EP0569691A1

EP0569691A1 - Verfahren zur Abdichtung der Basis einer Deponie

Info

Publication number: EP0569691A1
Application number: EP93104748A
Authority: EP
Inventors: Rüdiger Dipl.-Ing. Kögler
Original assignee: LMR Drilling GmbH
Current assignee: LMR Drilling GmbH
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1993-11-18
Also published as: DE4209714A1

Abstract

Zur Abdichtung der Basis einer Deponie wird unter der Deponie (1) hindurch mittels gesteuerter Horizontalbohrtechnik eine Bohrung angelegt. Ein flachband- bzw. streifenähnlich ausgebildetes Abdichtelement (7) wird mit einem in die Bohrung eingezogenen Zugmittel unter der Deponie (1) durchgezogen. Unter Führung an einer Kante (9) eines bereits durchgezogenen Abdichtelementes (7) wird jeweils ein weiteres Abdichtelement (7') unter der Deponie (1) durchgezogen, und das Durchziehen von Abdichtelementen (7,7') wird wiederholt, bis unterhalb der Deponie eine wannen- bzw. schüsselähnliche Lage aus einer Vielzahl von Abdichtelementen ausgebildet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung der Basis einer Deponie.
Von Abfallablagerungen, insbesondere Schadstoffdeponien, können erhebliche Umweltgefährdungen ausgehen. Aus Deponien können unkontrolliert Schadstoffe austreten, die Boden und Grundwasser verseuchen. Insbesondere bei Altablagerungen sind Art und Umfang von Boden- und Grundwasserkontaminationen nachträglich durch geeignete Maßnahmen zu verhindern.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Deponien einzukapseln, um der Verseuchung von Boden und Grundwasser durch aus der Deponie austretende Schadstoffe entgegenzuwirken. Oberflächen von Deponien lassen sich durch geeignete Beschichtungen versiegeln. Auch Seitenbereiche einer Deponie können relativ einfach durch Errichtung in die Tiefe des Erdbodens reichender vertikaler Wandelemente abgedichtet werden. Nahezu unmöglich ist jedoch die Abdichtung der Basis einer Deponie, also des Bereiches, der unterhalb einer Deponie liegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitszustellen, mit dem sich die Basis einer Deponie abdichten läßt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter der Deponie hindurch mittels gesteuerter Horizontalbohrtechnik eine Bohrung angelegt wird, daß ein flachband- bzw. streifenähnlich ausgebildetes Abdichtelement mit einem in die Bohrung eingezogenen Zugmittel unter der Deponie durchgezogen wird, daß unter Führung an einer Kante eines bereits durchgezogenen Abdichtelementes jeweils ein weiteres Abdichtelement unter der Deponie durchgezogen wird und daß das Durchziehen von Abdichtelementen wiederholt wird, bis unterhalb der Deponie eine wannen- bzw. schüsselähnliche Lage aus einer Vielzahl von Abdichtelementen ausgebildet ist.
Mit gesteuerter Horizontalbohrtechnik läßt sich von einer Erdoberfläche aus eine Bohrung vortreiben, die in einer Kurve verläuft, deren Scheitelpunkt z.B. unter einer Deponie liegen kann und die nach Unterquerung der Deponie an der Erdoberfläche an einer gegenüberliegenden Seite der Deponie wieder austritt. Demzufolge kann eine Bohrung, in die ein Abdichtelement eingezogen wird und somit auch sämtliche eingebrachten Abdichtungen, in vorteilhafter Weise dicht unter der Unterkante eines Deponiekörpers verlaufen. Dabei ist besonders zweckmäßig, daß der Deponiekörper durch das erfindungsgemäße Verfahren in keinster Weise angetastet wird. Mit der bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz gelangenden Technik lassen sich auch größere Deponiekörper in einer relativ kurzen Zeit und deshalb in einem vorteilhaften, angemessenen Zeitrahmen abdichten. Sobald ein Deponiekörper mit Abdichtelementen vollständig unterbaut ist, ist unterhalb der Deponie eine zusammenhängende Dichtfläche gegeben und ist der Deponiekörper dadurch auch an seiner Basis abgedichtet, so daß in unter der Deponie liegende Bodenbereiche keine weitere Einsickerung von Schadstoffen möglich ist.
Die Anwendung von Steuerungen, wie sie bei einer Horizontalbohrtechnik üblich sind, ist während des Einziehens von Abdichtelementen möglich, mit dem Vorteil, daß durch entsprechendes Steuern in den Randbereichen der Deponie eine schüsselförmige Lage aus Abdichtelementen unter einer Deponie erstellbar ist.
Nach Durchführung einer ersten gesteuerten Horizontalbohrung kann von der Austrittsseite dieser Bohrung aus ein Abdichtelement mit einem geeigneten Zugmittel durch das Erdreich gezogen werden, wobei das eingezogene Abdichtelement dem Verlauf der Bohrung, durch die das Zugmittel zur Eintrittsseite der Bohrung zurückgezogen wird, folgt.
Sobald dann ein erstes Abdichtelement vollständig durchgezogen ist, kann eine weitere Bohrung für ein einem nachfolgend durchzuziehenden Abdichtelement zugeordnetes Zugmittel angelegt werden. An der Austrittsseite dieser zweiten Bohrung wird ein zweites Abdichtelement in eine Führung an den Kanten des bereits durchgezogenen Abdichtelementes eingefädelt und dann mit dem in die zweite Bohrung eingezogenen Zugmittel ebenfalls unter der Deponie zurück bis zur Eintrittsseite hindurchgezogen, wobei das zweite Abdichtelement am bereits eingezogenen ersten Abdichtelement geführt wird. Letzteres kann mit weiteren Abdichtelementen beliebig oft wiederholt werden.
Es ist jedoch auch möglich, beim Durchziehen eines Abdichtelementes ein Zugmittel für ein jeweils nachfolgendes Abdichtelement mitzuschleppen. Dies ermöglicht eine noch schnellere Durchführung des Verfahrens, da wechselweise von zwei Seiten der Deponie aus je ein Abdichtelement eingezogen werden kann. Allerdings werden dafür zwei Anlagen zur Erzeugung der auf die Zugmittel wirkenden Zugkraft benötigt.
Um das Durchziehen der Abdichtelemente zu erleichtern, wird am Stirnende eines jeden Abdichtelementes vor seinem Durchziehen ein mit dem Zugmittel koppelbarer Ziehkopf angebracht. Dem Ziehkopf wird zweckmäßigerweise während des Durchziehens des Abdichtelementes Spülflüssigkeit zugeführt, beispielsweise Wasser, so daß vor dem Stirnende bzw. dem Ziehkopf liegendes Erdreich während des Durchziehens des Abdichtelementes gelöst und die entstehende Reibung verringert wird.
Um eine Basis einer Deponie abzudichten, wird so vorgegangen, daß zunächst durch Vortreiben eines Pilotbohrgestänges mit steuerbarem Pilotbohrkopf vom Ausgangsbereich an einer Seite der Deponie aus zum Austrittsbereich an der gegenüberliegenden Seite der Deponie eine Pilotbohrung angelegt wird, daß die Pilotbohrung nachfolgend mit einem Überwaschrohr überbohrt wird, daß das Pilotbohrgestänge aus dem Überwaschrohr entfernt wird und daß das Überwaschrohr als Zugmittel für das Durchziehen eines ersten Abdichtelementes vom Austrittsbereich aus verwendet wird. Dazu wird das Abdichtelement an seiner Stirnseite mit einem Ziehkopf kraftschlüssig verbunden und das Zugmittel wieder mit dem Ziehkopf gekoppelt.
Während des Durchziehens eines Abdichtelementes unter der abzudichtenden Deponie hindurch werden von im Ziehkopf installierten Meßsonden gelieferte Signale einer Auswertung in einer Steuereinrichtung unterworfen. In Abhängigkeit von der Auswertung wird ein Zugmittel, ein Bohrgestänge bzw. das Überwaschrohr, mittels von außen eingeleiteter Drehmomente verdreht. Die Drehungen ergeben auf das Abdichtelement übertragbare Steuerbewegungen, um das Abdichtelement bei Abweichungen von einer vorgegebenen Sollage wieder in die Sollage zu bringen.
Durch entsprechendes Steuern in den Randbereichen einer Deponie lassen sich die Abdichtelemente so einziehen, daß eine stärker gekrümmte Schüsselform ausgebildet wird. Um eine vollständige Abdichtung einer Deponie auch an den Seiten zu erreichen, können zusätzlich zur erfindungsgemäßen Abdichtung der Basis an den Flanken einer fertig unterbauten Deponie noch lotrechte Dichtwände in das Erdreich eingelassen werden. Eine andere Möglichkeit sieht vor, zwei Lagen aus einander kreuzenden Abdichtelementen einzubauen.
Ein bei der Durchführung des Verfahrens zur Anwendung kommendes Abdichtelement zeichnet sich dadurch aus, daß es als streifen- oder bandförmiges Flachteil ausgebildet ist und daß an Längskanten des Flachteiles Organe zur gegenseitigen Führung und Verbindung zueinander benachbarter Abdichtelemente angeordnet sind. Jedes Abdichtelement kann z.B. eine 1 m breite und entsprechend der Abmessungen einer zu unterbauenden Deponie z.B. 200 m lange Eisenplatte sein. Die Oberflächen der Abdichtelemente können mit Kunststoff oder dergleichen Material beschichtet sein, um Korrosionsschutz zu erreichen.
Zweckmäßigerweise sind die Organe zur gegenseitigen Führung an den Seitenkanten vorhandene Führungsschlösser. Diese dienen dazu, ein jeweils nachfolgedes Abdichtelement formschlüssig und dicht mit dem bereits durchgezogenen Abdichtelement zu verbinden.
Sobald ein Abdichtelement unter der Deponie durchgezogen ist, können mit Hilfe der Führungsschlösser des installierten Abdichtelementes Zugmittel für nachfolgende Abdichtelemente dadurch einfach eingezogen werden, daß unter Führung an dem verlegten Abdichtelement ein als Zugmittel verwendbares Bohrgestänge mit Bohrkrone vorgetrieben wird, wobei z.B. eine Bohrkrone ein in ein Führungsschloß eines Abdichtelementes einfädelbares Führungsteil aufweist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Abdichtelementes sieht desweiteren vor, daß es hohl ausgebildet ist. Dies ermöglicht, den Hohlraum eines eingezogenen Dichtelementes mit einer fließfähigen Masse, z.B. Beton, zu füllen.
Während des Einziehens eines Abdichtelementes unter einer Deponie hindurch kann der Hohlraum eines Abdichtelementes beispielsweise zur Zuführung der zur Einspülung benötigten Spülflüssigkeit verwendet werden, die einem kraftschlüssig mit dem Abdichtelement zu verbindenden Ziehkopf zugeführt wird. Spülflüssigkeit kann jedoch auch durch ein hohles Zugmittel geleitet werden. Sobald das Abdichtelement unter der Deponie eingebaut ist, kann der Ziehkopf entfernt werden und das Abdichtelement mit einer fließfähigen Masse verfüllt werden. Eine Betonfüllung kann die eine Deponie abdichtende Lage versteifen und verstärken.
Desweiteren ist ein zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Ziehkopf dadurch gekennzeichnet, daß er als mit dem Abdichtelement fest verbindbare, etwa die Form eines flachen Keils aufweisende Hohlplatte ausgebildet ist, an deren Oberfläche eine Vielzahl von Spüldüsen angeordnet ist und daß Verbindungsmittel für den Anschluß einer Spülflüssigkeitzuführung und eines Zugmittels vorgesehen sind. Desweiteren sind Meßsonden zur Überwachung der Sollage vorgesehen, sowie eine Übermittlungseinrichtung zur Übermittlung der von den Meßsonden registrierten Meßwerte an eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung kann ein als Zugmittel verwendetes Bohrgestänge um kleine Beträge drehen, so daß die notwendigen kurzen Steuerimpulse über das Zugmittel an das Abdichtelement übertragen werden. Dabei sind Vorkehrungen zu treffen, damit das Zugmittel, z.B. ein Bohrgestänge, nicht auseinandergeschraubt wird. Beispielsweise können dafür entsprechende Vorkonterungen der Schraubverbindungen erfolgen. Das Verbindungsmittel für den Anschluß des Zugmittels an den Ziehkopf kann z.B. als verriegelbare und somit drehfeste Schraubverbindung ausgebildet sein.
Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht einer Deponie im Schnitt mit darunter angelegter erster Pilotbohrung,
Fig. 2: eine schematische Seitenansicht der Deponie gemäß Fig. 1 nach Überbohren der Pilotbohrung,
Fig. 3: eine Seitenansicht der Deponie gemäß Fig. 1 im Schnitt unmittelbar vor Durchziehen eines ersten Abdichtelementes,
Fig. 4: eine Ansicht eines Teilbereiches eines Abdichtelementes mit daran geführtem Bohrgestänge,
Fig. 5: einen Schnitt etwa in der Ebene V-V in Fig. 4,
Fig. 6: eine schematische Draufsicht auf die Stirnseite eines Abdichtelementes mit vorgesetztem Ziehkopf und
Fig. 7: Teilabschnitte von zueinander benachbarten Abdichtelementen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Deponie 1, deren Basis 2, bezogen auf die Erdoberfläche 3, etwas in die Tiefe reicht. An der linken Seite der Deponie 1 steht auf der Erdoberfläche eine Bohreinrichtung 4 für gesteuertes Horizontalbohren, von der aus eine durch strichpunktierte Linien angedeutete Pilotbohrung 5 in einer gekrümmten Bahn unter der Deponie 1 durch bis zur gegenüberliegenden Seite vorgetrieben wird. Durch den Pfeil 6 ist angedeutet, daß die Bohrung an der Erdoberfläche 3 austritt.
Danach wird die Pilotbohrung 5 mit einem Überwaschrohr 6 überbohrt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Das Pilotbohrgestänge für das Anlegen der Pilotbohrung 5 wird aus dem Überwaschrohr 6 entfernt, so daß das Überwaschrohr 6 nunmehr als Zugmittel für das Durchziehen eines ersten Abdichtelementes 7 vom Austrittsbereich aus verwendet werden kann, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
Das Abdichtelement 7 besteht aus einem streifen- oder bandförmigen Flachteil aus Stahl und weist etwa 1 m Breite auf. Je nach Größe der abzudichtenden Deponie 1 kann das Abdichtelement in der Länge bemessen werden und z.B. 200 m lang sein. Das Abdichtelement 7 ist über einen Ziehkopf 8 mit dem als Zugmittel verwendbaren Überwaschrohr 6 verbindbar.
Nachdem ein Abdichtelement 7 unter der Deponie 1 durchgezogen ist, wie es in Fig. 3 angedeutet wird, kann ein Bohrgestänge erneut an dem durchgezogenen Abdichtelement entlang von links nach rechts unter der Deponie 1 vorgetrieben werden, wobei zweckmäßigerweise eine Führung des Bohrgestänges an einer Längskante des durchgezogenen Abdichtelementes 7 erfolgt.
In Fig. 4 ist ein Teil eines Abdichtelementes 7 dargestellt. An einer Längskante 9 weist das Abdichtelement 7 ein als Nut eines Führungsschlosses ausgebildetes Führungsorgan 10 auf. Ein Bohrgestänge 11, an dessen freiem Ende sich eine Bohrkrone 12 befindet, ist über ein Führungsteil 13 an der Längskante 9 des Abdichtelementes 7 geführt, indem ein vom Führungsteil abstehender Steg 14 mit einem entsprechend ausgebildeten Fuß 15 im Führungsorgan 10 gleitend geführt ist.
Dies verdeutlicht auch Fig. 5, in der eine Schnittansicht in der Ebene V-V in Fig. 4 dargestellt ist. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Sowohl Fig. 4 als auch Fig. 5 lassen erkennen, daß das Abdichtelement 7 als Flachband ausgebildet ist, in dessen Inneren sich ein beispielsweise noch mit Beton verfüllbarer Hohlraum 16 befindet.
Zusätzlich ist in Fig. 4 auch erkennbar, daß die der Längskante 9 gegenüberliegende Längskante 17 des Abdichtelementes 7 eine zum Führungsorgan 10 formschlüssig ausgebildete Führungsfeder 20 trägt.
Sobald das Bohrgestänge 11 unter Führung an der Längskante 9 eines bereits unter der Deponie durchgezogenen Abdichtelementes 7 an der dem Ausgangspunkt der Bohrung gegenüberliegenden Seite an der Erdoberfläche 3 wieder austritt (Fig. 2 bzw. Fig. 3), wird vor die Stirnseite eines nachfolgend durchzuziehenden Abdichtelementes ein Ziehkopf 18 geschweißt oder auf andere Art kraftschlüssig mit dem Abdichtelement 7 verbunden, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Der Ziehkopf weist an seiner Oberfläche eine Vielzahl von Spüldüsen 19 auf. Mit dem als Zugmittel zu verwendenden Bohrgestänge 11 ist der Ziehkopf 18 kraftschlüssig verbindbar, wie es hier angedeutet ist. Sobald die an der Längskante 17 eines nachfolgend durchzuziehenden Abdichtelementes vorhandene Führungsfeder 20 in das als Nut ausgebildete Führungsorgan 10 eines bereits durchgezogenen Abdichtelementes eingefädelt ist, kann das Abdichtelement mit Hilfe des Ziehkopfes 18 und unter Führung an dem bereits durchgezogenen Abdichtelement zurück zum Ausgangspunkt unter der Deponie durchgezogen werden. Mit Hilfe der Spüldüsen 19 wird dabei ein Schlitz für das Abdichtelement hergestellt, sowie die Reibung während des Einziehvorganges vermindert. Im Inneren des Ziehkopfes 18 befinden sich Meßsonden 21, die über eine Übermittlungseinrichtung, z.B. ein nicht weiter dargestelltes Kabel, mit einem Steuerstand im Bereich der Bohreinrichtung 4 verbunden sind und dort anzeigen, in welchem Winkel das Abdichtelement 7 zum jeweiligen Zeitpunkt im Untergrund steht.
Fig. 7 zeigt zwei Abdichtelemente 7 und 7' mit ihren als Führungsschlösser ausgebildeten Organen zur gegenseitigen Führung, die hier wieder mit 10 und 20 bezeichnet sind.

Claims

Verfahren zur Abdichtung der Basis einer Deponie,
dadurch gekennzeichnet,
daß unter der Deponie (1) hindurch mittels gesteuerter Horizontalbohrtechnik eine Bohrung angelegt wird, daß ein flachband- bzw. streifenähnlich ausgebildetes Abdichtelement (7) mit einem in die Bohrung eingezogenen Zugmittel unter der Deponie (1) durchgezogen wird, daß unter Führung an einer Kante (9) eines bereits durchgezogenen Abdichtelementes (7) jeweils ein weiteres Abdichtelement (7') unter der Deponie (1) durchgezogen wird und daß das Durchziehen von Abdichtelementen (7, 7') wiederholt wird, bis unterhalb der Deponie (1) eine wannen- bzw. schüsselähnliche Lage aus einer Vielzahl von Abdichtelementen (7) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Führung an einer freien Kante (9) eines bereits durchgezogenen Abdichtelementes (7) jeweils eine weitere Bohrung für ein einem nachfolgend durchzuziehenden Abdichtelement (7') zugeordnetes Zugmittel angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchziehen eines Abdichtelementes (7) ein Zugmittel für ein nachfolgendes Abdichtelement (7') mitgeschleppt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Stirnende eines jeden Abdichtelementes (7,7') vor seinem Durchziehen ein mit dem Zugmittel koppelbarer Ziehkopf (18) angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ziehkopf (18) während des Durchziehens des Abdichtelementes (7) Spülflüssigkeit zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das Anlegen einer ersten Bohrung zunächst durch Vortreiben eines Pilotbohrgestänges mit steuerbarem Pilotbohrkopf vom Ausgangsbereich an einer Seite einer Deponie (1) zum Austrittsbereich an der gegenüberliegenden Seite der Deponie (1) eine Pilotbohrung (5) hergestellt wird, daß die Pilotbohrung (5) nachfolgend mit einem Überwaschrohr (6) überbohrt wird, daß das Pilotbohrgestänge aus dem Überwaschrohr (6) entfernt wird und daß das Überwaschrohr (6) als Zugmittel für das Durchziehen eines ersten Abdichtelementes (7) vom Austrittsbereich aus verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einer im Ziehkopf (18) installierten Meßsonde (21) gelieferte Signale einer Auswertung in einer Steuereinrichtung unterworfen werden und daß das als Zugmittel verwendete Bohrgestänge (11; Überwaschrohr 6) in Abhängigkeit von der Auswertung mittels von außen eingeleiteter Drehmomente während des Durchziehens eines Abdichtelementes (7,7') verdreht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Flanken einer komplett mit Abdichtelementen (7) unterbauten Deponie (1) lotrechte Dichtwände in das Erdreich eingelassen werden.
Abdichtelement zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als streifen- oder bandförmiges Flachteil ausgebildet ist und daß an Längskanten (9,17) des Flachteiles Organe zur gegenseitigen Führung und Verbindung (10,20) zueinander benachbarter Abdichtelemente (7,7') angeordnet sind.
Abdichtelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (10,20) Führungsschlösser sind.
Abdichtelement nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrkrone (12) zum Überbohren einer Pilotbohrung (5) ein in ein Führungsschloß (Organe 10,20) eines Abdichtelementes (7,7') einfädelbares Führungsteil (13, Steg 14, Fuß 15) aufweist.
Abdichtelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß es einen inneren Hohlraum (16) aufweist.
Abdichtelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (16) eines durchgezogenen Abdichtelementes (7,7') mit einer fließfähigen Masse, z.B. Beton, verfüllt ist.
Ziehkopf zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er als mit dem Abdichtelement (7,7') fest verbindbare, etwa die Form eines flachen Keils aufweisende Hohlplatte ausgebildet ist, an deren Oberfläche eine Vielzahl von Spüldüsen (19) angeordnet ist und daß Verbindungsmittel für den Anschluß einer Spülflüssigkeitzuführung und eines Zugmittels (Bohrgestänge 11) vorgesehen sind.
Ziehkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Meßsonden (21) zur Überwachung der Sollage des Abdichtelementes (7,7') vorgesehen sind sowie eine Übermittlungseinrichtung zur Übermittlung der von den Meßsonden (21) registrierten Meßwerte an eine Steuereinrichtung.
Ziehkopf nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel für den Anschluß des Zugmittels als drehfeste Schraubverbindung ausgebildet ist.