Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor¬ richtung zum Einsenken einer ein flexibles Flächenmaterial mit im wesentlichen vertikaler Erstreckung, beispielsweise einer Kunststoffolie, umfassenden Anordnung in einen mit einer thixotropen Schlemme gefüllten Graben.

Es ist bekannt, in den Erdboden vertikale Folienwände einzu¬ bringen, um den horizontalen Medienaustausch zu unterbinden, beispielsweise um das Einsickern von Schadstoffen aus dem Bereich einer Mülldeponie in das Grundwasser der Umgebung zu verhindern. Es ist jedoch außerordentlich schwierig, eine

flexible Folie in hinreichende Tiefe von beispielsweise 30 oder 50 m zu bringen. Es wurde vorgeschlagen (Prospekt Schlegel Lining Technology, Inc. "The Envirowall) , einen Schlitzgraben unter Füllung mit Bentonitschle me aus¬ zuheben und eine Doppelfolie, die taschenartig am unteren Rand und an den vertikalen Seltenrändern geschlossen ist, dadurch einzubringen, daß man sie mit Sand füllt, dessen spezifisches Gewicht größer ist als das der Schlemme, so daß die mit Sand gefüllte Doppelfolie unter Verdrängung der Schlemme in den Schlitzgraben einsinkt. Das bekannte Ver¬ fahren kann dann auf Schwierigkeiten stoßen, wenn die taschen- förmige Doppelfolie an den Wänden des Schlitzgrabens starken Reibungswiderstand vorfindet, weil die Sandfüllung der Tasche diese nicht nur nach unten zieht, sondern die Folien auch gegen die senkrechten Seitenwände drückt. Außerdem ist schwer kontrollierbar, ob die Tasche während der Absenkung tatsäch¬ lich die gewünschte Tiefe in ordnungsgemäßer Lage erreicht hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die das leichtere und kontrol¬ lierbare Absenken einer Anordnung gestattet, die ein flexibles Flächenmaterial, beispielsweise eine Kunststoff¬ folie, umfaßt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Unter¬ rand der abzusenkenden Anordnung einer im wesentlichen vertikal ziehenden Kraft und zusätzlich einer ständigen Relativbewegung in bezug auf die Schlemme unterworfen wird.

Durch die ständige Relativbewegung des Unterrands der Anordnung gegenüber der ihn umfassenden Schlemme wird diese

in dem begrenzten Einwirkungsbereich der Relativbewegung aus dem quasi festen Zustand in den flüssigen Zustand über¬ führt, so daß sie dem Einsenken der Anordnung keinen wesent¬ liche Widerstand entgegensetzt. Dadurch gelingt es - in Kombination mit der ziehenden Kraftausübung auf die einzu¬ senkende Anordnung - diese ohne wesentlichen Reibungswider¬ stand in die vorgesehene Lage hinabzuziehen.

Die Relativbewegung des unteren Rands der Anordnung kann von jeglicher Art sein, sofern dadurch das Ziel der Verflüssigung der thixotropen Schlemme erreicht wird. Bevorzugt ist eine Vibrationsbewegung, die zweckmäßigerweise eine quer zur Erstreckungsebene des Flächenmaterials verlaufende Komponente umfaßt. Auch eine in vertikaler Richtung verlaufende Vibra- tionsbewegung hat sich bewährt, wobei diese insbesondere mit einer horizontalen Vibrationsbewegung verbunden sein kann, beispielsweise in der Form einer rotativen Vibration um eine zur Richtung des Randes parallele Rotationsachse. Auch eine Vibration in Richtung des Unterrandes der Anordnung kann in manchen Fällen zweckmäßig sein. Schließlich besteht auch die Möglichkeit einer Schwell-Vibration, wenn der besagte Rand von einem flexiblen Schlauch gebildet ist, der mit wechselndem Druck beaufschlagt wird.

Bei einer anderen Ausführungsweise der Erfindung wird statt der Vibrationsbewegung eine Rotationsbewegung vorgesehen, und zwar mittels walzenförmiger Bauelemente, die längs des Unterrandes der Anordnung um parallel dazu verlaufende Dreh¬ achsen drehbar und angetrieben sind.

Zum Aufbringen der Zugkräfte und der Relativbewegung dient ein Zug- und Bewegungsapparat, der in der abzusenkenden Anordnung mit dem Unterrand des flexiblen Flächenmaterials

verbunden-ist. Er kann beispielsweise von außen mit dem Rand des Flächenmaterials verbunden, beispielsweise an diesen angeklemmt, sein. Bei einer anderen Ausführungsform der Anordnung ist er in eine den Unterrand des Flächenmaterials bildende Tasche eingelegt, wobei es nicht darauf ankommt, ob diese nur als Saum vorgesehen ist oder das untere Ende einer insgesamt taschenförmig geschlossenen Doppelfolie dar¬ stellt. Die Anordnung des Apparats in einer Tasche hat den Vorteil, daß die vertikal nach unten gerichteten Kräfte nicht durch zusätzliche Verbindungsmittel von dem Apparat auf den Folienrand übertragen werden müssen.

Der mit dem Unterrand des Flächenmaterials verbundene Zug- und Bewegungsapparat kann als solcher mit dem die Bewegung hervorrufenden Mechanismus, beispielsweise mit Unwucht- Vibratoren, versehen sein oder solche Mechanismen enthalten. Wenn er schwer genug ist, kann er durch sein Eigengewicht die erwünschte Zugkraft auf das Flächemrtaterial ausüben.

Im allgemeinen einfacher und deshalb vorzuziehen ist eine Anordnung, in welcher der Unterrand von einem mit dem flexiblen Flächenmaterial verbindbaren, langgestreckten Träger gebildet ist, der mit wenigstens einer vertikalen Tragstange verbunden oder verbindbar ist, wobei der die Be¬ wegung hervorrufende Mechanismus (beispielsweise Vibrator) mit der Tragstange in deren über die Erdoberfläche hinaus¬ ragenden Teil verbunden ist und die Tragstange die Bewegung auf den langgestreckten Träger überträgt. Auch die Einsenk¬ kraft kann über die Tragstange auf den Träger übertragen werden. Bei großer Länge der Träger können mehrere Trag¬ stangen mit entsprechend mehreren Vibratoren vorgesehen sein. An der Tragstange bzw. den Tragstangen kann der Träger

nach Beendigung des Einsenkens und nach dem Lösen der Ver¬ bindung vom Flächenmaterial aus dem Graben wieder gehoben werden. In manchen Fällen kann es auch einfacher sein, eine unlösbare Verbindung zwischen dem Träger und dem Unterrand des Flächenmaterials vorzusehen, den Träger im Graben zu belassen und lediglich die Tragstange bzw. Tragstangen nach Lösung vom Träger wieder zu heben.

Aus den vorstehenden Erläuterungen geht hervor, daß der sogenannte Unterrand der Anordnung in manchen Fällen von dem unteren Rand des Flächenmaterials gebildet ist, nämlich dann, wenn dieses Material als solches die nach unten voran¬ gehende, relativ zur Schlemme bewegte Kante bildet. Dies- ist dann der Fall, wenn der Zug- und Bewegungsapparat inner¬ halb einer den Unterrand des Flächenmaterials bildenden Tasche untergebracht ist. In anderen Fällen wird der Unter¬ rand der Anordnung von dem Zug- und Bewegungsapparat selbst gebildet, beispielsweise dem langgestreckten, mit dem Unter¬ rand des Flächenmaterials verbundenen Träger.

Wenn die Relativbewegung als Vibration ausgeübt wird, liegt sie zweckmäßigerweise in einem Frequenzbereich von etwa 1-300 Hz.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung im Zusammenhang mit solchen Sperrfolienabschnitten, die an ihren vertikalen Rändern mit Profilen versehen sind, die formschlüssig mit komplementären Profilen benachbarter Abschnitte zusammenwirken, da in diesem Fall die in der¬ artigen Profilen zu erwartende Reibung durch die Relativbe¬ wegung, insbesondere im Falle einer Vibration, herabgesetzt wird.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungs¬ beispiel schematisch veranschaulichte Darin zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Flächenansicht der Anordnung,

Fig. 2 eine seitliche Stirnansicht der

Anordnung und

Fig. 3 bis 6 weitere Ausführungsformen des Zug- und Bewegungsapparats.

In den Erdboden 1 , dessen Oberfläche bei 2 dargestellt ist, ist ein Schlitzgraben 3 eingebracht, der mit einer thixotropen Schlemme 4 gefüllt ist, die punktiert angedeutet ist und aus einer Bentonit-Aufschlemmung, ggf. mit Zement¬ zusätzen, bestehen mag.

In den Graben ist bereits ein Abschnitt 5 eines flexiblen Flächenmaterials eingebracht, beispielsweise von der in der deutschen Patentanmeldung P 34 16 568 beschriebenen Art, die aus einer Polyethylenfolie von einigen Millimeter Dicke besteht und an den vertikalen Kanten Verbindungs¬ profile 6 aufweist.

Ein weiterer Abschnitt 5 solcher Art ist im AnfangsStadium des Einsenkens dargestellt. Er hängt über eine Tragstange 7, die mit seinem oberen Rand verbunden ist, an Kranseilen 8, während sein unterer Randstreifen bereits in den Graben ein¬ gedrungen ist, und zwar unter entsprechendem Ineinander¬ greifen der Verbindungsprofile 6 des einzusenkenden Ab¬ schnitts und des bereits im Graben befindlichen Abschnitts.

Mit dem unteren Rand 9 des Flächenmaterials ist ein Träger 10 in nicht näher dargestellter Weise verbunden. Die den Träger 10 bildende Stange kann beispielsweise an einer Vielzahl von Stellen mit dem Rand des Flächenmaterials fest oder lösbar verklemmt sein. Der Träger 10 ist mit einer Tragstange 11 starr verbunden, die oben aus dem Graben 3 herausragt und ihrerseits starr mit einem Vibra- tor 12 verbunden ist. Mit dem Fortschritt des Einsenkungs- vorgangs kann die Tragstange 11 schrittweise verlängert werden, wie das bei 11' angedeutet ist, bis die aus dem Flächenmaterial 5, : ^" . dem Träger 10 und der Tragstange 11 bestehende Anordnung bis zur gewünschten Tiefe in den Graben 3 eingesenkt ist.

Es können nicht dargestellte Einrichtungen vorgesehen sein, die eine seitliche Halterung für die Tragstange 11 und/oder den Vibrator 12 bilden.

Aufgabe des Trägers 10 ist es, auf das Flächenmaterial 5 vom unteren Rand her eine Zugkraft nach unten aufzubringen, um es nach unten in den Graben hineinzuziehen. In manchen Fällen kann zur Erzeugung der Zugkraft das Gewicht der An¬ ordnung und des Vibrators 12 ausreichen. In anderen Fällen kann es zweckmäßig sein, eine zusätzliche, nach unten ge¬ richtete Kraft auf die Tragstange 11 oder den Vibrator 12 aufzubringen, wie dies mit einem großen Pfeil 13 in Fig. 2 angedeutet ist. Außerdem ist es Aufgabe des Vibrators, dem Träger 10 über die Vermittlung der Zugstange 11 eine Relativbewegung gegenüber der Schlemme 4 solcher Art zu erteilen, daß durch diese Relativbewegung die thixotrope und ansonsten quasi feste Schlemme im Bereich des Trägers 10 in einen hinreichend flüssigen Zustand überführt wird.

um dem Senken der Anordnung weniger Widerstand entgegen¬ zusetzen. Oberhalb des Trägers 10 schadet es nichts, wenn die Schlemme sich wieder verfestigt, weil dadurch die Reibung an dem glatten und querschnitts-konstanten Material 5 nicht wesentlich beeinflußt wird. Im übrigen pflanzt sich die auf den Träger 10 ausgeübte Vibration auch dem Flächen¬ material 5 in einem gewissen Maß mit, so daß die an das Flächenmaterial angrenzende Schlemme ebenfalls bis zu einem gewissen Grade verflüssigt sein kann.

über die Art und Größe der Relativbewegung, die zur Ver¬ flüssigung der Schlemme im Bereich des Trägers 10 verur¬ sacht werden soll., brauchen keine detaillierten Angaben ge¬ macht zu werden, weil sich diese nach der Erfahrung und durch Versuch leicht ermitteln lassen. Wenn die Relativbe¬ wegung des Trägers zur Schlemme eine Vibrationsbewegung ist, soll deren Frequenz möglichst groß und die Amplitude klein sein, damit sich die Verflüssigungswirkung nach Möglichkeit auf den dem Träger unmittelbar benachbarten Bereich der Schlemme beschränkt. Grenzen für die Höhe der Frequenz sind durch die Übertragungseigenschaften des Trägers 10 und der Tragstange 11 gezogen. In anderen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, mit niedrigen Frequenzen zu arbeiten, um dadurch den Energiebedarf und den mechanischen Aufwand für den Vibrator gering zu halten.

Es ist ersichtlich, daß es mit dieser Anordnung gelingt, einerseits die für die Erhaltung der Grabenform notwendige thixotrope, quasi feste Eigenschaft der Schlemme zu nutzen, während diese andererseits am vorlaufenden Ende der einzu¬ senkenden Anordnung so verflüssigt wird, daß sie der Senk¬ bewegung der Anordnung keinen zu großen Widerstand ent-

gegensetzt. Die Relativbewegung der Anordnung hat auch den Vorteil, daß die Reibung der ineinander zu schiebenden Ver¬ bindungsprofile 6 herabgesetzt wird. Dadurch, daß die Anordnung vom unteren Ende her in den Graben eingezogen wird, wird gewährleistet, daß sie im wesentlichen eben aus¬ gespannt bleibt und demzufolge nicht mit großer Reibung sich an den Grabenwänden anlegen kann. Das gilt auch dann, wenn das Flächenmaterial nicht wie mit durchgezogenen Linien in Fig. 1 angedeutet am oberen Rand durch einen Kran getragen wird, sondern wie in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet, vom Grabenrand her auf dem Erdboden liegend eingezogen wird. Schließlich hat die Verwendung der vom unteren Rand her das 'Flächenmaterial in den Graben ein¬ ziehenden Vorrichtung den Vorteil, daß Gewähr dafür gegeben ist, daß der untere Folienrand die vorgesehene Tiefenlage im Graben tatsächlich erreicht. Im Falle eines zuverlässigen Grundwasserschutzes ist dies von entscheidender Bedeutung, zumal die Tiefen von Grundwasserschutzwänden beträchtlich sein können. Entsprechend groß sind auch die Maße der in der beschriebenen Weise in den Graben einzubringenden Folien¬ abschnitte. Bei einer Breite von etwa 10 m haben sie eine Länge von beispielsweise 30-50 m.

Der Träger 10 kann mit der Tragstange 11 bleibend verbunden sein. In diesem Fall kann entweder vorgesehen sein, daß die Einrichtungen 15 zur Verbindung des Trägers 10 mit dem unteren Rand 9 des flexiblen Flächenmaterials 5 durch nicht dargestellte Einrichtungen vom oberen Ende der Tragstange 11 her lösbar sind, sobald die Anordnung die vorgesehene Ein¬ senklage erreicht hat, oder der Träger 10 und die unlösbar damit verbundenen Teile der Tragstange 11 verbleiben mit der Anordnung im Graben.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der Anordnung dargestellt. Diese besteht aus dem taschenförmig unten ge¬ schlossenen flexiblen Flächenmaterial 16 und dem darin angeordneten Zug- und Bewegungsapparat 17, der als langge¬ strecktes Rohr oder als Folge von Rohrabschnitten ausge¬ bildet ist, in welchem/welchen ein bei 18 schematisch an¬ gedeuteter Unwucht-Vibrator angeordnet ist. Der Apparat 17 liegt im unteren Ende der Tasche und zieht aufgrund seines Gewichts diese nach unten, während er durch die Unwucht- Vibration die im Umkreis befindliche Schlemme verflüssigt. Wenn das Gewicht des Jpparats 17 für den Zug nicht aus¬ reicht, kann über die Tragstange 11 eine weitere Senkkraft (Pfeil) ausgeübt werden. Nach dem Absenken kann der Apparat 17 mittels der Stange 11 aus der Tasche wieder gehoben werden.

Bei den Ausführungsformen des Zug- und Bewegungsapparates gemäß Fig. 4-6 ist vorausgesetzt, daß ein Träger 10 der unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschriebenen Art von außen am unteren Rand 9 des Flächenmaterials befestigt wird. Die Befestigungsmittel sind in diesen Figuren nicht näher dargestellt. Sie sind vorzugsweise von einer von fern lös¬ baren Art, so daß der Zug- und Bewegungsapparat nach dem Einsenken des Flächenmaterials von diesem gelöst und zurück¬ gewonnen werden kann. Unter dem Träger 10 ist jeweils ein Bewegungsapparat angeordnet, der im Beispiel von Fig. 4 von einem an den Enden geschlossenen, mit einer Druckquelle verbindbaren, dehnbaren Schlauch 19 gebildet ist, der im entspannten Zustand die mit durchgezogenen Linien gezeigte Querschnittsgestalt hat und bei Druckbeaufschlagung sich in die strichpunktierte Lage dehnen kann. Von einer Druck¬ mediumsquelle her wird er periodisch mit Druckmedium be¬ aufschlagt und entspannt, so daß seine Form wechselt zwischen

der durchgezogen und strichpunktiert gezeichneten. Die wech¬ selnde Schwellbewegung kann je nach gewählter Frequenz und Amplitude zu einer Verflüssigung der Schlemme im angrenzenden Bereich führen. Außerdem hat sie die Wirkung, daß bei der Dehnbewegung des Schlauchs die umgebende Schlemme verdrängt wird und dabei Platz geschaffen wird für die Senkbewegung der Vorrichtung bei der nachfolgenden Schrumpfung des Schlauchs. Selbst bei nicht vollständiger Verflüssigung der Schlemme wird dabei mit geringem Energieaufwand ein schritt¬ weiser Senkvorschub der Anordnung ermöglicht.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 ist unterhalb des Trägers 10 an diesem über nicht dargestellte Lagereinrichtungen eine Folge von fluchtenden Walzen 20 gelagert, die um eine parallel zur Längsrichtung des Trägers 10 verlaufende Achse drehend antreibbar sind. Durch die Drehbewegung und die von der Oberfläche der Walzen auf die umgebende Schlemme ausge¬ übten Schubkräfte wird die Schlemme verflüssigt und dadurch die Voraussetzung für die Senkbewegung der Anordnung ge¬ schaffen. In vielen Fällen genügt es, wenn die Walzen 20 nur in einem Richtungssinn gedreht werden, wobei zur Ver¬ meidung des Schieflaufens der Anordnung vorgesehen sein kann, daß benachbarte Walzen jeweils in entgegengesetztem Richtungssinn umlaufen. Statt dessen kann auch ein Drehantrieb mit wechselnder Richtung vorgesehen sein.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 weist unterhalb des Trägers 10 zwei Walzen 21 auf, die in umgekehrtem Dreh¬ sinn umlaufen, derart, daß ihre Außenseite sich von unten nach oben bewegt, um gleichzeitig mit der die Verflüssigung der Schlemme bewirkenden Bewegung eine Förderkraft auf die Schlemme von unten nach oben auszuüben.