Wannenförmiges Rückhaltebecken für Oberflächenwasser und Verfahren zu seiner Herstellung

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein wannenförmiges, mit einer Kunststoffdichtungsbahn gedichtetes Becken für die Rückhaltung von Oberflächenwasser in einem Gebiet mit hohem Grundwasserstand, bei dem die Abdichtungssohle unterhalb des Grundwasserspiegels liegt sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Beckens.

Stand der Technik

[0002] Das von Straßen oder sonstigen befestigten Verkehrsflächen ablaufende Wasser gilt rechtlich als Abwasser, das als solches zu behandeln ist. Um den stoßweisen Ablauf von nach einem Regenereignis ablaufendem Oberflächenwasser zu vergleichmäßigen, werden Rückhalte- und/oder Abscheidebecken benützt, die entweder als Becken aus Stahlbeton oder auch als mit Kunststoffdichtungsbahnen abgedichtete, wannenartige Erdbecken ausgeführt werden. Solche Becken dienen zur Speicherung der zulaufenden Wassermengen und zu deren gedrosselter Ableitung in eine Kläranlage oder in einen Vorfluter, als Abscheidebecken auch zur Reinigung des Wassers von Schwebstoffen und abscheidbaren Flüssigkeiten.

[0003] Bei der Anlage von Erdbecken in Gebieten mit hohem Grundwasserstand, wie in Flussauen, an Seeufern oder in der Nähe von Moorgebieten, müssen zur Herstellung besondere Maßnahmen ergriffen werden, um die als Beckendichtung verwendeten Kunststoffdichtungsbahnen im Trockenen verlegen und verschweißen zu können. Dazu muss durch Brunnenanlagen mit Pumpen, gegebenenfalls nach Umschließung der Baustelle mit Spundwänden, der Grundwasserspiegel bis unter die Beckensohle abgesenkt werden.

[0004] Wird ein solches Becken für Wartungsarbeiten entleert, dann muss die Beckendichtung gegen Auftrieb gesichert werden. Dies geschieht meist durch den Einbau dicker Bodenschichten, deren Kubatur noch vergrößert werden muss, weil das Material sich im Wasser befindet, dadurch unter Auftrieb steht und deshalb erheblich leichter ist als in trockenem Zustand. Dies bedingt den teuren Aushub einer großen Menge nassen Bodens, der meist beseitigt werden muss. Als Ersatzboden müssen Kiese geliefert werden. Bei Unfällen mit Chemikalien oder mit kontaminiertem Löschwasser nach Fahrzeugbränden werden solche lediglich als Ballast dienenden Bodenschichten verunreinigt; sie müssen dann mit hohen Kosten als Sondermüll beseitigt werden. Auch bei der Entleerung des Beckens für Wartungsarbeiten muss der Grundwasserspiegel immer bis auf die Höhe der Abdichtungssohle abgesenkt werden.

Aufgabe der Erfindung

[0005] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um den arbeits- und kostenmäßigen Aufwand sowohl für die Errichtung, als auch für die Wartung eines solchen Erdbeckens zu verringern.

Darstellung der Erfindung

[0006] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein wannenförmiges Rückhaltebecken gemäß Anspruch 1 gelöst.

[0007] Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Beckens ist in Anspruch 7 angegeben.

[0008] Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

[0009] Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Ballastierung der Beckenabdichtung zur Verhinderung gegen die Wirkungen des Auftriebs durch das Grundwasser bei leerem Becken nicht innerhalb, sondern unterhalb des eigentlichen Beckens in einer ebenfalls gegenüber dem Grundwasser gedichteten Wanne anzuordnen. Das zur Füllung dieser Wanne verwendete Ballastmaterial ist so einerseits durch die Abdichtung gegenüber dem Grundwasser und andererseits durch die eigentliche Beckendichtung wie in einem Kissen eingeschlossen, so dass es trocken bleibt und seine Funktion als Ballast nicht verliert. Dadurch braucht keine Abminderung für Auftrieb angesetzt zu werden, wodurch sich für diesen Bereich die erforderliche Aushubtiefe deutlich verringert. Schließlich kann die Ballastschüttung nicht durch etwa kontaminiertes Oberflächenwasser verunreinigt werden.

[0010] Bei einem Erdbecken der eingangs angegebenen Art ist es zwar schon bekannt geworden, die Beckendichtung als Doppeldichtung aus zwei Kunststoffbahnen mit einer Zwischenschicht aus einem durchlässigen Material auszubilden, wobei in der Zwischenschicht ein System von Rohrleitungen mit selbststartenden Pumpen installiert ist, die zur Regelung einer Flüssigkeitsströmung entweder aus dem äußeren oder dem inneren Bereich des Beckens dienen (US-A 5 080 528). Die innere Dichtungsbahn ist in üblicher Weise durch eine Lehmschicht als mechanischer Schutz abgedeckt, was bei Becken in Gebieten mit hohem Grundwasserstand zu den eingangs beschriebenen Nachteilen führt.

[0011] Die Erfindung eröffnet eine weitere, sehr vorteilhafte Möglichkeit zur Herstellung eines solchen Beckens, nämlich unter Verzicht auf eine Absenkung des Grundwasserspiegels. So ist es ohne weiteres möglich, den Aushub für das Becken und die unterhalb des Beckens befindliche Wanne für die Ballastschüttung unter Wasser vorzunehmen, die Kunststoffdichtungsbahn für die Abdichtung der Wanne gegenüber dem Grundwasser über der wassergefüllten Baugrube auszulegen und sie durch fortlaufende Schüttung des Ballastmaterials unter Verdrängung des die Baugrube füllenden Wassers abzusenken. Das Profil des herzustellenden Beckens wird dann in der Ballastschüttung ausgeformt, so dass die eigentliche Beckendichtung im Trockenen verlegt und eingebaut werden kann.

[0012] Die Erfindung eröffnet aber noch einen weiteren Vorteil, nämlich dann, wenn als Füllmaterial für die Ballastschüttung zur Auftriebssicherung Schlacke aus Elektrostahlwerken, sogenannte Elektroofenschlacke mit einer Wichte größer 30 kN/m³ verwendet wird. Elektroofenschlacke enthält etwa 30 bis 35 % Eisen und ist deshalb sehr schwer. Infolge dieser Zusammensetzung hat dieses Material eine um 50 % höhere Einbaudichte als mineralisches Material. Daraus resultiert als Vorteil, dass die erforderlichen Aushubmengen gegenüber einer herkömmlichen Ballastierung aus mineralischem Material beträchtlich reduziert werden können; es wird hierdurch etwa ein Drittel der sonst notwendigen Aushubtiefe eingespart.

Beschreibung der Zeichnung

[0013] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1

einen Schnitt durch ein Rückhaltebecken nach der Erfindung und

Fig. 2

einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab.

[0014] Zur Errichtung des in Fig. 1 in einem Querschnitt dargestellten Rückhaltebeckens 1 wird zunächst eine über die spätere Beckengröße hinausgehende Fläche mit geometrisch einfacher Form etwa 1 bis 2 m über die planmäßige Beckensohle 2 hinaus ausgehoben, so dass eine Wanne 3 mit einer Sohle 4 und Böschungen 5 entsteht, deren Oberflächen geglättet werden. Der hierdurch entstandene Aushubraum 6 füllt sich bis zum natürlichen Grundwasserspiegel 7 mit Wasser auf. Auf die Böschungen 5 werden vorsorglich Sickerrohre ausgelegt und Saugschläuche für Pumpen vorgesehen.

[0015] Im nächsten Schritt wird eine werkseitig oder neben dem zu erstellenden Becken 1 hergestellte Abdichtungsplane 8 aus flexiblen, miteinander verschweißten Kunststoffdichtungsbahnen über den Aushubraum 6 gezogen und provisorisch gesichert. Anschließend wird eine Schutzschicht 9, z.B. eine Faservliesmatte aus miteinander vernähten Einzelbahnen, über die bereits verlegte Dichtungsplane 8 gezogen. Im Bereich der Wannensohle 4 können noch Stabilisierungselemente 10 ausgelegt werden, die beim nachfolgenden Aufbringen der Ballastschüttung 11 ein Abrutschen der ersten Ballastschicht verhindern (Fig. 2).

[0016] Anschließend wird mit einem Bagger, der einen Ausleger mit entsprechender Reichweite besitzt, die Ballastschicht 11 zunächst auf der Aushubsohle 4 und sodann entlang der Böschungen 5 eingebaut. Das durch die fortschreitende Ballastierung verdrängte Grundwasser drückt sich bei einem Untergrund aus rolligem Material nach außen; bei einem Untergrund aus bindigem Material wird es von Pumpen durch die vorher unterhalb der Abdichtungsplane 8 verlegten Sickerrohre abgesaugt und in einen Vorfluter geleitet. Liegt die Abdichtungsplane 8 unter dem Gewicht der Ballastschüttung 11 vollflächig auf dem Untergrund 4, 5 auf, können die Pumpen abgeschaltet und entfernt werden.

[0017] Zwischen dem Tiefpunkt der Abdichtungsplane 8 und dem Beckenrand wird im Bereich eines Wartungs- und Kontrollschachtes 12 entlang der Böschung ein geschlossenes Rohr 13 verlegt und außerhalb der Abdichtungsplane 8 zunächst provisorisch befestigt; es dient gegebenenfalls zur Absaugung von etwa in die Ballastschüttung 11 eingedrungenem Wasser. Ein zweites kurzes Rohrstück 14 dient der Belüftung der Ballastschüttung 11, vor allem dann, wenn Wasser abgesaugt wird.

[0018] Das Zulaufrohr 15 zum Becken sowie das Auslaufrohr 16 werden oberhalb des Grundwasserspiegels 7 durch die Abdichtungsplane 8 geführt und in an sich bekannter Weise gedichtet. In den Böschungsflächen 5 können hierzu um die Rohrleitungen herum Betonkragen hergestellt und die Oberflächen geglättet werden. Auf diesen Oberflächen wird die Abdichtungsplane 8 in an sich bekannter Weise mit Klemmschienen und Dichtungsband befestigt.

[0019] Etwa 2 m außerhalb des Beckenrandes wird der Außenrand der Abdichtungsplane 8 in einem Ankergraben 17 verlegt, der anschließend verfüllt und das Füllmaterial verdichtet wird. Zwischen dem Ankergraben 17 und dem Rand der Aushubwanne 4 ist ein umlaufender Wall 18 angeordnet, der etwa 15 cm höher sein soll als der rückwärtige Rand der Abdichtungsplane 8 im Ankergraben 17. Damit wird vermieden, dass aufgestautes Wasser etwa aus dem Gelände unter die Beckendichtung 20 sickern kann.

[0020] Anschließend wird mit zusätzlichem Schüttmaterial die gewünschte Form des Rückhaltebeckens 1 hergestellt und zur Egalisierung der Flächen mit gleichartigem Sandmaterial abgedeckt. Auf die Sandschicht wird dann als untere Schutzschicht 19 für die Beckendichtung eine Faservliesmatte mit 500 g/m² Flächengewicht verlegt.

[0021] Anschließend erfolgt der Einbau der Beckendichtung 20. Sie besteht zweckmäßig ebenfalls aus miteinander verschweißten Kunststoffdichtungsbahnen aus modifiziertem Polyethylen oder thermoplastischen Olefinen, die eine ausreichende Beständigkeit gegen die im Straßenabwasser nach Unfällen vorkommenden Chemikalien besitzen. Die Beckendichtung 20 wird an die Rohrleitungen des Zu-und Ablaufs 15 bzw. 16 dicht angeschlossen. Anschließend wird außerhalb des Beckens 1 ein Kontroll- und Wartungsschacht 12 für den Ablauf erstellt. An diesen werden das Entwässerungsrohr 13 sowie das Belüftungsrohr 14 der Ballastschicht 11 angeschlossen.

[0022] Die Kunststoffdichtungsbahn der Beckendichtung 20 wird mit der Abdichtungsplane 8 hinter dem umlaufenden Erdwall 18 am Beckenrand durch Handschweißung verschweißt (21), um den Zutritt von Sickerwasser zu verhindern.

[0023] Die Beckendichtung 20 des Rückhaltebeckens 1 wird zur Beckenseite hin in an sich bekannter Weise durch Faservliesmatten 22 gegen Beschädigung durch Abrieb oder scharfkantige Steine geschützt. Darüber kann eine Krallmatte 23 zur Stabilisierung der Bodenandeckung 24 zumindest im Bereich der Böschungen verlegt werden. Auf der Beckensohle 2 wird als Schutz gegen die mechanische Beanspruchung bei Wartungsarbeiten eine etwa 10 cm dicke Betonschicht 25 in eine wabenartige, als Schalung dienende Matte eingebaut. Schließlich werden die Böschungen mit einer etwa 10 bis 15 cm dicken Bodenschicht 24 bedeckt und anschließend begrünt.

[0024] Der Beckenablauf 16 erfolgt in an sich bekannter Weise über gelochte Rohrleitungen 26, welche mit Filtergeweben und Vliesstoff umhüllt sind und an dichte Rohrleitungen 27 anschließen. Die Rohrleitungen 26 sind in halber Tiefe des Beckens 1 auf Kunststoffstützen montiert; sie können so von allen Seiten angeströmt werden, wodurch sich die Fließgeschwindigkeit im Becken verringert und damit dem Schlammrückhalt dient.

[0025] Diese Konstruktion kann ohne großen Aufwand gewartet werden; im Schadensfall sind nur geringe Mengen kontaminierten Materials zu entsorgen.

Ansprüche

1. Wannenförmiges, mit einer Kunststoffdichtungsbahn gedichtetes Becken (1) für die Rückhaltung von Oberflächenwasser in einem Gebiet mit hohem Grundwasserstand,
bei dem die Abdichtungssohle unterhalb des Grundwasserspiegels liegt und bei dem gegen die Wirkungen des Auftriebs auf die Beckenabdichtung durch das Grundwasser bei leerem Becken eine Ballastierung vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ballastierung aus einer Schüttung (11) aus Elektroofenschlacke besteht, die unterhalb des Beckens (1) in einer ihrerseits durch eine Abdichtungsplane (8) gegenüber dem Grundwasser abgedichteten Wanne (3) angeordnet ist und dass
die Abdichtungsplane (8) für die Abdichtung der Wanne (3) sowie eine Beckendichtung (20) des Beckens (1) an den Rändern unter Einschluss des Ballastmaterials dicht miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind.

2. Wannenförmiges Becken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Abdichtungplane (8) in einem außerhalb des Beckens verlaufenden Ankergraben (17) angeordnet sind.

3. Wannenförmiges Becken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ankergraben (17) und dem Rand der Wanne (3) ein umlaufender Wall (18) angeordnet ist, über den die Abdichtungsplane (8) verläuft.

4. Wannenförmiges Becken nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungsplane (8) für die Abdichtung der Wanne (3) und die Beckendichtungs (20) des Beckens (1) im Bereich des Walles (18) miteinander verbunden sind.

5. Verfahren zum Herstellen eines Rückhaltebeckens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- die Baugrube (6) für das zu errichtende Rückhaltebecken (1) wird ohne Umschließung oder Absenkung des Grundwasserspiegels (7) ausgehoben,

- über die Aushubfläche (4, 5) wird eine Abdichtungsplane (8) als Bodendichtung gelegt und mit Ballastmaterial (11) bestehend aus einer Schüttung aus Electroofenschlacke beschüttet, bis sie unter Verdrängung des in der Baugrube befindlichen Wassers auf die Aushubsohle (4) abgesunken ist,

- in der Oberfläche des Ballastmaterials (11) wird das Profil des zu errichtenden Rückhaltebeckens (1) ausgeformt,

- über die Oberfläche des Ballastmaterials (11) wird eine Dichtungsbahn als Beckendichtung (20) gelegt

- die Außenränder der Abdichtungsplane (8) und der Beckendichtung (20) werden - unter Einschluss des Ballastmaterials (11) - dicht miteinander verbunden, insbesondere verschweißt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Bodendichtungsbahn (8) zumindest im Bereich der Beckensohle (4) Stabilisierungselemente (10) zur Fixierung des Ballastmaterials (11) aufgelegt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Beckensohle (2) und/oder die geböschten Seitenwände des Beckens (1) eine Schutz- und/oder Ballastschicht aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutz-und/oder Ballastschicht im Bereich der Beckensohle (2) aus einer Betonplatte (25) besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutz-und/oder Ballastschicht im Bereich der geböschten Wände aus Bodenmaterial (24) besteht.

Claims

1. A trench-shaped basin sealed with a plastics membrane for retaining surface water in an area with a high ground-water level,
in which the sealing bed is situated below the ground-water table and in which ballast material is provided against the actions of the uplift on the basin seal caused by the ground water when the basin is empty,
characterised in that
the ballast material consists of a filling (11) of electric furnace clinker, which is disposed under the basin (1) in a trench (3) which, in turn, is sealed with respect to the ground water by a sealing tarpaulin (8), and in that
the sealing tarpaulin (8) for the sealing of the trench (3) and a basin seal (20) of the basin (1) are fluidtightly joined together at the edges, in particular welded, with inclusion of the ballast material.

2. A trench-shaped basin according to Claim 1, characterised in that the edges of the sealing tarpaulin (8) are disposed in an anchor ditch (17) extending outside the basin.

3. A trench-shaped basin according to Claim 2, characterised in that a circumferential barrier (18), over which the sealing tarpaulin (8) extends, is disposed between the anchor ditch (17) and the edge of the trench (3).

4. A trench-shaped basin according to Claim 3, characterised in that the sealing tarpaulin (8) for sealing the trench (3) and the basin seal (20) of the basin (1) are joined together in the vicinity of the barrier (18).

5. A method of constructing a retention basin according to Claims 1 to 4, characterised by the following method steps:

- the excavation (6) for the retention basin (1) to be constructed is excavated without enclosing or lowering the ground-water table (7),

- a sealing tarpaulin (8) is laid over the excavated area (4,5) as a ground seal and covered with ballast material (11), consisting of a filling of electric furnace clinker, until it has sunken down to the excavation bed (4) while displacing the water situated in the excavation (6),

- the profile of the retention basin (1) to be constructed is formed in the surface of the ballast material (11),

- a sealing membrane is laid as a basin seal (20) over the surface of the ballast material (11),

- the outer edges of the sealing tarpaulin (8) and the basin seal (20) are fluidtightly joined together, in particular welded, with inclusion of the ballast material (11).

6. A method according to Claim 5, characterised in that stabilising elements (10) for fixing the ballast material (11) are laid on the ground-sealing membrane (8) at least in the vicinity of the basin bed (4).

7. A method according to any one of Claims 5 to 6, characterised in that a protective and/or ballast layer is applied to the basin bed (2) and/or the sloping side walls of the basin (1).

8. A method according to Claim 7, characterised in that the protective and/or ballast layer comprises a concrete slab (25) in the vicinity of the basin bed (2).

9. A method according to Claim 8, characterised in that the protective and/or ballast layer comprises soil material (24) in the vicinity of the sloping walls.

Revendications

1. Bassin (1) de retenue des eaux de surface en forme de cuvelage, étanché par une bande d'étanchéité en matière plastique, dans une région avec une nappe phréatique à niveau élevé,
dans lequel la semelle d'étanchement est située en dessous du niveau de la nappe phréatique et
dans lequel un lestage est prévu contre les effets de la poussée verticale exercée par les eaux souterraines sur le système d'étanchement du bassin lorsque celui-ci est vide,
caractérisé en ce que
le lestage est formé par un remblai (11), qui contient des scories de four électrique et qui est disposé en dessous du bassin (1) dans un cuvelage (3) qui, pour sa part, est étanché contre les eaux souterraines par une bâche d'étanchéité (8), et en ce que
la bâche d'étanchéité (8) pour l'étanchement du cuvelage (3), ainsi qu'un système d'étanchement (20) du bassin (1) sont assemblés, en particulier soudés, de manière étanche l'un à l'autre au niveau des bords en incluant le matériau du lestage.

2. Bassin en forme de cuvelage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords de la bâche d'étanchéité (8) sont disposés dans un fossé d'ancrage (17) qui est réalisé en dehors du bassin.

3. Bassin en forme de cuvelage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une enceinte (18) périphérique, au-dessus de laquelle passe la bâche d'étanchéité (8), est disposée entre le fossé d'ancrage (17) et le bord du cuvelage (3).

4. Bassin en forme de cuvelage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bâche d'étanchéité (8) pour l'étanchement du cuvelage (3) et le système d'étanchement (20) du bassin (1) sont assemblés l'un à l'autre dans la zone de l'enceinte (18).

5. Procédé de réalisation d'un bassin de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par les étapes suivantes :

- la fouille (6) pour le bassin de retenue (1) à construire est excavée sans confinement ou abaissement du niveau de la nappe phréatique (7),

- une bâche d'étanchéité (8) formant un système d'étanchement par rapport au sol est posée sur la surface de l'excavation (4, 5) et reçoit un matériau de lestage (11), formé par un remblai de scories de four électrique, jusqu'à ce qu'elle s'affaisse sur la semelle de l'excavation (4) moyennant le refoulement de l'eau contenue dans la fouille,

- le profil du bassin de retenue (1) à construire est formé dans la surface du matériau de lestage (11),

- une bande d'étanchement formant le système d'étanchement du bassin (20) est posée sur la surface du matériau de lestage (11),

- la bâche d'étanchéité (8) et le système d'étanchement du bassin (20) sont assemblés, en particulier soudés, de manière étanche l'un à l'autre au niveau des bords en incluant le matériau du lestage (11).

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que des éléments de stabilisation (10), destinés à fixer le matériau de lestage (11), sont posés sur la bâche d'étanchéité (8) au moins dans la zone de la semelle du bassin (2).

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce qu'une couche de protection et/ou couche de lestage est déposée sur la semelle du bassin (2) et/ou les parois latérales talutées du bassin (1).

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche de protection et/ou couche de lestage dans la zone de la semelle du bassin (2) est formée par une plaque en béton (25).

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche de protection et/ou couche de lestage dans la zone des parois latérales talutées est formée par un matériau du sol (24).

Zeichnung