WO1994024414A1 - Verfahren und vorrichtung zum verlegen von unterirdischen sammelleitungen für flüssigkeiten und gase - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verlegen von unterirdischen sammelleitungen für flüssigkeiten und gase Download PDF

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WO1994024414A1
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filter strand
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Ingo Sass
Hans-Joachim Bayer
Klaus Kleiser
Jörg GÄNGER
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Flowtex-Service Gesellschaft Fur Horizontalbohrsys
Schumacher Umwelt- Und Trenntechnik Gmbh
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use

Definitions

  • the invention relates to a method for laying underground collecting lines for liquids and gases, in particular for the construction of horizontal filter wells and drainage lines, and a working medium for carrying out the method.
  • horizontal filter well construction The construction of horizontal, arched, sloping or winding wells and drainage pipes for groundwater and backwater as well as for soil air is summarized with the term horizontal filter well construction.
  • Conventional horizontal filter wells are used for the extraction of groundwater, which is led into a vertical main shaft through horizontally laid filter pipes. From there, the water is brought to the surface by means of pumps. This type of well can also be used to remove pollutants in areas of contaminated site remediation and protection.
  • Such horizontal filter wells have technical advantages over vertical wells and, under certain conditions, economic advantages.
  • horizontal filter wells can in principle be used wherever relatively shallow water has to be cleaned up, or in heavily layered soils where a certain layer has to be developed for soil air remediation.
  • Horizontal filter wells are also preferably used in areas which have a built-up area or where other uses do not permit the construction of vertical wells, or where there are hydraulic requirements which suggest horizontal filter well construction.
  • the Preussag company publishes a prospectus in which the Preussag procedure is described in detail.
  • the procedure is to be briefly explained using the example of the Preussag process:
  • a main shaft that reaches into the groundwater is first prepared and baptized.
  • Straight horizontal bores are drilled with drilling tubes from a working level.
  • the filter tubes are then installed in these drill pipes.
  • the drill pipes are gradually pulled out of the holes, while filter gravel is washed into the cavity between the bore and the filter pipe under high pressure, so that the filter gravel can settle between the drill wall and the filter pipe.
  • This filter jacket can consist of filter gravel or filter sand.
  • the horizontal drilling in this method can only reach a limited length of up to about 60 m, and this only in a straight line.
  • the possible drilling lengths are determined by the soil properties.
  • the invention is based on the idea of making the necessary horizontal bores from the surface (e.g. without a shaft on flat terrain) and introducing the already prefabricated filter line structure with suitable filter tubes and a filter gravel casing, the so-called filter strand, into the bores from these surfaces .
  • a filter strand is understood to mean a one- or multi-part inner filter tube with a surrounding one- or multi-part gravel casing.
  • a fully controllable, remotely steerable drill head is used, which enables curved or curved bores to be drilled.
  • Such a course-controlled drilling process has for the construction of horizontal filter wells the advantage that the compaction of the soil for most types of soil is in an area that is tolerable for the construction of soil air, backwater or groundwater wells.
  • a high-pressure water jet cuts a micro tunnel into the ground under mechanical feed.
  • a support suspension for the borehole is advantageously mixed into this high-pressure water jet, as a result of which a part of the dissolved soil material is displaced into the surrounding matrix and a part is discharged with the drill suspension.
  • the borehole is stabilized on the one hand and, on the other hand, a certain sliding effect is generated when a filter train pull-in unit is pulled in, depending on the composition of the drilling fluid.
  • Filter strand pull-in unit is understood here as the working means for carrying out the method according to claim 20 or 21.
  • slight changes in permeability occur, which are regulated by the type of drilling in detail and by the flushing quantity, flushing pressure and flushing composition.
  • the first bore is advantageous to have a small diameter by means of an expansion head.
  • the drill head is exited through the expansion head after it has emerged from the outlet opening of the bore exchanged and this is then withdrawn through the pilot hole or the micro tunnel in a hydraulic-mechanical manner.
  • the diameter of the expansion head should, if possible, be at least the same size or larger than the diameter of the filter strand pull-in unit, in order to allow the lowest possible frictional forces when pulling into the bore.
  • the filter strand pull-in unit is drawn in with the expansion head in the wake of the hydraulic-mechanical working expansion head.
  • the filter strand can be fixed in the top opening, and the protective tube of the filter strand drawing unit can be pulled out to the other opening.
  • a working medium with an outer cladding tube which encloses a filter tube located therein, is used to carry out the method, the space between the filter strand and the outer cladding tube advantageously being filled by a filter sand and / or filter gravel filling (filter gravel jacket).
  • filter gravel filling filter gravel jacket
  • Such a structure makes it possible for the distribution of the filter gravel filling and the filter duct embedded therein to be optimally constructed in accordance with the requirements.
  • the structure of the filter strand can be prefabricated and faulty locations can thereby be avoided.
  • This arrangement is also very advantageous because the entire structure of the filter train structure to be installed can be checked beforehand.
  • the filter strand structure can be optimally adapted to the hydrological conditions.
  • this filling can be built up exactly in a predetermined manner and can also be checked before installation.
  • filter line materials can be used in the working medium according to the invention.
  • the filter tube itself can be a porous, self-supporting plastic filter tube, which consists of PE, PVDF, PTFE, PT, PU, PVC or the like.
  • porous self-supporting ceramic or sintered metal filter tubes or filter tubes made of other porous self-supporting materials can be used in the filter strand.
  • the structure of the individual filter strands can advantageously also be adapted to the geological process engineering requirements with regard to geo etri ⁇ .
  • the filter strand unit is constructed with different flexibility, if necessary, so that various radii of curvature of the horizontal filter well or the drainage line of the borehole are possible.
  • the outer cladding tube is made of a smooth, stable plastic such as polyethylene or the like, as a result of which the
  • Filter strand pull-in unit is visible in this bore.
  • the sensitive filter strand is protected from drilling fluid and boron sour cream access and the outer cladding tube relieves the actual filter strand and keeps it free from frictional forces.
  • the method according to the invention can open up completely new areas, since the individual filter strands can be varied in number, diameter and length up to 500 m (even longer with the appropriate drilling technique). Very small diameters of the individual filter lines are also possible, which were not achieved with the known methods.
  • FIG. 1 a shows a schematic illustration of the advance of a bore
  • FIG. 2 shows a plan view with exemplary course shapes of the wells and drainages
  • Fig. 4 shows a schematic section perpendicular to
  • Filter strand (exemplary embodiment) with the protective tube still pulled.
  • FIGS. 1 and 2 includes a built according to the inventive method
  • Each individual bore 1 has an inlet opening 3 and an outlet opening 4, through which the filter rod pull-in unit 5 is pulled in.
  • the filter filament 52, 53 lies underneath the particle c ⁇ s groundwater in the unsaturated zone or in backwater.
  • a removal device 6 On the surface there is a removal device 6, in which the suction, vacuum generator or the like which serves to convey the groundwater, the backwater or the soil air are accommodated.
  • the filter tube 53 is sealed off from the sections lying above and below the soil layer to be cultivated and only has permeabilities through openings, slots, pores 54 or the like in the filter tube 53, through which the groundwater, backwater or di ⁇ , within the soil layer to be cultivated Soil air can flow in.
  • the sections that are not managed are, as is customary in well construction, expanded with full pipes instead of the filter line 52, 53.
  • Fig. 3 it can be seen that the Aufw ⁇ itkopf 10 is coupled to the Bohrg ⁇ stShe 11. Behind the expander head 10, the filter strand single-unit 5 is connected to the expander head 10 via a connection 12.
  • Filter strand pull-in unit ⁇ in outer cladding tube 51, a differently granular filling 52 and a filter tube 53.
  • the actual filter strand consists of the filter gravel filling 52 and the filter tube 53.
  • a drilling head 14 is driven with ⁇ in ⁇ m Bohrg ⁇ rät 13 to form an entry opening 3 in the ground.
  • the drilling head 14 is located and located via a locating device Required, accordingly, controlled remotely in the desired direction.
  • the bore is led to an outlet opening 4, at which the drill head 14 is replaced by an expansion head 10.
  • the drill pipe 11 is withdrawn towards the inlet opening 3, the drill pipe 11 rotating with water pressure jets with the expander head 10 moving through the borehole 1, and thereby the diameter of the bore 1 is enlarged by the expander head 10.
  • the filter strand drawing-in unit 5 is drawn in as far as the inlet opening 3.
  • a drilling suspension assembled according to the soil requirements is introduced into the loosened bottom of the drilling wall 1 through the nozzle or nozzles attached to the expanding head 10.
  • this drilling suspension By means of this drilling suspension, the friction on the outer cladding tube 51 of the filter rod insertion unit 5 and the force required to pull back the drill pipe 11 and the filter rod insertion unit 5 are reduced and additionally the borehole 1 is stabilized.
  • plastic granules of a certain grain size can also be used as the filter filling 52. It is also possible to - under pressure from the inlet opening 3 into the filter tube 53, which exits underground through the openings 54 in the filter tube 53 and additionally reduces the friction between the filter strand 52, 53 and the outer cladding tube 51.
  • the horizontal filter wells formed by bores 1 and filter strands 52, 53 drawn therein can be operated in different ways.

Abstract

Zum Einziehen von unterirdischen Sammelleitungen, insbesondere zum Bau von Horizontalfilterbrunnen und Drainageleitungen, wird mindestens eine Bohrung (1) mit jeweils einer Eintrittsöffnung (3) und einer Austrittsöffnung (4) in vorbestimmte Bodenschichten eingebracht. Dann wird eine Filterstrang-Einzieheinheit (5), die aus einem inneren Filterstrang und einem äußeren Hüllrohr besteht, in die jeweilige Bohrung (1) eingezogen und schließlich das äußere Hüllrohr der Filterstrang-Einzieheinheit (5) entfernt. Als Arbeitsmittel dient die Filterstrang-Einzieheinheit, die aus einem inneren Filterstrang und einem äußeren Hüllrohr besteht. Bei einer bevorzugten Weiterbildung wird der Zwischenraum zwischen innerem Filterstrang und äußerem Hüllrohr mit Filtersand und/oder einer Filterkiesfüllung versehen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verlegen von unterirdischen Sammelleitungen für Flüssigkeiten und Gase.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen von unterirdischen Sammelleitungen für Flüssigkeiten und Gase, insbesondere zum Bau von Horizontalfilterbrunnen und Drainageleitungen, sowie ein Arbeitsmittel zur Durchführung des Verfahrens.
Der Bau von horizontalen, bogenförmigen, schrägen oder gewundenen Brunnen und Drainageleitungen sowohl für Grund- und Stauwasser als auch für Bodenluft, wird zusammengefaßt mit der Bezeichnung Horizontalfilterbrunnenbau versehen. Herkömmliche Horizontalfilterbrunnen dienen zur Entnahme von Grundwasser, das durch horizontal verlegte Filterrohre in einen vertikalen Hauptschacht geleitet wird. Von dort wird das Wasser mittels Pumpen an die Oberfläche gebracht. Auch in Gebieten der Altlastensanierung und -Sicherung ist zum Schadstoffentzug diese Art von Brunnen einsetzbar. Solche Horizontalfilterbrunnen haben gegenüber Vertikalbrunnen verfahrenstechnische und unter bestimmten Voraussetzungen wirtschaftliche Vorteile. -2 -
Mit einem Horizontalfilterbrunnen kann die grundwasserführende Bodenschicht mit größerer Brunnenleistung entsprechend ihrer Ergiebigkeit erfasst werden. Des weiteren verockern Horizontalfilterbrunnen bedeutend langsamer als Vertikalbrunnen, weil die horizontal gelagerten Filterrohre nicht mit der Luft in Berührung kommen und die Strömungsgeschwindigkeiten in horizontalen Wassererfassungen sehr niedrig gehalten werden können.
Als weiterer Vorteil ist herauszustellen, daß die maschinellen und rohrtechnischen Anlagen für Pumpendrucklei ungen, Meßgeräte und Energiezuführungen mit elektrischen Schalt- und Steuereinrichtungen weitaus geringeren Umfang erfordern als bei Vertikalbrunnen. Ebenso ist die Überwachung und Wartung eines Horizontalfilterbrunnens, gemessen an vergleichbaren Vertikalbrunnenanlagen, nicht so aufwendig.
Horizontalfilterbrunnen sind neben der Wassergewinnung prinzipiell dort bevorzugt einsetzbar, wo relativ flache Wasservorkommen saniert werden müssen, oder in stark geschichteten Böden, wo eine bestimmte Schicht zur Bodenluftsanierung erschlossen werden muß. Auch in Gebieten, die eine Überbauung aufweisen oder wo eine anderweitige Nutzung den Bau von Vertikalbrunnen nicht zuläßt, oder wo hydraulische Notwendigkeiten vorliegen, die einen Horizontalfilterbrunnenbau nahelegen, werden bevorzugt Horizontalfilterbrunnen eingesetzt.
Heutzutage werden bei Horizontalfil erbrunnen hauptsächlich die Verfahren nach FEHLMANN und PREUSSAG angewendet. Die Verfahren nach FEHLMANN und PREUSSAG sind bei E. Bieske, "Bohrbrunnen" (7. Aufl., 1992, Oldenbourg, München) - 3 -
beschrieben. Des weiteren gibt die Firma Preussag ein Prospekt heraus, in dem das Preussag-Verfahren ausführlich dargestellt ist. Die Vorgehensweise soll am Beispiel des Preussag-Verfahrens kurz erläutert werden: Bei diesem Verfahren wird ein bis in das Grundwasservorkommen reichender Hauptschacht vorher angefertigt und abgetäuft. Von einer Arbeitsebene aus werden strahl- oder fächerförmig gerade horizontale Bohrungen mit Bohrrohren vorangetrieben. In diese Bohrrohre werden danach die Filterrohre eingebaut. Dann werden die Bohrrohre nach und nach aus den Bohrungen herausgezogen, währenddessen Filterkies in den Hohlraum zwischen der Bohrung und dem Filterrohr unter Hochdruck angespült wird, so daß der Filterkies sich zwischen Bohrwandung und Filterrohr absetzen kann. Dieser Filtermantel kann aus Filterkies oder Filtersand bestehen.
Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß ein im Durchmesser mindestens 2,5 m breiter Vertikalschacht in den Boden vorangetrieben werden muß. Des weiteren muß dann eine Arbeitsbühne mit der Bohr- und Einbauanlage im Schacht aufgebaut und mit großem Aufwand die Horizontalbohrungen in die Bodenschichten eingebracht werden.
Die Horizontalbohrungen bei diesen Verfahren können nur eine begrenzte Länge bis etwa 60 m erreichen, und dies nur in gerader Streckenführung. Die möglichen Bohrlängen werden dabei durch die Bodeneigenschaften bestimmt.
Zudem strömt während der gesamten Bauzeit des Horizontalfilterbrunnens bei den bekannten Verfahren ständig Grundwasser in den Zentralschacht ein, das mit großem Aufwand entweder abgehalten oder abgepumpt werden muß . Diese bekannten Verfahren sind somit aufwendig, teuer und können nur ab bestimmten Baugrößen wirtschaftlich gebaut werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vollkommen neues Verfahren zu entwickeln, das ein einfaches und schnell durchzuführendes Einbringen von unterirdischen Horizontalfilterbrunnen und Drainageleitungen ermöglicht, sowie ein Arbeitsmittel zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einer Verfahrensweise nach dem Patentanspruch 1 und mit einem Arbeitsmittel nach den Merkmalen des Patentanspruchs 20 gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die erforderlichen Horizontalbohrungen von der Oberfläche aus (z.B. schachtlos in ebenem Gelände) vorzunehmen und in diese Bohrungen den schon gesamt vorgefertigten Filterleitungsaufbau mit geeigneten Filterrohren und einem Filterkiesmantel, den sogenannten Filterstrang, von der Oberfläche aus in die Bohrungen einzubringen. Dabei wird hier unter einem Filterstrang ein ein- oder mehrteiliges inneres Filterrohr mit umgebendem ein- oder mehrteiligem Kiesmantel verstanden.
Zum Einbringen der Bohrung wird vorteilhaf erweise ein voll verlaufsgesteuertes Bohrungsverfahren verwendet, das ursprünglich für die Versorgungstechnik entwickelt wurde.
Dabei wird ein voll steuerbarer, fernlenkbarer Bohrkopf eingesetzt, der es ermöglicht, daß auch gekrümmte oder bogenförmig verlaufende Bohrungen vorgenommen werden können. Ein solches verlaufsgesteuertes Bohrverfahren hat für den Bau von Horizontalfilterbrunnen den Vorteil, daß die Verdichtungen des Bodens sich bei den meisten Bodenarten in einem Bereich halten, der für den Bodenluft-, Stauwasser- oder Grundwasserbrunnenbau tolerierbar ist.
Beim Bohren schneidet unter mechanischem Vorschub ein Hochdruckwasserstrahl einen Mikrotunnel in den Boden. Vorteilhafterweise wird diesem Hochdruckwasserstrahl eine Stützsuspension für das Bohrloch beigemischt, wodurch ein Teil des gelösten Bodenmaterials in die umgebende Matriz verdrängt und ein Teil mit der Bohrsuspension ausgetragen wird. Dadurch wird einerseits das Bohrloch stabilisiert unc andererseits eine gewisse Gleitwirkung beim Einzug einer Filterstrang-Einzieheinheit, je nach Zusammensetzung der Bohrspülung, erzeugt. Unter einer
Filterstrang-Einzieheinheit wird hier das Arbeitsmittel zur Durchführung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 20 oder 21 verstanden. Infolge der Materialverlεgerungen treten geringe Permeabilitätsänderungen auf, die durch die Art und Weise des Bohrens im Detail und durch Spülungsmenge, Spülungsdruck und Spülungszusammensetzung reguliert werden.Des weiteren kann es den Bohrerheitnissen entsprechend von besonderem Vorteil sein, eine bentonit-freie Bohrsuspension zu verwenden, die gewässerneutral und biologisch abbaubar ist. Diese Bohrsuspension ermöglicht es, daß keine zusätzlichen Permeabilitätsverringungen des Bodens erzeugt werden.
Um Filterstrang-Einzieheinheiten mit einem Durchmesse großer als der des Mikrotunnels in die Bohrung einzubringen, ist es vorteilhaft, die erste Bohrung mit kleinem Durchmesser durch einen Aufweitkopf aufzuwei en. Hierzu wird der Bohrkopf nach Austritt aus der Austrittsöffnung der Bohrung durch den Aufweitkopf ausgetauscht und dieser dann durch die Pilot-Bohrung bzw. den Mikrotunnel in hydraulisch-mechanischer Arbeitsweise zurückgezogen.
Zum Einbringen bzw. Einziehen einer Filterstrang- Einzieheinheit mit besonders großem Durchmesser ist es vorteilhaft, die ursprüngliche Bohrung mehrmals mit verschieden großen Aufweitköpfen schrittweise aufzuweiten. Wann das nötig ist, wird im wesentlichen durch die Bodeneigenschaften, die Bohrtechnik und die Aufgabe der Horizontalfilterbrunnen und Drainageleitungen vorgegeben.
Um ein schnelles Verlegen der Filterstränge zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, die Filterstrang- Einzieheinheit direkt am Aufweitkopf anzukoppeln, wodurch die Filterstrang-Einzieheinheit während des Aufwεitvorgangs in die aufgeweitete Bohrung eingezogen wird.
Der Durchmesser des Aufweitkopfes sollte möglichst mindestens gleich groß oder größer als der Durchmesser der Filterstrang-Einzieheinheit sein, um möglichst geringe Reibungskräfte beim Einziehen in die Bohrung zuzulassen.
Wenn der letzte Aufweitvorgang erfolgt, wird mit dem Aufweitkopf die Filterstrang-Einzieheinheit im Gefolge des hydraulisch-mechanisch arbeitenden Aufwεitkopfes eingezogen. In der Eintrittsöffnung kann der Filterstrang obertätig fixiert werden, und das Schutzrohr der Filterstrang-Einziεheinheit kann zur andεren Öffnung herausgezogen werden. Dabei entsteht zwischen Filterstrang und Bohrlochwandung ein Ringraum, der durch Versturz geschlossen wird, was günstige Auswirkungen auf die Durchlässigkeit des Brunnenumfeldes hat. Aus diesem Grund kann es besonders vorteilhaft sein, einen Aufweitkopfdurchmesser zu wählen, der erheblich größer ist als der des Schutzrohres.
Damit beim Herausziehen des äußerεn Hüllrohres (Schutzrohres) der eigentlichε Filterleitungsaufbau nicht mit herausgezogen wird, ist es vorteilhaft, den inliegεnden Filterstrang bzw. das inliegendε Filtεrrohr eigεns oberirdisch zu fixieren.
Abhängig von den Bodenεigεnschaftεn und dεr speziellen Aufgabe des Brunnens kann es vorteilhaft sein, daß zuerst nur ein Hüllrohr in die Bohrung eingezogen wird und dann erst der eigentliche Filterstrang in das Hüllrohr eingeschobεn wird.
Zur Durchführung des Verfahrens dient ein Arbeitsmittel mit einem äußeren Hüllrohr, das einεn darin liegenden Filterrohr umschließt, wobei vorteilhafterweise der Zwischenraum zwischen Filterstrang und äußerem Hüllrohr durch eine Filtersand- und/oder Filterkiesfullung (Filterkiesmantel) gefüllt ist. Ein solcher Aufbau ermöglicht es, daß die Vεrteilung dεr Filterkiesfullung und der darin eingebεtteten Filtεrlεitung den Erforderniεsεn entsprechεnd optimal aufgεbaut ist. Zudem wird ermöglicht, daß der Aufbau des Filterstrangs vorgefεrtigt werden kann und dadurch fehlerhafte Stellen vermiεden werden. Diεsε Anordnung ist auch deshalb sehr vorteilhaft, da der gesamte Aufbau des zu verlegendεn Filterstrangaufbaus vorkontrolliert werden kann.
Je nach Bodεngεgebenheiten ist eine Mantelung dεs Filtεrrohrεs mit Filtεrkiεs odεr Filtεrsand nicht nötig und εs ist dann vorteilhaft, um Kosten einzusparen, nur ein Filtεrrohr im äußeren Hüllrohr in die Bohrung einzuziehen. Erfindungsgemäß kann der Filterstrangaufbau optimal an die hydrologischen Gegebεnheiten angepaßt werdεn. Zum εinεn ist es möglich, die Füllung zwischen Filterrohr und Bohrwandung mit unterschiedlich grobkörnigen Filtermaterialien vorzunehmen, zum anderen kann diese Füllung genau in vorbestimmter Wεise aufgebaut sein und läßt sich auch vor dem Einbau kontrollierεn.
Aufgrund der erfindungsgemäßεn Fertigung des gεsamtεn Filterstrangs vor Einbau sind weitεrε Variationεn dieses Aufbaus zur optimalen Anpassung an die geologischεn Gegebenheitεn möglich.
So kann es aus verfahrenstechnischen und ökonomischen Gründen vorteilhaft sein, die eigentlichε Filtεrlεitung nur in Tεilabschnittεn der Gesamtbohrung εinzubringεn.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau und der Vorfεrtigung dεs gεsamtεn Filtεrstrangs ist εin DIN-gerechter Aufbau möglich. Aufgrund der Vorfertigung des Filterstrangs können optimale Brunnεnleistungen εrreicht werden.
Bei dem erfindungsgemäßεn Arbeitsmittεl sind allε bishεr bεkanntεn Filterleitungsmaterialien anwendbar. So können nebεn hεrkömmlichen und im Brunnenbau bereits üblichen Filterrohren jeder Art Vliesε, Tεxtiliεn und Mεmbranεn mit εinεm innεren Stützrohr im Filterstrang eingεbaut wεrdεn. Das Filterrohr selbst kann ein porös selbsttragεndεs Kunststoff-Filterrohr sein, welches aus PE, PVDF, PTFE, PT, PU, PVC oder derglεichεn, besteht. Ebenso können poröse selbsttragende Keramik- oder Sintermetall-Filtεrrohrε oder aus anderεn porösεn sεlbsttragεnden Materialien bestehεnde Filtεrrohrε im Filtεrstrang eingesetzt werdεn. Der Aufbau der einzelnen Filterstränge kann vorteilhaf erwεisε auch an die geologisch-verfahrenstechnischen Anforderungεn hinsichtlich dεr Geo etriε angεpaßt wεrden. Hierzu wird die Filterstrangeinheit falls nötig unterschiedlich flexibεl aufgebaut, so daß verschiedεnste Krümmungsradien der Horizontalfilterbrunnen oder der Drainagelεitungεn dεs Bohrlochs möglich sind.
Erfindungsgemäß ist das äußere Hüllrohr aus einem glatten, stabilen Kunststoff wie Folyethylen oder derglεichεn gefεrtigt, wodurch das Einführen der
Filterstrang-Einziehεinhεit in diε Bohrung εrlεichtεrt wird. Durch das εrfindungsgemäße Arbeitsmittel wird der empfindliche Filterstrang vor Bohrspülungs- und Borschmand-Zutritten geschützt und das äußεre Hüllrohr entlastεt den eigentlichen Filterstrang und hält ihn frei von Reibungskräften.
Das erfindungsgemäßε Verfahrεn kann völlig neue Bereiche erschließεn, da diε εinzεlnεn Filtεrsträngε in Anzahl, Durchmesser und Längen bis 500 m (bei entsprechender Bohrtechnik auch länger) variiert werden können. Ebεnso sind sehr geringe Durchmessεr der einzelnen Filterleitungen möglich, diε mit dεn bεkanntεn Vεrfahrεn nicht erreicht wurden .
Bei dem erfindungsgemäßεn Vεrfahrεn ist εs zudεm möglich, den jeweiligεn Abschnitt dεs Filtεrstrangs bzw. dεs Filterrohres mittels Einfahren einer Kamera schon während dεs Einziεhvorgangs zu kontrolliεrεn . Evεntuell auftretende Beschädigungεn am Filterstrang beim Einziehεn sind soπt sofort festzustεllεn und öglichεrweise zu beseitigen. Im folgenden ist zur weitεren Erläuterung und zum bessεrεn Verständnis der Erfindung ein Ausführungsbεispiεl eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebauten Horizontalfilterbrunnens sowiε dem erfindungsgemäßen Arbeitsmittel zur Durchführung dieses Verfahrens unter Bεzugnahme auf die beigεfügtεn Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine beispielhaftε Untεrfahrung,
Fig. la eine schematische Darstellung des Vorantreibεns einer Bohrung,
Fig. 2 eine Draufsicht mit beispielhaften Verlaufsformen der Brunnen und Drainagεn,
Fig. 3 eine schematischε Darstεllung εines beispiεlhaften Aufweitvorgangs, und
Fig. 4 einen schematischεn Schnitt senkrecht zum
Filterstrang (Ausführungsbeispiel) mit noch ungezogenem Schutzrohr.
Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, umfaßt ein nach dem erfindungsgεmäßεn Verfahren gebauter
Horizontalfilterbrunnεn εinε odεr mεhrεre, leicht odεr stark gεkrümmtε Bohrungen 1, die sich von einem zentralen Standort aus fächerförmig, in parallel odεr anders in verschiedenε odεr diεselben Bodenschichtεn 2 εrstrεcken. Jede Einzelbohrung 1 hat einε Eintrittsöffnung 3 und εinε Austrittsöffnung 4 , durch wεlche diε Filterstrang-Einziehεinheit 5 εingεzogen wird. Dεr εigεntliche Filtεrstrang 52, 53 liεgt dabεi untεr dεm Pεgel cεs Grundwassers in der ungesättigten Zone oder im Stauwasser. An der Obεrflächε stεht εinε Entnahmevorrichtung 6, in dem die zur Förderung des Grundwassers, des Stauwassεrs oder der Bodenluft dienεndεn Pumpen Sauger, Vakuumerzeuger oder ähnliches untergebracht sind. Das Filterrohr 53 ist hierzu zu den über und unter der zu bewirtschaftenden Bodenschicht liεgεnden Abschnitten dicht verschlossen und hat nur innerhalb der zu bεwirtschaftenden Bodenschichtεn dεr Bohrung Durchlässigkeiten durch Öffnungen, Schlitze, Poren 54 oder ähnliches im Filterrohr 53, durch die das Grundwasser, Stauwasser oder diε Bodenluft einströmεn könnεn. Diε nicht bewirtschafteten Abschnitte sind, wie im Brunnenbau üblich, mit Vollrohren anstellε dεs Filtεrstranges 52, 53 ausgebaut.
In Fig. 3 ist erkεnnbar, daß dεr Aufwεitkopf 10 am Bohrgεstänge 11 angekoppelt ist. Hinter dem Aufweitkopf 10 ist über εine Verbindung 12 diε Filtεrstrang-Einziεhεinhεit 5 mit dεm Aufwεitkopf 10 vεrbundεn.
Aus dεr Fig. 4 ist εrsichtlich, daß diε
Filterstrang-Einziehεinheit εin äußeres Hüllrohr 51, eine unterschiedlich körnige Füllung 52 und ein Filterrohr 53 umfaßt. Der eigentliche Filterstrang bestεht aus dεr Filtεrkiesfüllung 52 und dem Filterrohr 53.
Das erfindungsgε äßε Vεrfahren zum Einbau von unterirdischεn Sammelleitungεn 53 wird im folgεndεn εrläutεrt .
Wiε aus Fig. la εrsichtlich, wird mit εinεm Bohrgεrät 13 ein Bohrkopf 14 unter Bildung einer Eintrittsöffnung 3 in den Boden vorangetrieben. Während des gεsamten Bohrvorgangs wird dεr Bohrkopf 14 über εin Ortungsgεrät gεortεt und dεn Erfordεrnissεn εntsprechend ferngesteuert in die jewεilig gewünschte Richtung gestεuert. Die Bohrung wird bis zu einer Austrittsöffnung 4 geführt, an der der Bohrkopf 14 durch einεn Aufweitkopf 10 ersεtzt wird. An dεm am Bohrgεstängε 11 angebrachten Aufweitkopf 10 ist eine Verbindung 12 angεordnεt, an dem die vorgefεrtigtε Filtεrstrang-Einzieheinheit 5 angekoppεlt ist. Nun wird das Bohrgεstängε 11 zur Eintrittsöffnung 3 hin zurückgεzogen, wobei sich das Bohrgestängε 11 rotierend mit Wasserdruckstrahlen mit dem Aufweitkopf 10 durch das Bohrloch 1 bewegt, und dadurch die Bohrung 1 in ihrem Durchmesser durch den Aufweitkopf 10 vergrößert wird. Gleichzεitig mit diεsε Aufweitvorgang wird die Filterstrang-Einziεhεinhεit 5 bis zur Eintrittsöffnung 3 eingezogen. Während des Aufweitvorgangs wird einε den Bodenerfordernissen entsprechend zusammengesεtzte Bohrsuspεnsion durch die am Aufweitkopf 10 angεbrachte Düse oder Düsen in den aufgelockerten Boden der Bohrwandung 1 eingebracht. Durch diese Bohrsuspension werden die Reibung am äußeren Hüllrohr 51 der Filterstrang-Einziεhεinhεit 5 sowiε dεr nötige Kraftaufwand zum Zurückziehεn des Bohrgestänges 11 und der Filterεtrang-Einziεhεinheit 5 vεrringεrt und zusätzlich das Bohrloch 1 stabilisiεrt .
Bei dem Aufweitvorgang wird die Bohrwandung dεs Bohrlochs 1 aufgεrissεn und kann auf das äußεrε Hüllrohr 51 der Filterstrang-Einzieheinheit 5 fallen, falls Bodenvεrhältnisse, Bohrtechnik im Detail und Spülungsparameter' dies zulassen. Hierdurch wird eine gewünschte höhere Permeab lität des Bodens im Bεrεich der Bohrwandung εrrεicht.
Nachdem die Filtεrstrang-Einzieheinheit 5 an der Eintri tsöffnung 3 angelangt ist, wird das Filterrohr 53 obεrirdisch fixiert. Dann wird von der anderen Öffnung 4 aus das äußere Hüllrohr 51 aus dem Bohrloch 1 herausgezogεn,
Zur Erniedrigung der Reibungskräfte beim Herausziεhen des äußeren Hüllrohres 51 aus der Bohrung 1 können als Filterfüllung 52 auch Kunststoffgranulate bestimmter Korngröße eingesεtzt wεrden. Ebεnso ist es möglich,- von der Eintrittsöffnung 3 aus Wassεr unter Druck in das Filterrohr 53 einzulεiten, welchεs durch diε Öffnungen 54 im Filterrohr 53 unterirdisch wieder heraustritt und zusätzlich die Reibung zwischen Filterstrang 52, 53 und äußerem Hüllrohr 51 verringert.
Die durch Bohrungen 1 und darin eingezogenen Filtersträngen 52, 53 gebildeten Horizontalfilterbrunnεn können auf verschiεdene Wεisε bεtrieben werden.
Es ist denkbar, eine der Öffnungen 3, 4 dicht zu verschließen, wodurch ein Vakuumbetrieb dεr einzelnen Bohrung 1 bzw. der Filterstränge 52, 53 möglich ist. Andere Betriebsweisen wie Schwerkraftentwässerung und kombiniertε Bodεnluft-Absaugung und Entwässεrung sowie auch Versickerungen und Verprεssungεn könnεn εbεnfalls durchgeführt werden.

Claims

■ 14 - P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Verlegen von unterirdischεn Sammellεitungεn für Flüssigkeiten und Gase, insbesondere zum Bau von Horizontalfilterbrunnεn und Drainageleitungen, mit folgenden Verfahrensschrittεn:
Einbringen mindestens einer Bohrung in vorbestimmte Bodenschichtεn mit jeweils einεr Eintrittsöffnung und εinεr Austrittsöffnung,
Einziεhen einer Filterstrang-Einzieheinheit, bestehend aus Filterstrang und äußerem Hüllrohr i die jεweiligε Bohrung, und
Entfernen des äußeren Hüllrohres der Filterstrang-Einzieheinheit.
2. Verfahrεn nach Anspruch 1, dadurch gekennzεichnet, da die Bohrung mittels eines verlaufsgesteuerten Bohrungsverfahren vorangetriebεn wird.
3. Vεrfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnεt, daß ein voll steuerbarer, fernlenkbarer Bohrkopf zum Bohren verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da nach Einbringen der Bohrung diese durch einεn Aufwεitkopf aufgeweitet wird.
5. Verfahrεn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da der Bohrkopf nach Austritt aus der Austrittsöffnung der Bohrung entfernt und hierfür der Aufweitkopf an das Bohrgestänge angeschlossen wird. - 15 -
6. Verfahrεn nach Anspruch 4 odεr 5, dadurch gεkennzeichnet, daß die Filterstrang-Einziεhεinheit am Aufweitkopf angekoppεlt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekεnnzeichnεt, daß beim Zurückziehen des Aufweitkopfs zur Eintrittsöffnung hin gleichzεitig die Filterstrang-Einziehεinheit in die Bohrung eingezogen wir .
8. Verfahren nach Anspruch 6 odεr 7, dadurch gεkennzeichnet, daß der Durchmesser des verwendeten Aufweitkopfes größer oder gleich dem Durchmessεr der Filterstrang-Einziehεinheit ist.
9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung mehrmals mit verschieden großen Aufweitköpfen schrittwεisε wεitεr aufgeweitet wird, wobei mit dem letztεn Aufwεitschritt die Filterstrang-Einzieheinheit angeschlossεn wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Filterstrang der
Filterstrang-Einzieheinhεit bεi Zug des äußerεn Hüllrohrs obεrirdisch fixiεrt wird.
11. Vεrfahrεn nach Anspruch 1, dadurch gεkεnnzεichnεt, daß nach Erstεllεn dεr Bohrung nur εin Hüllrohr eingezogen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekεnnzeichnet, daß der Filterstrang in das Hüllrohr eingeschoben wird. - 16 -
13. Verfahrεn nach einem oder mehreren der vorhergεhenden Ansprüche, dadurch gεkεnnzεichnε , daß diε zum Bohren verwεndεte Bohrsuspension, die auch reines Wasser sein kann, gewässerneutral und biologisch abbaubar ist.
1 . Verfahren nach einεm oder mehreren der vorhergεhenden Ansprüche, dadurch gekennzεichnεt, daß die Bohrsupsension keinε zusätzlichεn Permeabilitätsverringerungen im Boden erzeugt.
15. Verfahren nach einem odεr mεhrεren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer Bohrung bis 500 m oder mehr beträgt.
16. Verfahren nach einem oder mehrerεn dεr vorhergehendεn Ansprüche, dadurch gekennzeichnεt, daß beim Ziehen des Hüllrohres aus der Bohrung gleichzeitig Wasser durch den inneren Filterstrang unter Druck in die Bohrung gepreßt wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gεkεnnzεichnεt, daß diε Bohrung eine beliebig gekrümmte Bahn beschreibt.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gεkεnnzεichnεt, daß die Bohrung zu vorbestimmten Stellen vorangetriεbεn wird.
19. Verfahren nach einεm oder εhreren dεr vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den innerεn Filterstrang zur Kontrolle des Einbauzustands eine Kamera eingefahren wird.
20. Arbeitsmittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekεnnzeichnet, daß die Filterstrang-Einziεhεinhεit aus
εine innerεn εin- odεr mεhrteiligen Filtεrstrang bzw. Filtεrrohr und/odεr andere Hilfsmittel beinhaltend und einem äußeren Hüllrohr
besteht.
21. Arbeitsmittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstrang-Einzieheinheit umfaßt:
ein äußerεs Hüllrohr,
ein darin liegεndεs Filtεrrohr, und
eine den Zwischenraum zwischen innerem Filterrohr und äußerem Hüllrohr füllenden Filtersand- und/oder Filterkiesfullung.
22. Arbeitsmittel nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr ein inneres Stützrohr für Vliese, Textilien und Membranen umfaßt oder aus herkömmlichεn Filtεrrohren besteht.
23. Arbeitsmittel nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzεichnεt, daß das Filterrohr aus einεm porös sεlbsttragεndεn Kunststoff-Filtεrrohr, wiε PE, PVDF, PTFE, PT, PU, PVC, und dεrglεichen, oder aus herkömmlichen Filterrohren besteht. - 18 -
24. Arbeitsmittel nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterstrang Geotextilien und/oder Mεmbranen mit Stützeinrichtung umfaßt .
25. Arbeitsmittel nach einεm dεr Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekεnnzεichne , daß dεr Filtεrstrang εin Filtervlies mit Stützeinrichtung umfaßt.
26. Arbeitsmittel nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterstrang aus porösem sεlbsttragenden Kεramik- odεr Sintεrmεtallfilterröhren besteht.
27. Arbeitsmittel nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Hüllrohr aus Polyethylen oder derglεichen besteht.
28. Arbeitsmittel nach einem dεr Ansprüchε 20 odεr 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung zwischen Filterstrang und äußerem Hüllrohr aus Kunststoffgranulat bestεht.
29. Arbεitsmittel nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekεnnzeichnet, daß die Füllung zwischen Filterstrang und äußerεm Hüllrohr nur in εinem bestimmten Teilabschnitt vorhanden ist.
30. Arbeitsmittεl nach εinεm dεr Ansprüchε 20 bis 2 , dadurch gekennzεichnεt, daß diε Füllung zwischen Filterstrang und äußerεm Hüllrohr nur an vorbεstimmten Teilabschnitten der Filterstrang-Einziεhεinheit vorhanden ist.
31. Arbeitsmittel nach einem dεr Anεprüchε 20 bis 30, dadurch gεkennzeichnεt, daß diε Füllung zwischεn innεrεm Filterstrang und äußerem Hüllrohr aus verschiedenen Schichten bεstεht.
32. Arbεitsmittel nach Anspruch 31, dadurch gεkεnnzεichnεt, daß diε vεrschiεdεnεn Schichte aus unterschiεdlich grobkörnigem Filtersand und/oder Filtεrkies bestehen.
33. Arbeitsmittel nach einεm odεr mεhreren der vorhergεhεndεn Ansprüchε, dadurch gεkεnnzeichnet, daß der innere Aufbau der Filterstrang-Einzieheinhεit nach dεn entsprechendεn DIN-Normen aufgebaut ist.
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