit der Wasser von dem das Entwässerungselement
umgebenden Erdboden in das Entwässerungselement
fließen
kann. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es möglich,
einem Entwässerungselement über einen
bestimmten Zeitraum Wasser zu entziehen, und während des Zeitraums, in dem
anderen Entwässerungselementen
Wasser entzogen wird, kann erneut Wasser zu dem Entwässerungselement
fließen,
dem gerade Wasser entzogen worden ist.
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Somit
kann eine optimale Verwendung der Pumpe 9 erreicht werden,
wobei es möglich
ist, einer großen
Anzahl von Entwässerungselementen
Wasser zu entziehen, wobei eine Pumpanlage für verhältnismäßig geringe Beanspruchung verwendet
wird.
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Es
ist ersichtlich, dass es möglich
ist, eine Computeranlage oder dergleichen zu verwenden, um die verschiedenen
Absperrventile 10 so zu steuern, dass sie automatisch öffnen und
schließen.
Dadurch ist es beispielsweise möglich,
ein Absperrventil für
einen bestimmten Zeitraum in der geöffneten Stellung zu halten
und es anschließend
für einen
bestimmten Zeitraum erneut zu schließen. Eine weitere Möglichkeit
ist die Verwendung von Sensoren zur Steuerung der Absperrventile,
wobei die Sensoren den Wasserstand in den verschiedenen Entwässerungselementen
messen und anhand dieser Informationen veranlassen, dass sich die
verschiedenen Absperrventile 8 öffnen und/oder schließen.
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Durch
diese Entwässerung
des Erdbodens wird die Kornspannung im Erdboden erhöht, was dazu
führt,
dass der Setzungsprozess oder das Sacken des Erdbodens schnell erfolgen
kann.
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Möglicherweise
kann eine Oberlast, die z.B. aus Sand oder ähnlichem Material oder aus
einer eingeschlossenen Wassermasse oder dergleichen besteht, auf
dem Erdboden angeordnet werden, um die Verdichtung des Wasser enthaltenden
Erdbodens zu fördern.
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Eine
weitere Möglichkeit,
das Wasser abzuführen,
das in einem Entwässerungsrohr
aufgefangen wurde, besteht in der Erzeugung eines Überdrucks
im Entwässerungsrohr 6 zu
gewünschten Zeitpunkten,
indem über
ein Rohr, das mit dem Entwässerungsrohr
verbunden ist, dem Rohr 6 Druckluft zugeführt wird.
Das Wasser kann dann über
ein weiteres Rohr abgeführt
werden, das mit dem Rohr 6 verbunden ist und zur Oberfläche 1 führt. Ein
Kompressor oder dergleichen zur Erzeugung des Überdrucks kann auch mit in
mehreren Wänden 5 angeordneten
Entwässerungsrohren 6 verbunden
werden. Im Allgemeinen muss lediglich der Kompressor oder dergleichen
auch in diesem Fall intermittierend aktiviert werden, z.B. wiederum
in Abhängigkeit
von dem Wasserstand in einer Sandwand/in Sandwänden 5, der von einem
Sensor oder von Sensoren gemessen wird.
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Erfindungsgemäß ist der
Begriff „Sandableitungen" so zu verstehen,
dass er streifenförmige
Entwässerungselemente
umfasst.