EP0084647A2 - Kerndichtung in Dammbauwerken für Talsperren - Google Patents

Kerndichtung in Dammbauwerken für Talsperren Download PDF

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EP0084647A2
EP0084647A2 EP82111611A EP82111611A EP0084647A2 EP 0084647 A2 EP0084647 A2 EP 0084647A2 EP 82111611 A EP82111611 A EP 82111611A EP 82111611 A EP82111611 A EP 82111611A EP 0084647 A2 EP0084647 A2 EP 0084647A2
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composite
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core
bituminous
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Bauunternehmen Mueller Gonnern & Co KG GmbH
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04—Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/10—Dams; Dykes; Sluice ways or other structures for dykes, dams, or the like
    • E02B3/102—Permanently installed raisable dykes

Definitions

  • the invention relates to a core seal in dam structures, in particular for dams, with a bituminous seal, which is formed from two walls which are at a distance from one another and consist of stones which are stacked on top of one another, between which the sealant is filled and compressed.
  • the dam consists of a bed of earth, a bituminous core layer being introduced for sealing.
  • This core layer is applied to a stove wall made on the soleplate and applied in layers of heights of approximately 20 cm using pavers.
  • the width of this bituminous core layer is usually 50 - 60 cm.
  • a layer of transition gravel is applied to the side of the core layer, which is generally about 1.20 m each.
  • the core layer and the two gravel layers are thus about 3 m wide.
  • the bituminous core layer is applied by a paver in one work step at a height of approximately 20 cm, the paver being loaded with the bituminous material using chargers that move laterally on the top of the dam.
  • the ballast layer is applied and compacted using additional loaders.
  • bituminous core layer must be kept comparatively strong because the tolerances cannot be selected very narrowly due to the lateral gravel layers.
  • bituminous layer penetrates into the gravel layer, which requires about 20% more bituminous material.
  • dam crown is comparatively small
  • known way of producing the core in dam structures requires considerable mechanical effort.
  • the invention has for its object to propose a core seal in dam structures, especially for dams, which is much cheaper to manufacture, less bituminous mass and requires less machinery to create.
  • the stones consist of composite stones, which enter into a toothing with their neighboring stones in such a way that they are laterally fixed against each other and that the two side surfaces of the composite stones are smooth and provide opposite end faces with projections or corresponding recesses are.
  • a core seal according to the invention is produced in such a way that the two rows of composite bricks are placed on the hearth wall, which are at a certain distance from one another.
  • the bottom row of blocks is inserted in a ents p re- sponding recess of the stove wall.
  • These rows of stones have a defined gap, that with the bituminous Core layer is poured out.
  • the earth layer is applied to the side of the composite stones up to the predetermined height.
  • two new rows of composite blocks are put on and the gaps are again filled with the bituminous layer and then the earthwork layer is built up. This process continues until the dam crown is reached.
  • the composite stones have smooth side surfaces and have projections and corresponding recesses on opposite end faces, so that a bond is obtained with the stones above and below as well as with respect to the laterally adjacent stones. This makes it possible to produce a precisely defined bituminous intermediate layer, whereby very narrow tolerances can be adhered to.
  • the composite blocks can be provided with a filter zone on the outside on the air side, thereby ensuring the leakage control. This makes it possible to completely save transition layers or at least to reduce them by 50% in thickness.
  • the composite blocks are advantageously formed at a height of 20 cm, which corresponds to the normal installation height per layer.
  • the length of the composite stones is advantageously 2 m, so that these stones can still be moved with simple lifting devices.
  • the interconnecting stones have this a triangular-shaped recess on its upper side and a corresponding triangular projection on their lower S-shaped.
  • the same recesses and protrusions are on the two
  • the end faces of the composite stone are provided so that it forms a firm bond on all sides with its neighboring stones, which significantly increases the strength of the loose stones placed one above the other.
  • bituminous core layer The upper edge of the composite stones is fixed with a clamp before pouring, so that the bituminous layer between the stones can then be poured and compacted.
  • the installation costs of a bituminous core layer according to the invention are reduced to approximately half the costs of conventional core layers.
  • a core seal of a dam is shown in side view and in section.
  • the core seal for dam walls consists of two rows of stacked composite blocks 3, which enclose a defined space which is filled with a bituminous mass 11.
  • the earth building material 16, which is not shown in FIG. 1, is installed to the side of the core seal.
  • the composite stone for the production of the core layer is shown in FIGS. 3a and 3b.
  • the stone has two smooth side surfaces, one of which forms the outer wall and the other the inner wall.
  • the remaining four side surfaces either have triangular cutouts 7, 9 or correspondingly formed projections 8, 10.
  • Opposing end faces thus mutually have projections and corresponding recesses. This formation of the composite stones results in an all-round connection of the stones 3 with all adjacent composite stones.
  • a recess 2 is provided, which extends over the entire length of the hearth wall.
  • This width of the recess corresponds to the arrangement of the composite stones so that they have the predetermined distance from the introduction of the bituminous layer 11.
  • the composite stones 3 which in this case have the special feature that their undersides are flat, are placed on the hearth wall and kept at a distance with a bracket 12, as shown in FIG. 4.
  • the bracket 12 has two outer stops 13, which limit the maximum distance between the composite blocks 3 to one another.
  • Inner stops 4 serve to fix the Composite stones with bituminous mass not yet filled 11.
  • the space between these stones is filled with bituminous mass 11, which is compressed by means of a device 15. Subsequently, the earth building material 16 is installed on both sides of the composite blocks and compacted in the usual way.
  • a continuous elastic band 5 or a mastic mass is inserted into the wedge-shaped joint of the composite stones 3, which has the task of keeping the composite stones somewhat apart.
  • the bracket 12 is then placed over the stones at certain intervals so that they retain their position when filling and compacting the bituminous mass 11.
  • the earth building material 16 is installed again. This process is repeated until the 'crown of the dam is reached.
  • the elastic band 5 or the mastic mass placed horizontally between the composite stones serves to compensate for the settling that occurs, with mastic being particularly suitable.
  • the composite blocks 3 have a height of approximately 20 cm, which corresponds to the height of the respective applied layer.
  • Composite stones are advantageously made in a length of approx. 2 m, which makes their handling possible with simple laying devices.
  • the composite blocks thus form a formwork for the internal bituminous mass and at the same time function as an outer protective layer and braking zone. Because these composite stones in exactly defined distance can be installed, this distance only needs to be kept as large as is necessary for a sufficient sealing effect. Compared to the known manufacture of the core seals, material savings of over 20% can be achieved here.
  • the air-side composite blocks can be provided with an external filter plate 4, which drains any penetrating water downwards, so that this can be collected in a channel and discharged.
  • the advantages of a core seal according to the invention consist in the saving of cost-intensive materials by reducing the cross-section and, if necessary, by saving the transition zones made of natural stone material, saving expensive equipment and a much more favorable workflow for smaller work surfaces. Above all, uniform paving thickness and clean seam connections between the individual bituminous layers are obtained.

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Abstract

Kerndichtungen in Dammbauwerken, insbesondere bei Talsperren, bestehend aus bituminösen Schichten (11), die in heißem Zustand auf die jeweils vorgefertigte Schicht aufgebracht werden. Um diese Kerndichtung kostengünstig und mit einem geringen Maschinenpark zu erstellen, wird die Kerndichtung aus zwei mit Abstand einander gegenüberliegenden und aus übereinandergeschichteten Verbundsteinen (3) bestehenden Wänden hergestellt, zwischen denen die Dichtungsmasse eingefüllt und verdichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kerndichtung in Dammbauwerken, insbesondere für Talsperren, mit bituminöser Dichtung, die aus zwei mit Abstand einander gegenüberliegenden und aus aufeinandergeschichteten Steinen bestehenden Wänden gebildet ist, zwischen denen die Dichtungsmasse eingefüllt und verdichtet ist.
  • Bei Dammbauwerken der vorstehend genannten Art besteht der Damm aus einer Erdschüttung, wobei zur Dichtung eine bituminöse Kernschicht eingebracht wird. Diese Kernschicht wird auf einer auf der Sohle gefertigten Herdmauer aufgebracht und in Schichten von Höhen von ungefähr 20 cm mit Fertigern aufgebracht. Die Breite dieser bituminösen Kernschicht beträgt in der Regel 50 - 60 cm. Seitlich der Kernschicht wird je eine Schicht aus Übergangsschotter aufgebracht, die in der Regel etwa 1,20 m jeweils beträgt. Kernschicht und die beiden Schotterschichten haben somit eine Breite von etwa 3 m. Die bituminöse Kernschicht wird von einem Fertiger in einem Arbeitsgang in Höhe von etwa 20 cm aufgebracht, wobei der Fertiger über Ladegeräte mit dem bituminösen Material beladen wird, die seitlich auf der Dammkrone fahren. Des weiteren wird die Schotterschicht mittels weiterer Lader aufgebracht und verdichtet. Seitlich an die Schotterschicht wird dann die Erdschüttung des Dammes aufgebracht. Nach Vervollständigung dieser Arbeiten wird dann die nächste bituminöse Kernschicht aufgebracht, und so fort. Die bituminöse Kernschicht muß vergleichweise stark gehalten werden, da durch die seitlichen Schotterschichten die Toleranzen nicht sehr eng gewählt werden können. Hinzu kommt, daß die bituminöse Schicht in die Schotterschicht eindringt, was einen um etwa 20 % höheren Verbrauch an bituminösem Material bedingt. Bei kleineren Dämmen, bei denen die Dammkrone vergleichsweise klein ist, besteht in der Regel kein ausreichender Platz für die verschiedenen Fertiger und Lader, so daß die Arbeiten nicht gleichzeitig, sondern hintereinander ausgeführt werden müssen. Dies bedeutet einen erheblich höheren Zeitaufwand. Darüber hinaus erfordert die bekannte Art der Herstellung des Kerns in Dammbauwerken einen erheblichen maschinellen Aufwand.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kerndichtung in Dammbauwerken, insbesondere für Talsperren vorzuschlagen, die wesentlich kostengünstiger zu fertigen ist, weniger bituminöse Masse und zu ihrer Erstellung einen geringeren Maschinenpark erfordert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steine aus Verbundsteinen bestehen, die eine Verzahnung mit ihren Nachbarsteinen derart eingehen, daß diese seitlich gegeneinander fixiert gehalten sind und daß die beiden Seitenflächen der Verbundsteine glatt ausgebildet sind und gegenüberliegende Stirnseiten mit Vorsprüngen bzw. entsprechenden Aussparungen versehen sind.
  • Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Kerndichtung erfolgt so, daß zunächst die zwei Reihen Verbundsteine auf die Herdmauer aufgelegt werden, die einen bestimmten Abstand zueinander haben. Die unterste Steinreihe ist in einer entspre- chenden Aussparung der Herdmauer eingesetzt. Diese Steinreihen haben einen definierten Zwischenraum, der mit der bituminösen Kernschicht ausgegossen wird. Anschließend wird die Erdbauschicht seitlich der Verbundsteine bis in die vorbestimmte Höhe aufgebracht. Danach werden zwei neue Verbundsteinreihen aufgesetzt und die Zwischenräume wiederum mit der bituminösen Schicht ausgefüllt und anschließend die Erdbauschicht aufgebaut. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die Dammkrone erreicht ist.
  • Die Verbundsteine weisen glatte Seitenflächen auf und haben Vorsprünge und entsprechende Aussparungen auf gegenüberliegenden Stirnseiten, so daß ein Verbund mit den darüber und darunter liegenden Steinen wie auch gegenüber den seitlich angrenzenden Steinen erhalten wird. Hierdurch ist es möglich, eine genau definierte bituminöse Zwischenschicht herzustellen, wobei sehr enge Toleranzen hierfür eingehalten werden können.
  • Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung können die Verbundsteine an der luftseitigen Außenseite mit einer Filterzone versehen sein, wodurch die Durchsickerungskontrolle sichergestellt ist. Hierdurch ist es möglich, übergangsschichten ganz einzusparen oder aber diese zumindest um 50 % in der Stärke zu reduzieren.
  • Die Verbundsteine werden vorteilhaft in einer Höhe von 20 cm ausgebildet, was der normalen Einbauhöhe pro Schicht entspricht. Die Länge der Verbundsteine beträgt vorteilhaft 2 m, so daß diese Steine noch mit einfachen Hebeeinrichtungen versetzt werden können. Gemäß einer vorteilhaften Aus- bildungsform der Verbundsteine haben diese auf ihrer Oberseite eine dreiecksförmige Aussparung und auf ihrer Unterseite einen entsprechenden dreieck sförmigen Vorsprung. Die gleichen Aussparungen und Vorsprünge sind auf den beiden Stirnseiten des Verbundsteins vorgesehen, so daß dieser allseitig mit seinen benachbarten Steinen einen festen Verbund bildet, was die Festigkeit der lose übereinandergelegten Steine wesentlich erhöht. Beim Versetzen dieser Verbundsteine auf darunter liegende werden diese somit in ihrer unteren Lage durch die keilförmige Aussparung des darunterliegenden Steins geführt. Der obere Rand der Verbundsteine wird vor dem Ausgießen mit einer Klammer fixiert, so daß anschließend die bituminöse Schicht zwischen die Steine gegossen und verdichtet werden kann. Die Einbaukosten einer erfindungsgemößen bituminösen Kernschicht reduzieren sich in etwa auf die Hälfte der Kosten herkömmlicher Kernschichten.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit Beschreibung und Zeichnung hervor.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigen:
    • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kernschicht, teilweise im Schnitt,
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Kernschicht,
    • Fig. 3a und
    • Fig. 3b perspektivische Ansichten der erfindungsgemäßen Verbundsteine und
    • Fig. 4 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kernschicht im Aufbaustadium.
  • In Fig. 1 ist in Seitenansicht und im Schnitt eine Kerndichtung eines Staudammes dargestellt. Die Kerndichtung für Staumauern besteht aus zwei Reihen übereinandergestapelter Verbundsteine 3, die einen definierten Zwischenraum einschließen, der mit einer bituminösen Masse 11 ausgefüllt ist. Seitlich der Kerndichtung wird der Erdbaustoff 16 eingebaut, der in Fig. 1 nicht dargestellt ist.
  • Der Verbundstein für die Herstellung der Kernschicht ist in den Fig. 3a und 3b dargestellt. Der Stein weist zwei glatte Seitenflächen auf, von denen die eine die Außenwand und die andere die Innenwand bildet. Die übrigen vier Seitenflächen weisen entweder dreiecksförmige Aussparungen 7, 9 oder entsprechend ausgebildete Vorsprünge 8, 10 auf. Einander gegenüberliegende Stirnseiten weisen somit wechselseitig Vorsprünge und entsprechende Aussparungen auf. Durch diese Ausbildung der Verbundsteine wird ein allseitiger Verbund der Steine 3 mit sämtlichen benachbarten Verbundsteinen erhalten.
  • Auf der Herdmauer, die auf der Talsohle errichtet wird, wird eine Aussparung 2 vorgesehen, die über die gesamte Länge der Herdmauer verläuft. Diese Breite der Ausnehmung entspricht der Anordnung der Verbundsteine, damit diese den vorbestimmten Abstand zur Einbringung der bituminösen Schicht 11 aufweisen. Für die Erstellung der ersten Lage werden somit die Verbundsteine 3, die in diesem Fall die Besonderheit aufweisen, daß deren Unterseiten eben ausgebildet sind, auf die Herdmauer aufgestellt und mit einem Bügel 12, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, auf Abstand gehalten. Der Bügel 12 weist zwei äußere Anschläge 13 auf, die den maximalen Abstand der Verbundsteine 3 zueinander begrenzen. Innere Anschläge 4 dienen zur Fixierung der Verbundsteine bei noch nicht eingefüllter bituminöser Masse 11.
  • Nach dem Einsetzen der beiden Reihen Verbundsteine wird der Zwischenraum zwischen diesen Steinen mit bituminöser Masse 11 ausgefüllt, wobei diese mittels eines Gerätes 15 verdichtet wird. Im Anschluß hieran wird der Erdbaustoff 16 zu beiden Seiten der Verbundsteine eingebaut und in üblicher Art und Weise verdichtet.
  • Nach Einbau der ersten Schicht wird ein durchlaufendes elastisches Band 5 oder eine Mastixmasse in die keilförmige Fuge der Verbundsteine 3 eingelegt, welches die Aufgabe hat, die Verbundsteine etwas auf Abstand zu halten. Anschließend wird wieder der Bügel 12 in bestimmten Abständen der Steine über diese gelegt, damit diese beim Einfüllen und Verdichten der bituminösen Masse 11 ihre Stellung beibehalten. Im Anschluß hieran wird wieder der Erdbaustoff 16 eingebaut. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die'Dammkrone erreicht ist.
  • Das zwischen die Verbundsteine horizontal eingelegte elastische Band 5 oder die Mastixmasse dient dazu, die auftretenden Setzungen auszugleichen, wobei sich insbesondere Mastix gut eignet.
  • Die Verbundsteine 3 haben in etwa eine Höhe von 20 cm, was der Höhe der jeweiligen aufgebrachten Schicht entspricht. Verbundsteine werden vorteilhaft in einer Länge von ca. 2 m ausgeführt, was deren Handhabung mit einfachen Verlegegeräten möglich macht. Die Verbundsteine bilden somit eine Schalung für die innen liegende bituminöse Masse und haben gleichzeitig die Funktion einer äußeren Schutzschicht und Bremszone. Da diese Verbundsteine in genau definiertem Abstand eingebaut werden können, braucht dieser Abstand nur so groß gehalten zu werden, wie es für eine ausreichende Dichtwirkung notwendig ist. Gegenüber der bekannten Herstellung der Kerndichtungen kann hier eine Materialersparnis von über 20 % erreicht werden.
  • Auf den Einbau einer Übergangs/one aus Schotter zu beiden Seiten der bituminösen Masse 11 kann ganz verzichtet werden. Für die Kontrolle von Durchsickerungen können die luftseitigen Verbundsteine mit einer außen liegenden Filterplatte 4 versehen sein, die evtl. durchdringendes Wasser nach unten ableitet, so daß dieses in einem Kanal aufgefangen und abgeführt werden kann.
  • Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Kerndichtung bestehen in der Einsparung von kostenintensiven Materialien durch Querschnittsverminderung und gegebenenfalls durch Einsparung der Übergangszonen aus Natursteinmaterial, Einsparung von aufwendigen Geräten und wesentlich günstigerem Arbeitsablauf bei kleineren Arbeitsflächen. Vor allem wird eine gleichmäßige Einbaustärke und saubere Nahtverbindungen der einzelnen bituminösen Schichten miteinander erhalten.

Claims (7)

1. Kerndichtung in Dammbauwerken, insbesondere für Tal- sperren, mit bituminöser Dichtung, die aus zwei mit Abstand einander gegenüberliegenden und aus aufeinandergeschichteten Steinen bestehenden Wänden gebildet ist, zwischen denen die Dichtungsmasse eingefüllt und verdichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steine aus Verbundsteinen (3) bestehen, die eine Verzahnung mit ihren Nachbarsteinen derart eingehen, daß diese seitlich gegeneinander fixiert gehalten sind und daß die beiden Seitenflächen (6) der Verbundsteine (3) glatt ausgebildet sind und gegenüberliegende Stirnseiten mit Vorsprüngen (8, 10) bzw. entsprechenden Aussparungen (7, 9) versehen sind.
2. Kerndichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (8, 10) und Aussparungen (7, 9) im Querschnitt dreiecksförmig ausgebildet sind.
3. Kerndichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei übereinanderliegenden Verbundsteinen ein flexibles und eine Fuge zwischen den Steinen bildendes Band eingelegt ist.
4. Kerndichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenfläche der Verbundsteine (3) mit einer Filterplatte (4) versehen ist.
5. Kerndichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei übereinanderliegenden Verbundsteinen (3) ein flexibles und eine Fuge zwischen den Steinen bildendes Band eingelegt ist.
6. Kerndichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei übereinanderliegenden Verbundsteinen (3) in die Verzahnung eine Mastix-Masse eingefügt ist.
7. Kerndichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenfläche der Verbundsteine (3) mit einer Filterplatte (4) versehen ist.
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