DE3108331A1

DE3108331A1 - "verfahren und vorrichtung fuer die herstellung von grundwasserbrunnen und fuer die grundwasserabsenkung"

Info

Publication number: DE3108331A1
Application number: DE19813108331
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 4300 Essen Esters; Hans-Jürgen Ing.(grad.) 4630 Bochum Wehmeier
Original assignee: GKN Keller GmbH
Current assignee: Keller Grundbau GmbH
Priority date: 1981-03-05
Filing date: 1981-03-05
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE3108331C2

Description

Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung von Grundwasser-
brunnen und für die Grundwasserabsenkung Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung von Grundwasserbrunnen und für die Grundwasserabsenkung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens für die Herstellung von Grundwasserbrunnen und die Grundwasserabsenkung.
Brunnen zur Förderung von Grundwasser zum Zwecke der Wassergewinnung oder der Grundwasser absenkung werden häufig nach dem Spülbohrverfahren hergestellt. Hierbei ergibt sich das Problem daß der Bohrdurchmesser ebenso groß sein muß wie der erforderliche Brunnendurchmesser von ca. 400 bis 1.500 mm und gleichlaufend vom Bohransatzpunkt bis zur Endteufe des wirksamen Brunnendurchmessers eingehalten werden muß. Der Grund dafür liegt in dem Erfordernis, daß im Bereich der Bodenschichten, aus denen das Grundwasser abgepumpt werden soll, eine Filterkiesschüttung von ca. 200 bis 1.250 mm in dem Ringraum zwischen dem perforierten Innenfilterrohr und dem gewachsenen Boden eingebaut werden muß.
Daraus ergibt sich ein sich über die gesamte Brunnentiefe erstreckender, überdimensionaler Brunnendurchmesser, und damit eine große auszuspülende und nach Aufgabe des Brunnens wieder zu verfüllende Erdmasse.
Ein weiterer Nachteil des konventionellen Spülbohrverfahrens liegt darin, daß es aufgrund des überdimensionierten Brunnendurchmessers nicht möglich ist, die gezielte Entwässerung einzelner Grundwasserschichten durchzuführen, es sei denn, man nehme sehr aufwendige Abdichtungsmaßnahmen an den Stellen in Kauf, aus denen das Grundwasser zurückgehalten werden soll.
Bei dem bisherigen Spülbohrverfahren besteht ferner der Nachteil, daß die Herstellung des Brunnens und die Einbrinqung der Filterkiesschüttung kosten- unc zeitaufwendig ist. Nach der Herstellung des Brunnenschachtes mittels des Spülbohrrohres muß dieses wieder gezogen-werden und die endgültige Verrohrung mit Sumpfrohr, Schlitzfilterrohr, Feinfilterrohr und daran anschließendem Filteraufsatzrohr in den Brunnen eingebracht werden. Daran schließt sich der Einbau der Filterkiesschüttung an, und zuletzt erfolgt die Montage der Unterwasserpumpe mit Steigeleitung in der Brunnenverrohrung. Alle diese Vorgänge verursachen hohe Kosten und benötigen viel Zeit.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des bisherigen Spülbohrverfahrens zu vermeiden und eine Lösung zu finden, die es gestattet, den Brunnendurchmesser weitestgehend, d.h. bis auf einen Arbeits- und Installations-Durchmesser von ca. 100 bis ca. 300 mm, einzuschränken. Dabei soll es möglich sein, in den zu entwässernden Bodenschichten einer der bisherigen Filterkiesschüttung gleichwertigen Gesteinsfilter auszubilden, der von der Oberfläche her mit geringem Aufwand an Zeit und Kosten herstellbar ist. Ferner soll es das erfindungsgemäße Verfahren gestatten, die Entwässerung oder Grundwasserabsenkung sowohl in mehreren vorgegebenen Einzelschichten unterschiedlicher Tiefenlage als auch bei Bedarf nur aus einer einzigen, gezielt ausgewählten Bodenschicht durchzuführen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin darin, die Unterwasser-Pumpenanlage mit Pumpenfilter, Steigeleitung, Regeleinrichtung für die Einhaltung des vorgegebenen Grundwasserspiegels, die Energieversorgungsleitungen und schließlich die Einrichtungen für die Vakuumentwässerung in einer geschlossenen und leicht handhabbaren Montageeinheit zusammenzufassen, so daß deren Ein- und Ausbau mit einem vertretbaren Aufwand an Zeit und Kosten erfolgen kann. Bei der neuen Lösung sollen die Spülbohrarbeiten und die Montagearbeiten für die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung so aufeinander abstimmbar sein, daß keinerlei Arbeitsstillstand eintritt und daß der Gesamtzeitbedarf für das erfindungsgemäße Verfahren nur einen Bruchteil der bisher benötigten Zeit ausmacht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dadurch gelöst, daß beim Herstellen des Grundwasserbrunnens vorzugsweise mittels Spülbohrung ein Schutzrohr bis auf den tiefsten zu entwässernden Grundwasserhorizont abgeteuft wird, an dessen unterem Ende sich eine Düseneinrichtung befindet, die nach Beendigung des Abteufvorganges und bei gleichzeitigem Einbau der Unterwasser-Pumpeneinheit mit Hilfe eines hochgespannten Flüssigkeits-Düsenstrahles bis zu 500 bar, vorzugsweise eines Wasserstrahles, die an das Schutzrohr angrenzenden gewachsenen Bodenschichten in einem weiten Bereich der Grundwasserfassungsstelle nach Korngrößen zerlegt, wobei der vom Düsenstrahl ausgespülte Feinkornanteil in dem zwischen Schutzrohr und Bohrloch vorhandenen Ringraum zur Oberfläche abgefördert wird, während der verbleibende Grobkornanteil als poröser, kreisringförmiger Filterkörper den anstehenden gewachsenen Boden für das abzusenkende Grundwasser in hohem Maße durchlässig und durchströmbar macht, und daß der ausgespülte Feinkornanteil durch stetige und überprüfbare Zugabe von Filterkies in das Schutzrohr von der Oberfläche her ersetzt wird, wobei der Filterkies vom Filterkörper aufgenommen wird, so daß ein grobkörniger, an der Unterwasser-Pumpeneinheit anliegender Gesteinsfilter aufrechterhalten wird, der Bodenverlust, Setzungen und Hohlräume im Brunnenbereich vermeidet. Von der Oberfläche des Geländes aus wird das Bohrloch mit Hilfe eines Spülbohrrohres hergestellt, das in einem Schutzrohr steckt, das beim Spülbohren bis auf den tiefsten zu entwässernden Grundwasserhorizont abgeteuft wird.
Wie bei allen bekannten Spülbohrmethoden, erfolgt dieser Abteufvorgang in der Weise, daß die Spülung mit entsprechendem Druck an die Spitze des Spülbohrrohres gepumpt wird, dort über die Spüldüsen austritt und dadurch den anstehenden Boden aufspült. Der aufgespülte Boden wird mit dem Spülstrom in den Ring raum zwischen Schutzrohr und Bohrlochwand zur Oberfläche abgefördert.
Nach dem Abteufvorgang, der bei Brunnentiefen von 10 bis 30 m normalerweise zwei Stunden in Anspruch nimmt, wird das Spülbohrrohr gezogen, die Unterwasserpumpeneinheit im Schutzrohr eingehängt und die an der Außenseite des Schutzrohres angeordnete Düseneinrichtung an der Oberfläche mit der Hochdruckpumpe verbunden.
Nach einem weiteren Anspruch der Erfindung wird im Zeitablauf jeglicher Zeitverlust dadurch vermieden, daß das Schutzrohr nach Einbau der Unterwasser-Pumpeneinheit und Inbetriebnahme der Düseneinrichtung stetig gedreht und zur Oberfläche hin gezogen wird, und daß dadurch der Filterkörper in dem angestrebten Vertikalbereich des Brunnens ausgebildet wird.
Damit ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Düseneinrichtung möglich, ein der bekannten Filterkiesschüttung gleichwertiges Gesteinsfilter zu schaffen, das nach einem weiteren Merkmal der Erfindung den weiteren Vorteil besitzt, daß die Eindringtiefe des Düsenstrahles der Düseneinrichtung in dem anstehenden Boden, ud d-jmit die radiale Erstreckung des Filterkörpers durch Peqelung des Druckes der Hochdruckpumpe, entsprecherd der Beschaffenheit des anstehenden Bodens in gezielter Weise bestimmt werden kann.
Zur Inbetriebnahme des Brunnens genügt es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, das Schutzrohr von der Oberfläche her zu ziehen und die Unterwasser-Pumpeneinheit einzuschalten.
Gegenüber der bekannten Filterkiesschüttung hat der erfindungsgemäße Filterkörper nach einem weiteren Merkmal der Erfindung den Vorteil, daß der mit Hilfe des Düsenstrahles der Düseneinrichtung geschaffene Filterkörper sich über die gesamte Tiefe des Brunnens erstreckt, obwohl die einzelnen, grundwasserführenden Schichten des anstehenden Bodens durch wasserundurchlässige Schichten voneinander getrennt sein können, so daß dadurch die Grundwasserabsenkung im gesamten vertikalen Bereich des Brunnens unterhalb des ruhenden Grundwasserspiegels auch aus unterteilten Tiefenlagen der wasserführenden Schichten ausgeführt werden kann.
Mit dem bekannten Verfahren wäre dieses Ziel nur zu erreichen, wenn die wasserundurchlässigen Schichten durchörtert und die Filterkiesschüttung auch in diesem durchörterten Bereich eingebracht würde.
Der Filterkörper hat nach einem weiteren Merkmal der Erfindung den zusätzlichen Vorteil, daß der mit Hilfe des Düsenstrahles der Düsenrinrichtung geschaffene Filterkörper nur in einer einzelnen, wasserführenden Schicht in gezielter Tiefenlage des Brunnens hergestellt wird, so daß eine gezielte Grundwasser absenkung durchführbar ist.
Nach dem bisherigen Verfahren ist diese besondere Aufgabe unlösbar, es sei denn, daß der Brunnen in voller Breite der Filterkiesschüttung bis zu der gezielten Entnahmestelle durchörtert würde und die unerwünschte Entnahme aus den darüberliegenden, wasserführenden Schichten mit hohem Aufwand durch Brunnenaußenabdichtungen aus quellfähigem, plastischem Material verhindert würde.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch die Vakuumentwässerung dadurch ermöglicht, daß der Brunnen gegenüber der Oberfläche mittels der Vakuumabdichtung, beispielsweise aus Ton, luftdicht abgeschlossen ist und daß die geschlossene Unterwasser-Pumpeneinheit einschließlich der Vakuumsonde luftdicht durch die Vakuumabdichtung hindurchgeführt ist, so daß die Grundwasserabsenkung aus Feinsanden und Schluffen durch Unterdruckentwässerung durchführbar ist.
Sollte der Ausbau der Unterwasser-Pumpeneinheit erforderlich werden, so kann dies nach einem weiteren Anspruch der Erfindung dadurch erfolgen, daß diese durch Rückspülen von Wasser von der Oberfläche her durch die Steigeleitung oder dadurch erfolgt, daß das Schutzrohr erneut über die geschlossene Pumpeneinheit hinweg von der Oberfläche aus eingespült wird und die Pumpeneinheit im Schutze des Schutzrohres gezogen wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Brunnen kann auch die sonst bei Spülbohrungen auf tretende Verschmutzung und Vernässung im unmittelbaren Bereich der Bohrung ausgeschlossen werden. Nach der Erfindung ist dies dadurch ermöglicht, daß vor Beginn der Spülbohrung und der Abteufarbeiten ein Brunnenvorschacht hergestellt wird, der aus einer Schachtsohle und einem Schachtring besteht, wobei in die Schachtsohle ein Standrohr als Führungselement für das Teufen und Ziehen des Schutzrohres und zum Einhängen und Ziehen der Unterwasser-Pumpeneinheit fest eingestellt ist, und daß die aus dem Brunnen austretenden Bohr-Spülungen und der von der Düseneinrichtung ausgespülte Feinkornanteil des anstehenden Bodens in den Brunnenvorschacht eingeleitet und von dort gezielt abgefördert wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist auch sichergestellt, daß zu keinem Zeitpunkt der Herstellung des Filterkörpers Bodenverlust und Hohlräume im Brunnenbereich entstehen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dies durch eine Filterkiesnachfüllung von der Oberfläche her in der Weise ermöglicht, daß die Menge der Filterkiesnachfüllung als Ersatz für den vom Düsenstrahl ausgespülten Feinkornanteil des anstehenden Bodens mit Hilfe eines im Schutzrohr in Nähe der Oberfläche angeordneten Füllkörperbegrenzungsanzeigers in dosiertem Umfang und in überprüfbarer Weise erfolgt.
Das beschriebene Verfahren ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführbar. Sie besteht darin, daß im Bohrloch ein das Spülbohrrohr einhüllendes Schutzrohr vorhanden ist, an dessen äußerem Umfang am unteren Ende eine Düseneinrichtung angeordnet ist.
Nach einem weiteren Anspruch der Erfindung ist es auch möglich, auf ein besonderes Schutzrohr zu verzichten und statt dessen die Düseneinrichtung am äußeren Umfang und unterem Ende des Spülbohrrohres anzuordnen, das mit einer Bohrspülspitze versehen ist.
Die Düseneinrichtung der Vorrichtung besteht nach der Erfindung aus der Hochdruckpumpe zur Erzeugung eines Flüssigkeitsdruckes bis 500 bar sowie aus Hochdruckschläuchen zum Anschluß an die Hochdruckpumpe und an die am Schutzrohr befestigten Hochdruckrohrleitungen, und ferner aus mehreren am Umfang des Schutzrohres angeordneten Düsenträgern, die mit den Hochdruckrohrleitungen und mit dem Schutzrohr lösbar verbunden sind, und weiterhin aus den in den Düsenträgern lösbar und auswechselbar angeordneten Hochdruckdüsen, deren Düsenstrahl auf den anstehenden gewachsenen Boden gerichtet ist.
Nach der Erfindung besteht die Vorrichtung ferner aus einer im Schutzrohr einhängbaren Unterwasser-Pumpeneinheit sowie aus dem dazugehörigen Pumpenaggregat, dem Pumpenfilter, der Steigeleitung, der Einschaltelektrode und der Ausschaltelektrode zur Einhaltung des Grundwasserspiegels zwischen dem Einschaltwasserspiegel und dem Ausschaltwasserspiegel.
Der Pumpenfilter der Unterwasser-Pumpeneinheit ist nach der Erfindung im Bereich des Saugkorbes bzw.
des Einlaues des Pumpenaggregates als fest auf dem Pumpenkörper aufgebrachter Filterkiesmantel ausgebildet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Pumpenfilter als Filterrohr, vorzugsweise aus Kunststoff, auf dem Pumpenkörper aufgebracht sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt das weitere Merkmal, daß die Unterwasser-Pumpeneinheit für die Unterdruckentwässerung zusätzlich mit einer Vakuumsonde und mit einer Vakuumabdichtung versehen ist.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der zeichnerischen Darstellung näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Brunnen beim Abteufen des Schutzrohres; Fig. 2 einen Längs schnitt durch den Brunnen bei Verwendung des Bohrspülrohres als Schutzrohr; Fix. 3 einen Längsschnitt durch den Brunnen nach der Beendigung des'Abteufens und dem Ziehen des Spülbohrrohres und Einhängen der Unterwasser-Pumpeneinheit.
Fig. 4 Schematische Darstellung der Düseneinrichtung in der Ansicht.
Fig. 5 wie Fig. 4 in der Draufsicht.
Fig. 6 Einzelheit aus Fig. 4, Düsenhalter im Längsschnitt.
Fig. 7 wie Fig. 6, Schnitt durch den Düsenhalter in der Draufsicht.
Fig. 8 einen Längsschnitt durch den Brunnen, beginn der Herstellung des Filterkörpers im anstehenden Boden durch die Düseneinrichtung, Fig. 9 wie Fig. 8, Ende der Herstellung des Filterkörpers, Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Vakuumtiefbrunnen nach Herstellung des Filterkörpers, Ausbau des Schutzrohres und Inbetriebnahme der Unterwasser-Pumpeneinheit, Fig. 11 einen Längsschnitt durch den Vakuumtiefbrunnen bei Grundwasser absenkung aus zwei durch eine undurchlässige Bodenschicht getrenntem wasserdurchlässigen Bodenschichten, Fig. 12 einen Längsschnitt durch den Brunnenvorschacht.
Der Tiefbrunnen nach Fig. 1 wird im anstehenden, gewachsenen Boden 1 mit Hilfe eines Spülbohrbohres 8 und dessen am unteren Ende angeordneten, mit Spüldüsen versehenen Spitze 8a, hergestellt.
Das Spülbohrrohr 8 steckt in einem Schutzrohr 9, das mit dem Spülbohrrohr 8 zusammen bis zur Endtiefe des Brunnens abgeteuft wird. Der vom Spülbohrrohr 8 im Bohrloch 7 aufgespülte Boden 1 wird mit dem Spülstrom im Ringraum des Bohrloches 7 zwischen Schutzrohr 9 und Bohrlochwand zur Oberfläche abgefördert.
Am äußeren Umfang des Schutzrohres 9 ist eine Düseneinrichtung 10 (Fig. 4) angebracht, deren Düsenträger 1Od am unteren Ende des Schutzrohres 9 angeordnet ist. Das Grundwasser soll durch den Tiefbrunnen vom ruhenden Grundwasserspiegel 6 abgesenkt werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 übernimmt das Spülbohrrohr 8 zusätzlich die Funktion des Schutzrohres 9 (Fig. 1). In diesem Fall ist die Spitze 8a als aufgesetztes Fertigteil ausgebildet, das bei Erreichen der Endteufe abgestoßen wird und als verloren im Boden verbleibt.
Die Fig. 3 zeigt den Tiefbrunnen nach Beendigung des Abteufvorganges und nach Ziehen des Spülbohrrohres 8 aus dem Schutzrohr 9 heraus zur Oberfläche und nach dem Einhängen der geschlossenen Unterwasser-Pumpeneinheit 11 im Schutzrohr 9 mit Pumpenaggregat lla, Pumpenfilter llb, Steigeleitung llc und Ein-und Ausschaltelektroden lid + alle.
In der Fig. 4 sind die Einzelteile der Düseneinrichtung 10 in der Ansicht und in der Fig. 5 in der Draufsicht dargestellt, nämlich die an der-Oberfläche aufgestellte Hochdruckpumpe 10a, die Hochdruckschläuche lOb und die an der Außenseite des Schutzrohres 9 befestigten Hochdruckrohrleitungen 10c, die DDsenträger 10d und die darin auswechselbar verbundenen Hochdruckdüsen 10e.
Die Fig. 6 zeigt im Längsschnitt und die Fig. 7 in der Draufsicht geschnitten die an der Außenseite des Schutzrohres 9 angeordneten Einzelteile der Düseneinrichtung 10, d.h. die Hochdruckleitungep 10c, die Düsenträger lOd und die darin auswechselbar befestigten Hochdruckdüsen 10e.
In der Fig. 8 ist der Vorgang der Herstellung des Filterkörpers 3 im anstehenden, gewachsenen Boden 1 gezeigt.
Die an der Außenseite des Schutzrohres 9 angeordnete DüseneinrichtunQ 10 löst mit Hilfe ihres bis etwa 500 bar hochgespannten Düsenstrahls lOf den Feinkornanteil 2 aus dem anstehenden, gewachsenen Boden 1 heraus und fördert ihn im Ringraum zwischen dem Schutzrohr 9 und der Wand des Bohrloches 7 zur Oberfläche. Dieser Vorgang spielt sich unter stetigem Drehen des Schutzrohres 9 zur Oberfläche hin ab.
Im anstehenden Boden 1 verbleibt der aus dem Grobkornanteil bestehende Filterkörper 3 zurück, der als Gesteinsfilter wirkt und den anstehenden Boden 1 für das abzusenkende Grundwasser 6 in hohem Maße durchlässig macht.
Die im Schutzrohr 9 eingehängte Unterwasser-Pumpeneinheit 11 mit Pumpenaggregat lla, Pumpenfilter 11b, Steigeleitung llc und Ein- und Ausschaltelektroden 11d + 11e ist einschaltbereit für die Absenkung des Grundwasserspiegels 6.
In Fig. 9 ist der schon nahezu abgeschlossene Vorgang zur Herstellung des Filterkörpers 3 dargestellt.
Der Düsenstrahl lOf hat den Filterkörper 3 durch Herausspülen des Feinkornanteils 2 aus dem gewachsenen Boden 1 fertiggestellt, so daß die Unterwasser-Pumpeneinheit 11 mit Pumpenaggregat 11a, Pumpenfilter llb, Steigeleitung llc und Einschaltelektrode lld bereits vollständig von dem Filterkörper 3 eingehüllt ist.
Zur Vermeidung von Bodenverlust und Hohlräumen im Brunnenbereich ist eine Filterkiesnachfüllung 4 im Schutzrohr 9 in der Nähe der Oberfläche vorhanden, wodurch Filterkies in der Menge nachführbar ist, wie sie vom Filterkiesbegrenzungsanzeiger 5 als notwendig nachgefordert wird.
Die Fig. 10 zeigt einen Längsschnitt durch einen Vakuumtiefbrunnen nach Herstellung des vollständigen Filterkörpers 3 und nach dem Ziehen des Schutzrohres 9 aus dem Brunnen.
Zur Aufrechterhaltung des von der Vakuumsonde 13 im Brunnenraum erzeugten Vakuums ist dieser durch eine Vakuumdichtung 12, vorzugsweise aus Ton, gegen das Eindringen von Luft von der Oberfläche abgedichtet.
Die Unterwasser-Pumpeneinheit 11 ist mit Pumpenaggregat lla, Pumpenfilter leib, Steigeleitung llc, Ein- und Ausschaltelektroden lid + Alle, allseitig vom Filterkörper 3 umschlossen und damit einschaltbereit, um den Grundwasserspiegel 6 abzusenken und zwischen den Stellungen des Einschaltwasserspiegels 6a und des Ausschaltwasserspiegels 6b einzuregeln.
In der Fig. 11 ist ein Längsschnitt durch den Vakuumtiefbrunnqn dargestellt, bei dem die Grundwasserabsenkung aus zwei durch eine undurchlässige Bodenschicht la getrennten, wasserdurchlässigen Bodenschichten 1 erfolgt.
Der Filterkörper 3 ist mit Hilfe des Düsenstrahles lOf der Düseneinrichtung 10 in den beiden wasserdurchlässigen Bodenschichten ausgebildet worden.
Der Durchlaß für das Grundwasser aus dem oberen in den darunterliegenden Filterkörper 3 ist durch den Spülvorgang (Fig. 1, 2) geschaffen worden.
Das Pumpenaggregat lla der Unterwasser-Pumpeneinheit 11 hat das Grundwasser von dem ruhenden Grundwasserspiegel 6 auf den Regelbereich 6a, 6b abgesenkt, hält es mit Hilfe der Ein- und Ausschaltelektroden lld, ile auf diesem Spiegel und fördert es über die Steigeleitung llc zur Oberfläche ab.
Das Vakuum im Tiefbrunnen wird durch die Vakuumsonde 13 aufrechterhalten. Gegenüber der Oberfläche ist der Tiefbrunnen durch die Vakuumabdichtung 12 luftdicht verschlossen.
Die Fig. 12 zeigt einen Längsschnitt durch den Brunnenvorschacht 14, der aus der Schachtsohle 15 und dem Schachtring 16 besteht, wobei in die Schachtsohle 15 ein Standrohr 17 als Führungselement für das Teufen und Ziehen des Schutzrohres 9 und zum Einhängen und Ziehen der Unterwasser-Pumpeneinheit 11 fest eingestellt ist.
Die aus dem Brunnen austretenden Bohrspülungen und der von der Düseneinrichtung 10 ausgespülte Feinkornanteil 2 des anstehenden Bodens 1 werden in den Brunnenvorschacht 14 eingeleitet und von der Abförderpumpe 18 gezielt abgefördert.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren für die Herstellung von Grundwasserbrunnen und für die Grundwasserabsenkung, dadurch gekennzeichnet, daß beim Herstellen des Grundwasserbrunnens vorzugsweise mittels Spülbohrung ein Schutzrohr (9) bis auf den tiefsten zu entwässernden Grundwasserhorizont abgeteuft wird, an dessen unterem Ende sich eine Düseneinrichtung (10) befindet, die nach Beendigung des Abteufvorganges und bei gleichzeitigem Einbau der Unterwasser-Pumpeneinheit (11) mit Hilfe eines hochgespannten Flüssigkei'ts-Düsenstrahles (lOf) bis zu 500 bar, vorzugsweise eines Wasserstrahles, die an das Schutzrohr (9) angrenzenden gewachsenen Bodenschichten (1) in einem weiten Bereich der Grundwasserfassungsstelle nach Korngrößen zerlegt, wobei der vom Düsenstrahl (lOf) ausgespülte Feinkornanteil (2) in dem zwischen Schutzrohr (9) und Bohrloch (7)vorhandenen Ringraum zur Oberfläche abgefördert wird, wahrend der verbleibende Grobkornanteil als poröser, kreisringförmiger Filterkörper (3) den anstehenden gewachsenen Boden (1) für das abzusenkende Grundwasser.(6) in hohem Maße durchlässig und durchströmbar macht, und daß der ausgespülte Feinkornanteil (2) durch stetige und überprüfbare Zugabe von Filterkies (4) in das Schutzrohr (9) von der Oberfläche her ersetzt wird, wobei der Filterkies (4) vom Filterkörper (3) aufgenommen wird, so daß ein grobkörniger, an der Unterwasser-Pumpeneinheit (11) anliegender Gesteinsfilter aufrechterhalten wird, der Bodenverlust, Setzungen und Hohlräume im Brunnenbereich vermeidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (9) nach Einbau der Unterwasser-Pumpeneinheit (11) und Inbetriebnahme der Düseneinrichtung (10) stetig gedreht und zur Oberfläche hin gezogen wird, und daß dadurch der Filterkörper (3) in dem angestrebten Vertikalbereich des Brunnens ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe des Düsenstrahles (10f) der Düseneinrichtung (10) in den anstehenden Boden (1), und damit die radiale Erstreckung des Filterkörpers (3), durch Regelung des Druckes der Hochdruckpumpe (10a) entsprechend der Beschqffenheit des anstehenden Bodens (1) in gezielter Weise bestimmt werden kann.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch kennzeichnet, daß mit dem vollständigen Ziehen des Schutzrohres (9) der Brunnen betriebsbereit hergestellt ist und durch Einschalten der Unterwasser-Pumpeneinheit (11) in Betrieb genommen werden kann.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch kennzeichnet, daß der mit Hilfe des Düsenstrahles (ion) der Düseneinrichtung (10) geschaffene Filterkörper (3) sich über die gesamte Tiefe des Brunnens erstreckt, obwohl die einzelnen grundwasserführenden Schichten des anstehenden Bodens (1) durch wasserundurchlässige Schichten voneinander getrennt sein können, so daß dadurch die Grundwasserabsenkung im gesamten vertikalen Bereich des Brunnens unterhalb des ruhenden Grundwasserspiegels (6) auch aus unterteilten Tiefenlagen der wasserführenden Schichten ausgeführt werden kann.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Hilfe des Düsenstrahles (lOf) der Düseneinrichtung (10) geschaffene Filterkörper (3) nur in einer einzelnen, wasserführenden Schicht in gezielter Tiefenlage des Brunnens hergestellt wird, so daß eine gezielte Grundwasserabsenkung durchführbar ist.
7. Verfahren nach emem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brunnen gegenüber der Oberfläche mittels der Vakuumabdichtung (12), beispielsweise aus Ton, luftdicht abgeschlossen ist und daß die geschlossene Unterwasser-Pumpeneinheit (11, lla bis alle) einschließlich der Vakuumsonde (13) luftdicht durch die Vakuumabdichtung (12) hindurchgeführt ist, so daß die Grundwasserabsenkung aus Feinsanden und Schluffen durch Unterdruckentwässerung durchführbar ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswechselung, Instandsetzung oder der endgültige Ausbau der Unterwasser-Pumpeneinheit (11) dadurch ermöglicht ist, daß diese durch Rückspülen von Wasser von der Oberfläche her durch die Steigeleitung (llc) oder dadurch erfolgt, daß das Schutzrohr (9) erneut über die geschlossene Pumpeneinheit (11) hinweg von der Oberfläche aus eingespült wird und die Pumpeneinheit (11 im Schutze des Schutzrohres (9) gezogen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch kennzeichnet, daß vor Beginn der Spülbohrung und der Abteufarbeiten ein Brunnenvorschacht (14) hergestellt wird, der aus einer Schachtsohle (15) und einem Schachtring (16) besteht, wobei in die Schachtsohle (15) ein Standrohr (17) als Führungselement für das Teufen und Ziehen des Schutzrohres (9) und zum Einhängen und Ziehen der Unterwasser-Pumpeneinheit (11) fest eingestellt ist, und daß die aus dem Brunnen austretenden Bohr-Spülungen und der von der Düseneinrichtung (10) ausgespülte Feinkornanteil (2) des anstehenden Bodens (1) in den Brunnenvorschacht (14) eingeleitet und von dort gezielt abgefördert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch kennzeichnet, daß die Menge der Filterkiesnachfüllung (4) als Ersatz für den vom Düsenstrahl (ion) ausgespülten Feinkornanteil (2) des anstehenden Bodens (1) mit Hilfe eines im Schutzrohr (9) in Nähe der Oberfläche angeordneten Füllkörperbegrenzungsanzeigers (5) in dosiertem Umfang und in überprüfbarer Weise erfolgt.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bohrloch (7) ein das Spülbohrrohr (8) einhüllendes Schutzrohr (9) vorhanden ist, an dessen äußerem Umfang am unteren Ende eine Düseneinrichtung (10) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung (10) am äußeren Umfang und unteren Ende des Spülbohrrohres (8) angeordnet ist, und daß dieses mit einer Bohrspülspitze (8a) versehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch ii oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung (10) aus der Hochdruckpumpe (10a) zur Erzeugung eines Flüssigkeitsdruckes bis 500 bar besteht, sowie aus Hochdruckschläuchen (10b) zum Anschluß an die Hochdruckpumpe (10a) und an die am Schutzrohr (9) befestigts Hochdruckrohrleitungen (10c) und ferner aus mehreren am Umfang des Schutzrohres (9) angeordneten Düsenträgern (10d), die mit den Hochdruckrohrleitungen (10c) und mit dem Schutzrohr (9) lösbar verbunden sind, und weiterhin aus den in den Düsenträgern (10d) lösbar und auswechselbar angeordneten Hochdruckdüsen (10e), deren Düsenstrahl (lOf) auf den anstehenden gewachsenen Boden (1) gerichtet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schutzrohr (10) einhängbare Unterwasser-Pumpeneinheit (11) aus dem Pumpenaggregat (lla), dem Pumpenfilter (11b), der Steigeleitung (llc), der Einschaltelektrode (led) und der Ausschaltelektrode (alle) zur Einhaltung des Grundwasserspiegels zwischen dem Einschaltwasserspiegel (6a) und dem Ausschaltwasserspiegel (6b) besteht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadur.ch gekennzeichnet, daß der Pumpenfilter (alb) im Bereich des Saugkorbes bzw. des Einlaufes des Pumpenaggregates (lla) als fest auf dem Pumpenkörper aufgebrachter Filterkiesmantel ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet; daß der Pumpenfilter (11b) aus Filterrohr, vorzugsweise aus Kunststoff, auf dem Pumpenkörper aufgebracht ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterwasser-Pumpeneinheit (11) für die Unterdruckentwässerung zusätzlich mit einer Vakuumsonde (13) und mit einer Vakuumabdichtung (12) versehen ist.