ABDICHTSOHLE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Abdichtsohle im Boden mit tels einer Injektionslanze, welche bis zu einer definierten Bodenschicht eingebracht und durch welche ein Abdichtmedium in den Boden injiziert wird, wobei ein Abdicht körper im Boden erstellt wird, und eine Vielzahl von Abdichtkörpern derart beab- standet zueinander in die Bodenschicht eingebracht werden, so dass eine durchge hende Abdichtsohle gebildet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Abdichtsohle im Boden, wobei die Abdichtsohle aus einer Vielzahl von Abdichtkörpern aus einem injizierten Abdichtmedium gebildet ist, und die Abdichtkörper derart beabstandet zueinander eingebracht sind, so dass diese eine durchgehende Abdichtsohle bilden, gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 10.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 1 97 51 335 C1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden scheiben- oder säulenförmige Abdichtkörper in Reihen nebeneinander erstellt, welche sich zumindest bereichsweise überlappen. Zwischen einzelnen Reihen besteht ein Reihenabstand, in welchem jeweils eine Reihe aus weiteren Abdichtkörpern erstellt wird, welche sich und die zuvor hergestellten Ab dichtkörper überlappen, so dass eine insgesamt durchgehende, geschlossene Ab dichtsohle erstellt wird.

Die jeweiligen Überlappungen bedeuten dabei einen erhöhten Materialverbrauch. Dabei gilt, je höher der Grad der Überlappung, umso höher der Materialverbrauch, aber umso höher auch die Sicherheit zur Dichtigkeit der erstellten Sohle. Je geringer der Grad der Überlappung, umso höher ist die Gefahr einer Fehlstelle in der Abdicht sohle.

Darüber hinaus wird eine Dichtigkeit einer Abdichtsohle auch durch die vertikale Di cke der erstellten Abdichtsohle bestimmt. Diese kann bis zu einigen Metern betra gen. Auch hierbei gilt grundsätzlich, je höher die Dicke einer Abdichtsohle, umso hö her der Materialverbrauch, aber umso höher auch der Grad an Dichtigkeit.

Ein weiteres derartiges Verfahren zur Herstellung von Abdichtkörpern in einem Bo den geht aus der DE 199 60 023 A1 hervor. Die Abdichtkörper werden dabei als Säulen erstellt, die nach einem vorgegebenen Raster eingebracht werden und sich im Wesentlichen in derselben Bodenschicht erstrecken, um durch entsprechende Überlappung eine durchgehende Sohle zu bilden.

Ein Injektionsmedium zum Bilden eines Abdichtkörpers im Boden ist aus der DE 102 18771 B4 bekannt.

Eine Injektionslanze mit Injektionsventil zum Bilden eines kugelförmigen Abdichtkör pers geht aus der EP 3034 701 B1 hervor.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren und eine Abdichtsohle anzugeben, mit welchen in effizienter Weise im Boden eine besonders dichte und kompakte Abdichtung erstellt werden kann.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise durch eine Abdichtsohle mit den Merkmalen des An spruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhän gigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl erster Abdichtkörper in einer ersten Bodenschicht in einem vorgegebenen ersten Ab standsraster mit Rasterzwischenräumen erstellt wird, wobei die ersten Abdichtkörper in einer horizontalen Richtung zueinander beabstandet sind, und dass eine Vielzahl zweiter Abdichtkörper in einer zweiten Bodenschicht, welche einen vorgegebenen vertikalen Abstand zu der ersten Bodenschicht hat, versetzt zu den ersten Abdicht körpern eingebracht wird, wobei zum Bilden der Abdichtsohle die zweiten Abdicht- körper die Rasterzwischenräume der ersten Abdichtkörper zumindest teilweise ab decken und angrenzende erste Abdichtkörper kontaktieren.

Eine Grundidee der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Vielzahl erster Ab dichtkörper nicht flächig oder zusammenhängend in einer ersten Bodenschicht aus zubilden, sondern beabstandet zueinander mit einem vorgegebenen Abstandsraster. Dabei sind zwischen benachbarten Abdichtkörpern Rasterzwischenräume ausgebil det, so dass in der ersten Bodenschicht selbst noch keine durchgehende und was serundurchlässige Abdichtsohle im Boden erstellt wird. Nach einem Aspekt der Er findung kann dies durch eine Vielzahl zweiter Abdichtkörper in einer vertikal versetz ten zweiten Bodenschicht erzielt werden, wobei die zweiten Abdichtkörper nicht nur vertikal versetzt, sondern auch horizontal versetzt zu den ersten Abdichtkörpern so angeordnet werden, dass diese die horizontalen Rasterzwischenräume der ersten Abdichtkörper mit einem vertikalen Höhenversatz zumindest teilweise oder ganz ab decken und dabei angrenzende erste Abdichtkörper kontaktieren. Vorzugsweise kann durch die zweiten Abdichtkörper zunächst zusammen mit den ersten Abdicht körpern so eine in vertikaler Richtung wassersperrende Abdichtsohle im Boden er stellt werden. Die räumlich versetzte Anordnung ist auch weniger empfindlich gegen Wassereinschlüsse zwischen Abdichtkörpern, da planmäßige Zwischenräume vor gesehen sind.

Zur Abdichtung können gegebenenfalls noch weitere Abdichtkörper in weiteren ver tikal beabstandeten Bodenschichten erstellt werden. Insgesamt wird so eine Ab dichtsohle erstellt, welche über einen vertikalen Bereich, welcher sich zumindest von der ersten Bodenschicht zur zweiten Bodenschicht erstreckt und abwechselnd Abdichtkörper und Rasterzwischenräume mit unbehandeltem Boden aufweist, wo bei jedoch die Abdichtkörper in horizontaler und in vertikaler Richtung so miteinan der in Kontakt stehen, dass trotz der Rasterzwischenräume mit unbehandeltem Bo den eine Abdichtsohle gebildet wird, welche in vertikaler Richtung wassersperrend ist. Die Anordnungsraster der ersten Abdichtkörper und die zweiten Abdichtkörper sind horizontal und vertikal zueinander versetzt.

Besonders bevorzugt ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die ersten Abdichtkörper und/oder die zweiten Abdichtkörper zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet werden. Die Abdichtkörper können dabei halbkugelförmig oder kugelför- mig ausgebildet sein. Dabei können die Abdichtkörper mit einer Injektionslanze er stellt werden, welche im Wesentlichen eine oder mehrere radial gerichtete Aus triebsdüsen aufweist, welche um eine horizontale Achse in einem Winkel zwischen ca. 90° und ca. 180° geneigt angeordnet oder verschwenkbar sind. Bei rotierender Injektionslanze, welche um ihre Längs- oder Vertikalachse gedreht wird, kann sich so ein teilkugelförmiger oder vorzugsweise etwa kugelförmiger Abdichtkörper ausbilden. Alternativ kann die Injektionslanze auch Stillstehen, wenn sie mit einem entsprechen den umlaufenden Injektionsschlitz oder mehreren Schlitzen versehen ist. Bei halbku gelförmigen Abdichtkörpern sind diese so ausgebildet, dass die kugelförmigen Berei che zueinander gerichtet sind. Die Kugelform ist dabei nicht streng geometrisch zu verstehen. Vielmehr können sich aufgrund von Ungleichmäßigkeiten im Bodenauf bau unterschiedliche radiale Injektionsweiten ergeben, welche zu Abweichungen von einer strengen Kugelform führen können.

Grundsätzlich können die Abdichtkörper unterschiedlich ausgebildet sein. Insbeson dere können die ersten Abdichtkörper unterschiedlich zu den zweiten Abdichtkörpern ausgeformt werden. Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Abdichtkörper gleich ausgebildet werden. Die Ab dichtkörper können somit mit einer gleich ausgebildeten Injektionslanze in effizienter Weise erstellt werden.

Eine besonders materialeffiziente Herstellung einer Abdichtsohle ergibt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, dass die zweiten Abdichtkörper jeweils etwa mittig zu einem Rasterzwischenraum angeordnet werden, welcher durch erste Abdichtkörper gebildet wird. Die ersten Abdichtkörper werden dabei mit einem gleichmäßigen Rasterabstand oder einem regelmäßigen Rastermuster erstellt. Es ergeben sich so gleichmäßige oder regelmäßige Rasterzwischenräume in der ersten Bodenschicht. Die zweiten Abdichtkörper werden dabei jeweils mittig zu diesen Ras terzwischenräumen jedoch in der zweiten Bodenschicht erzeugt.

Besonders bevorzugt ist es dabei, dass der ersten Abdichtkörper in einem flächigen Dreiecksraster angeordnet werden und dass die zweiten Abdichtkörper jeweils etwa mittig, aber höhenversetzt zu je drei ersten Abdichtkörpern angeordnet werden und an diese angrenzen. Dabei können vorzugsweise jeweils drei erste Abdichtkörper, welche aneinander angrenzen, in der Form eines gleichschenkligen Dreiecks, vor- zugsweise in der Rasterform eines gleichseitigen Dreiecks, angeordnet sein. Bei gleich ausgebildeten zweiten Abdichtkörpern sind diese ebenfalls in einem entspre chenden Dreiecksraster angeordnet, wobei dieses jedoch so versetzt zu den ersten Abdichtkörpern angeordnet ist, dass die zweiten Abdichtkörper jeweils etwa mittig in dem etwa dreieckigen Rasterzwischenraum der ersten Abdichtkörper zu liegen kommen.

Eine alternative Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass die ersten Abdichtkörper in einem flächigen Vierecksraster angeordnet werden, und dass die zweiten Abdichtkörper jeweils etwa mittig, aber höhenversetzt zu je vier ersten Ab dichtkörpern angeordnet werden und an diese angrenzen. Bei dem flächigen Vier ecksraster können vier angrenzende erste Abdichtkörper ein quaderförmiges Raster bilden, bei welchem zwei gegenüberliegende Seiten jeweils gleich, aber unterschied lich zu den beiden anderen Seiten sind. Vorzugsweise ist das Vierecksraster ein Quadratraster, bei welchem alle Seiten des Vierecks gleich lang sind.

In entsprechender Weise wird eine Rasteranordnung bei den zweiten Abdichtkörpern vorgesehen, wobei dieses Raster jedoch so versetzt zu dem ersten Raster angeord net ist, dass die zweiten Abdichtkörper etwa mittig in dem Zwischenraum der ersten Abdichtkörper liegen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass weitere Abdichtkörper in zumindest einer dritten Bodenschicht ausgebildet werden, welche vertikal beab- standet zu der ersten Bodenschicht und der zweiten Bodensicht sind. Es können je doch auch vier, fünf oder mehr Bodenschichten vorgesehen sein, welche jeweils mit Abdichtkörpern, vorzugsweise etwa kugelförmigen Abdichtkörpern gebildet sind. Ins gesamt kann so eine Anordnung von Abdichtkörpern über eine vertikale Höhe von mehreren Metern in materialschonender Weise eingesetzt werden. Durch das jewei lige horizontale und vertikale Versetzen der Abdichtkörper kann so eine dreidimensi onale Raumstruktur der Abdichtsohle erzielt werden, bei welcher selbst bei einem Verbleiben von Fehlstellen kaum ein vertikaler Wasserdurchtritt ermöglicht wird.

Dabei können beispielsweise die dritten Abdichtkörper in der dritten Bodenschicht in horizontaler Richtung mit dem gleichen Raster wie die ersten Abdichtkörper in der ersten Bodenschicht ausgebildet werden, wobei zwischen den ersten und den dritten Abdichtkörpern vertikal und horizontal versetzt hierzu die zweiten Abdichtkörper an geordnet sind. Die ersten Abdichtkörper und die dritten Abdichtkörper können dabei mit dergleichen Injektionslanze in der gleichen Bohrung erstellt werden. Dabei kann entweder die Injektionslanze die ersten Abdichtkörper und die dritten Abdichtkörper mit einer unterschiedlichen Einbringtiefe im Boden erstellen. Alternativ können an der Abdichtlanze mehrere vertikal zueinander versetzte radiale Austrittsdüsen vorgese hen sein, so dass die ersten Abdichtkörper und die dritten Abdichtkörper gleichzeitig oder zeitnah mit dergleichen Injektionslanze ausgebildet werden können.

Insbesondere ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zum Bilden der Abdichtkörper ein Gelmaterial injiziert wird. In grundsätzlich bekann ter Weise kann das Gelmaterial in den umgebenden Boden injiziert werden, wobei das Gelmaterial Wasser zwischen den Körnern des Bodenmaterials verdrängt und diese Zwischenräume wasserundurchlässig verschießen kann.

Alternativ oder ergänzend kann zum Bilden der Abdichtkörper ein aushärtbares Ma terial injiziert werden. Das aushärtbare Material kann insbesondere ein Zementwerk stoff sein, so dass nicht nur eine wassersperrende, sondern auch eine mechanisch tragfähige Abdichtsohle erstellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Abdichtsohle ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl erster Abdichtkörper in einer ersten Bodenschicht in einem vorgegebenen ersten Ab standsraster mit Rasterzwischenräumen erstellt sind, und dass eine Vielzahl zweiter Abdichtkörper in einer zweiten Bodenschicht, welche einen vorgegebenen vertikalen Abstand zu der ersten Bodenschicht hat, versetzt zu den ersten Abdichtkörpern an geordnet ist, wobei zum Bilden der Abdichtsohle die zweiten Abdichtkörper die Ras terzwischenräume der ersten Abdichtkörper zumindest teilweise abdecken und mit angrenzenden ersten Abdichtkörpern in Kontakt stehen.

Die erfindungsgemäße Abdichtsohle kann durch ein zuvor beschriebenes Verfahren hergestellt werden. Durch ein horizontales und vertikales Versetzen der Abdichtkör per zueinander kann insgesamt eine geschlossene Abdichtsohle hergestellt werden, welche in vertikaler Richtung wassersperrend ist. Insgesamt kann so eine dichte und kompakte Abdichtsohle bei einem effizienten Material- und Arbeitseinsatz erstellt werden. Die kompakte Anordnung der Abdichtsohle erlaubt zudem eine tieferliegen- de Oberkante der Abdichtsohle. Damit kann auch eine erhöhte hydraulische Sicher heit erreicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen wei ter beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine erste Anordnung in einer Bodenschicht in einem Dreiecksraster;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Anordnung in einem Vierecksraster;

Fig. 3 eine räumliche Darstellung der Anordnung von Fig. 2;

Fig. 4 eine weitere räumliche Darstellung zu den Figuren 2 und 3; und

Fig. 5 eine weitere räumliche Darstellung zu einer Abdichtsohle nach einer

Anordnung nach den Figuren 2 bis 4.

Zur Bildung einer Abdichtsohle kann in einer ersten Bodenschicht 22 eine Vielzahl von ersten Abdichtkörpern 12 in einem vorgegebenen Abstandsraster ausgebildet werden, wobei zwischen den einzelnen ersten Abdichtkörpern 12 Rasterzwischen räume 32 entstehen. In den Rasterzwischenräumen 32 befindet sich unbehandelter oder weitgehend unbehandelter Boden, während im Bereich der ersten Abdichtkör per 12 ein entsprechendes Abdichtmaterial injiziert ist. Die ersten Abdichtkörper 12 können im Wesentlichen eine Kugelform aufweisen.

Bei der Betrachtung in Reihen haben die ersten Abdichtkörper 12, welche im We sentlichen durch ihre Injektionspunkte dargestellt sind, innerhalb einer Reihe einen konstanten Abstand a, also beispielsweise einen Abstand von 1,6 m. Die einzelnen Reihen haben einen Reihenabstand von 0,866 a des Einzelabstandes, also im dar gestellten Ausführungsbeispiel von 1,38 m.

Anstelle der Einbringung weiterer Abdichtkörper in der gleichen Bodenschicht 22, also auf demselben Tiefenniveau, werden zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Abdichtsohle zweite Abdichtkörper vertikal beabstandet in der Mitte der etwa drei- ecksförmigen Rasterzwischenräume 32 gebildet, welche jeweils durch drei angren zende erste Abdichtkörper 12 erfasst sind.

Die zweiten Abdichtkörper können dabei so zu dem ersten Raster angeordnet wer den, dass diese an die ersten Abdichtkörper 12 angrenzen und so eine wassersper rende Abdichtsohle ergeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dies gemäß Fig. 2 durch eine quadratrasterförmige Anordnung der ersten Abdichtkörper 12 erreicht. Diese werden in einer ersten Bodenschicht 22, welche als Ebene 1 bezeichnet ist, so angeordnet, dass der Abstand in der Reihe sowie ein Reihenabstand zueinander jeweils die gleiche Länge aufweist. Hierdurch wird durch jeweils vier aneinander an grenzende erste Abdichtkörper 12 ein etwa quadratischer Rasterzwischenraum 32 umfasst. Mittig zu diesem Rasterzwischenraum 32 wird in einer zweiten Boden schicht 24, welche auch als Ebene 2 bezeichnet wird, ein zweiter Abdichtkörper 14 eingebracht. Die jeweils zweiten Abdichtkörper 14 sind dabei mittig, aber vertikal ver setzt zu den quadratischen Rasterzwischenräumen 32 angeordnet, so dass ein zwei ter Abdichtkörper 14 mit den angrenzenden vier ersten Abdichtkörpern 12 eine py ramidenartige Anordnung mit einer quadratischen Grundfläche bildet.

In der dargestellten Ausführungsfigur 2 sowie in den anderen Zeichnungsfiguren sind die etwa kugelförmigen Abdichtkörper 12, 14 nur schematisch mit einem kleineren Durchmesser dargestellt. Grundsätzlich werden die Abdichtkörper 12, 14 mit einem Durchmesser ausgebildet, so dass diese in ihren Randbereichen aneinander an grenzen.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 beträgt der quadratische Rasterabstand zwischen den ersten Abdichtkörpern 12 in der ersten Bodenschicht 222 m, während der Diagonalabstand zwischen einem ersten Abdichtkörper 12 und einem angren zenden zweiten Abdichtkörper 14 1,73 m beträgt.

In den Figuren 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, bei welcher basierend auf der Anordnung gemäß Fig. 2 mit ersten Abdichtkörpern 12 in einer ers ten Bodenschicht 22 und zweiten Abdichtkörpern 14 in einer zweiten Bodenschicht 24 noch zusätzlich dritte Abdichtkörper 16 in einer dritten Bodenschicht 26 ausgebil det sind. In Fig. 3 sind die Bodenschichten als Ebenen bezeichnet. Das quadratische Abstandsraster der ersten Abdichtkörper 12 in der ersten Bodenschicht 22 ist dabei gleich zu dem Abstandsraster der dritten Abdichtkörper 16 in der dritten Boden schicht 26 ausgebildet. Die jeweils vertikal untereinander beziehungsweise überei nander ausgebildeten ersten Abdichtkörper 12 und dritten Abdichtkörper 16 können dabei in einer Bohrung mit einer Injektionslanze in der jeweiligen Bodenschicht er stellt werden. Die zweiten Abdichtkörper 14 in der zweiten Bodenschicht 24 sind zwi schen den ersten Abdichtkörpern 12 und den dritten Abdichtkörpern 16 in einer ku bisch raumzentrierten Anordnung eingebracht.

Diese kubisch raumzentrierte Anordnung bei einem Quadrat- oder Würfelraster mit der Seitenlange a ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dieser kubisch raumzentrierten Anord nung ergibt sich ein Diagonalabstand zu den jeweils dazwischenliegenden zweiten

Abdichtkörpern 14 von J( a.

In Fig. 5 ist ein Ausschnitt einer solchen erfindungsgemäßen Abdichtsohle 10 in ei nem Boden 20 dargestellt, wobei die oberen ersten Abdichtkörper 12 und die unteren dritten Abdichtkörper 16 in dem Ausschnitt jeweils nur geschnitten dargestellt sind. Zwischen jeweils vier oberen ersten Abdichtkörpern 12 und vier unteren dritten Ab dichtkörpern 16 ist jeweils ein etwa kugelförmiger zweiter Abdichtkörper 14 angeord net, so dass dieser an jeweils anderen Abdichtkörpern 12, 16 angrenzt.

Durch dieses räumliche Raster wird eine planmäßig dichtere Lagerung der Injekti onskörper erreicht, wobei gleichzeitig die Injektionswege kurz und die Gefahr des Einschließens von Grundwasser in den Rasterzwischenräumen gering gehalten wer den. Dabei können die Gelmengen je Injektionspunkt effizient gehalten werden, wo bei in einer ersten Überlegung für das beispielhaft dargestellte Raster und eine an genommene Porosität von 30% für die Eckpunkte 2.100 1 und für die Kernpunkte 1.850 I vorgesehen sein können.

Bei vier Hauptebenen und drei Zwischenebenen, also bei insgesamt sieben Boden schichten mit vertikalem Abstand zueinander, kann beispielsweise so eine 8 m dicke Abdichtsohle 10 im Boden 20 erstellt werden.

Mit den beispielhaft genannten Gelmengen und Abständen ergibt sich rechnerisch eine 8 m dicke Gelsohle. Die Injektionsebenen rücken in der neuen Anordnung etwas näher zusammen, so dass bei gleicher Wandtiefe einer Umschließung eine Oberkan te der Abdichtsohle 10 gegebenenfalls um ca. 1 m tiefer gelegt werden kann, so dass die Auflast innerhalb der Baugrube die Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch sogar noch erhöht.

Das räumliche Anordnungsraster bietet so eine größere Sicherheit für eine dichte, kompakte Abdichtsohle 10 und eine höhere Effektivität beim Injizieren des Abdicht materials, ohne dass mehr Material oder Arbeitszeit eingesetzt werden müssten. Die kompaktere Anordnung der Abdichtsohle 10 erlaubt zudem eine tieferliegende Ober kante der Abdichtsohle 10 und somit eine erhöhte hydraulische Sicherheit.