Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von parallel zueinander verlaufenden
Injektionskörpern im Boden.
[0002] Das Injizieren von Stoffen unter einem hohen Druck in den Boden dient verschiedenen
Anwendungszwecken, die sich grob in zwei verschiedene Gruppen unterteilen lassen.
Die erste Gruppe beinhaltet Verfahren, bei denen der Injektionsmitteleinbau bestimmte
Stoffe, wie Wasser oder flüssige Chemikalien, eine verminderte Durchlässigkeit bewirkt.
Diese Verfahren lassen sich daher unter dem Begriff "Abdichtungsmaßnahmen" zusammenfassen.
Die zweite Gruppe von Verfahren verwendet Injektionsmittel, die als schwache bis starke
Bindemittel fungieren und somit verdichtend oder verstärkend wirken. Diese Verfahren
dienen allgemein dazu, die Festigkeit in definierten Bereichen des Erdreichs zu erhöhen,
wodurch z.B. Baugrundverbesserungen, Einsturzvermeidungen oder Hangsicherungen erreicht
werden können.
[0003] Allen genannten Verfahren ist gemeinsam, daß die von einer Bohrung aus durchgeführten
Injektionen nur eine geringe Reichweite, d.h. Wirkungstiefe in das die Bohrung umgebende
Erdreich, von in der Regel weniger als drei bis vier Metern besitzen.
[0004] Da eine mit einem einzelnen derartigen Injektionskörper erzeugte Maßnahme nur eine
örtlich begrenzte Abdichtung oder Verdichtung und Stabilisierung des Bodens mit sich
bringen würde, sind in der Regel eine große Anzahl von Injektionskörpern notwendig,
wobei insbesondere im Bereich der Abdichtungsmaßnahmen erforderlich ist, daß sich
die gebildeten Injektionskörper vollständig überlappen, damit im Bereich einer aus
einer Vielzahl von Injektionskörpern gebildeten Sperrschicht keine durchlässigen Stellen
verbleiben.
Stand der Technik
[0005] Die internationale Anwendung WO 94/25688 beschreibt ein Verfahren zur Abdichtung
von Bodenkörpern, insbesondere einer Deponie, von Altablagerungen, Rohrleitungen oder
auch zu erstellenden Baugruben, bei dem mittels eines voll verlaufsgesteuerten Bohrverfahrens
von der Oberfläche außerhalb des abzudichtenden Bodenkörpers aus eine Vielzahl von
Bohrungen unter dem Bodenkörper vorangetrieben werden und dabei der Dichtstoff in
den umliegenden Bodenbereich injiziert wird. Je nach dem verwendeten ferngelenkten
Bohrkopf und der Geometrie der daran befindlichen Düsen zum Injizieren des Dichtstoffes
lassen sich verschiedene Geometrien von Dichtkörpern erzeugen. Es wird jeweils darauf
geachtet, die einzelnen Bohrungen im wesentlichen parallel zueinander auszuführen,
wobei der Abstand zwischen den einzelnen Bohrungen so gewählt werden muß, daß sich
die Injektionskörper überlappen und somit eine Sperrschicht erzeugen, die keine unbehandelten
Bereiche mit höherer Durchlässigkeit besitzt.
[0006] Als Dichtstoff wird z.B. eine Wachsemulsion, ein Polymersilikat, Wasserglas, Wachs,
Harz oder eine Bindemittelemulsion in Mischung mit einem der genannten Dichtstoffe
verwendet. Die Länge der Hochdruckinjektionsbohrung beträgt bis zu 1500 Meter und
die Tiefe bis zu 300 Meter.
[0007] Aufgrund einer Ortungsgenauigkeit von +/- 2 % der Bohrtiefe und einer Reichweite
der Injektion von 1 bis 4 Metern lassen sich bei sehr tiefen Bohrungen dichte Sperrschichten
nicht mehr mit absoluter Lagesicherheit erzeugen und müssen beispielsweise bei Tiefen
von ca. 50 Meter mit einer Ortungsgenauigkeit von +/- 1 Meter die jeweiligen Injektionsbohrungen
in einem engen gegenseitigen Abstand zueinander angeordnet werden, damit eine Überlappung
zwischen den benachbarten Injektionskörpern sichergestellt ist. Zudem läßt sich das
Ergebnis einer durchgeführten Hochdruckinjektion nicht überprüfen, ohne daß an der
betreffenden Stelle Aufgrabungen durchgeführt werden.
[0008] Andere in der Technik bekannte Verfahren, bei denen parallel und überlappend zueinander
angeordnete Injektionskörper gezielt erzeugt werden, sind Hangverbaumaßnahmen, die
zur Sicherung eines rutschgefährdeten Hanges mit Hilfe aushärtender oder bodenverfestigender
Injektionsmittel dienen, aber auch Anwendungen im Tunnelbau, wobei noch im Bereich
vor dem bereits ausgeführten Tunnelausbruch d.h. vor der Ortsbrust in Längsrichtung
des Tunnels verlaufende, verfestigende Injektionskörper überlappend hergestellt werden.
Auch bei dieser Maßnahme einer vorauseilenden Firstsicherung werden die Injektionsmittel
aus im wesentlichen parallel zueinander erzeugten Bohrungen in den umgebenden Bodenbereich
injiziert und ist der Erfolg der Verfestigungsmaßnahme nicht zuletzt auch von den
zielgerichteten, jeweils parallel zueinander geführten Bohrungen entlang des geplanten
Trassenverlaufs abhängig.
Darstellung der Erfindung
[0009] Es ist das der Erfindung zugrundeliegende Problem (Aufgabe), ein Verfahren vorzuschlagen,
das gewünschte Geometrien von Injektionskörpern im Erdreich sicherstellt.
[0010] Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Eine aus vielen nebeneinander angeordneten Injektionskörpern im Erdreich
gebildete Sperrschicht ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 15 beschrieben.
[0011] Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, während oder vor dem Injizieren unter erhöhtem
Druck eines Injektionsmittels in ein Bohrloch ein elektrisch leitendes Führungskabel
in und durch das Bohrloch einzuziehen. Hierdurch kann um das elektrisch leitende Führungskabel
ein Magnetfeld erzeugt werden, das zur Steuerung eines lenkbaren Bohrkopfes in einer
parallel dazu verlaufenden Bohrung verwendet werden kann. Hierdurch läßt sich der
gewünschte Injektionskörper erzeugen und gleichzeitig lassen sich Vorkehrungen treffen,
damit der Abstand der parallel hierzu durchzuführenden Bohrungen mit möglichst großer
Genauigkeit eingehalten werden kann und somit auch die Lage der Injektionskörper zueinander
mit großer Genauigkeit vorgegeben werden kann. Anstelle eines elektrisch leitenden
Führungskabels kann ein leeres Bohrgestänge selbst zu einem Leitkabel umfunktioniert
werden, indem eine Stromquelle angelegt wird. Diese Vorgehensweise empfiehlt sich
immer dann, wenn das Einziehen eines Kabels zu aufwendig oder in der gegebenen Situation
zu umständlich ist.
[0012] Werden eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Injektionskörpern erzeugt, wobei
sich jeweils nebeneinander angeordnete Injektionskörper überlappen, so bildet sich
eine durchgängige Sperrschicht unter der Erdoberfläche.
[0013] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die übrigen Ansprüche gekennzeichnet.
[0014] So wird nach einem bevorzugten Verfahren das Magnetfeld um das elektrisch leitende
Führungskabel dadurch erzeugt, daß dieses mit einer Stromquelle verbunden wird. Hierdurch
läßt sich ein genau definiertes Magnetfeld erzeugen, das zur Steuerung eines lenkbaren
Bohrkopfes, der mit geeigneten Sensoren und Meßinstrumenten versehen ist, verwendet
werden kann.
[0015] In der US-amerikanischen Patentschrift 5,515,931 wird die Verwendung eines Magnetfeldes
um ein Führungskabel zur Steuerung eines lenkbaren Bohrkopfes offenbart. Als Anwendungsfälle
für das darin beschriebene Parallelbohrsystem, auf das hierin bezug genommen wird,
sind zum einen das Ausführen einer Flußunterdükerung, bei der der Bohrkopf von der
Oberfläche nicht einer Steuerung zugänglich ist, wie auch das Einziehen von parallel
zueinander verlaufenden Kühlleitungen im Erdreich genannt, mit Hilfe derer eine Vereisung
des umgebenden Bodens bewirkt werden kann.
[0016] Vorteilhafterweise wird das Einziehen eines elektrisch leitenden Führungskabels in
und durch das Bohrloch und das Injizieren unter erhöhtem Druck eines Injektionsmittels
in das Bohrloch und das umgebende Bodengefüge gleichzeitig durchgeführt. Hierdurch
läßt sich die Zeitdauer des Verfahrens verringern. Ebenso läßt sich eine Vereinfachung
vorteilhafterweise erzielen, daß das Einziehen eines elektrisch leitenden Führungskabels
in und durch das Bohrloch gleichzeitig mit dem Bohren des Bohrloches ausgeführt wird.
[0017] Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand zwischen den Bohrungen so
gewählt, daß sich die durch das Injizieren von Injektionsmittel gebildeten Injektionskörper
um zwei benachbarte Bohrungen jeweils überlappen. Durch diese Maßnahme läßt sich eine
Schicht erzeugen, die je nach verwendeten Injektionsmittel entweder eine erhöhte Festigkeit
besitzt oder aber eine verringerte Permeabilität für bestimmte Stoffe aufweist oder
beide Eigenschaften in sich vereint. Insbesondere beim Durchführen von Abdichtungsmaßnahmen
ist es von hoher Wichtigkeit, daß eine durchgängige Sperrschicht ohne Unterbrechungen
gebildet wird.
[0018] Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Bohren der jeweils weiteren,
parallelen Bohrlöcher ein weiteres, elektrisch leitendes Führungskabel gleichzeitig
mit dem Injizieren eines Injektionsmittels in das Bohrloch eingeführt. Dieser Verfahrensschritt
ist deshalb vorteilhaft, weil hierdurch jeweils nacheinander durchzuführende Bohrungen
in unmittelbarer Nähe zu einem Führungskabel durchgeführt werden können, um das ein
Magnetfeld zur Steuerung des Bohrkopfes erzeugt werden kann. Je schwächer das Magnetfeld
um ein Führungskabel ist, bzw. je weiter ein das Magnetfeld erzeugendes Führungskabel
entfernt ist, desto geringer wird die Genauigkeit des Verfahrens.
[0019] Indem jeweils ein elektrisch leitendes Führungskabel durch eine Vielzahl weiterer
Bohrungen eingezogen wird, läßt sich jeweils eine besonders hohe Parallelität zwischen
den einzelnen Bohrungen herstellen, indem die weiteren Bohrungen jeweils unter Verwendung
eines Magnetfeldes zur Steuerung eines lenkbaren Bohrkopfes durchgeführt werden.
[0020] Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird eines oder mehrere Sensorkabel durch
das Bohrloch eingezogen. Diese Maßnahme ermöglicht es, daß nicht nur die gewünschte
Geometrie verschiedener Injektionskörper in bezug zueinander, sondern auch die Geometrie
eines einzelnen Injektionskörpers überprüft werden kann.
[0021] Vorteilhafterweise wird ein Leerrohr durch das Bohrloch eingezogen, von dem aus nach
dem Herstellen der Injektionskörper deren Geometrie mit Hilfe von geeigneten Meßsonden,
wie Gamma-Sonden oder einem Bodenradar, erfaßt werden kann.
[0022] Wahlweise können auch Gitterrohrelement oder Stahlelemente in das Bohrloch eingeführt
werden, die eine stützende oder verspannende Wirkung entfalten.
[0023] Vorzugsweise wird sowohl das optionale Einziehen des oder der Sensorkabel wie auch
des Leerrohres gleichzeitig mit dem Einziehen des elektrisch leitenden Führungskabels
durchgeführt. Dies besitzt den Vorteil, daß ein gesonderter Arbeitsschritt entfällt
und das Bereitstellen der zusätzlichen Möglichkeiten einer nachträglichen Überprüfung
nicht durch einen erhöhten Zeitaufwand bei der Durchführung des Verfahrens erkauft
werden muß.
[0024] Vorteilhafterweise wird der lenkbare Bohrkopf vor dem Injizieren unter erhöhtem Druck
eines Injektionsmittels gegen einen Injektionskopf ausgetauscht. Diese Maßnahme ist
selbstverständlich nur dann möglich, wenn es sich um eine Durchgangsbohrung handelt,
die wieder an einer für den Austausch des Bohrkopfes zugänglichen Stelle endet. Die
Verwendung eines Injektionskopfes besitzt den Vorteil, daß sowohl beim Erstellen des
Bohrloches, wie auch anschließend dem Injizieren des Injektionsmittels jeweils eine
auf die jeweilige Aufgabe in bestmöglicher Weise angepaßte Geometrie des Werkzeuges
bereitgestellt werden kann. So können beispielsweise lenkbare Bohrköpfe verwendet
werden, die ebenfalls Hochdruck-Austrittsöffnungen für Wasser besitzen; möglicherweise
sind jedoch davon abweichende Geometrien beim Erstellen von Injektionskörpern erwünscht,
so daß es vorteilhaft ist, diese mit Hilfe eines Injektionskopfes auszuführen, der
speziell für den Anwendungsfall angepaßt ist.
[0025] Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden eine oder mehrere Meßsonden in das
Leerrohr eingeführt, um den hergestellten Injektionskörper zu überprüfen und zu analysieren.
Bei einer Vielzahl von Injektionskörpern ist es von sehr hoher Wichtigkeit, daß das
Verfahren erfolgreich durchgeführt wurde, d.h. entweder nebeneinander angeordnete
Injektionskörper in der gewünschten Weise überlappend hergestellt wurden, oder aber
Injektionskörper aus verfestigenden Materialien keine Schwächungen längs ihres Verlaufes
aufweisen. All diese Fragestellungen können unter Verwendung geeigneter Meßsonden
beantwortet werden.
[0026] Daher zeichnet sich auch die Sperrschicht vorteilhafterweise dadurch aus, daß Sensorkabel
und/oder Leerrohre in einem oder mehreren ausgewählten Bohrlöchern angeordnet sind.
Hierdurch ist zu einem beliebigen, späteren Zeitpunkt eine Überprüfung der gebildeten
Geometrie möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0027] Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben,
in denen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Bohrloches ist, das unter einer Deponie gemäß
einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebohrt wird;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung der Bohrung in Fig. 1 ist, worin das Bohrgestänge teilweise
zurückgezogen wurde und mit einem Führungskabel verbunden ist;
- Fig. 3
- eine Querschnittsansicht eines Bohrloches entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2 ist;
- Fig. 4
- eine schematische, perspektivische Darstellung in teilweisem Schnitt von zwei parallel
zueinander verlaufenden Bohrungen ist, die unter einer Deponie verlaufen;
- Fig. 5
- eine schematische Querschnittsansicht ist, die eine fertiggestellte Bohrung und eine
benachbarte Bohrung während der Injektage darstellt;
- Fig. 6
- eine schematische perspektivische Ansicht einer Deponie mit einer Vielzahl von Bohrungen
ist, die eine Schutzbarriere unter einer Deponie bilden;
- Fig. 7
- eine schematische Darstellung eines Bohrgestänges ist, das beim Bohren der Bohrlöcher
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
- Fig. 8
- eine schematische Darstellung der Steuerungseinrichtung ist, die in dem Bohrgestänge
verwendet wird;
- Fig. 9 und Fig. 10
- schematische Darstellungen des Entfernungsmeßsystems mit dem Führungskabel und Fühler
sind;
- Fig. 11
- eine schematische Ansicht ist, die zeigt, wie ein Führungskabel in einem blinden Bohrloch
verankert wird; und
- Fig. 12
- eine schematische Ansicht eines Tunnels unter Verwendung der Bohrungen gemäß Fig.
11 ist.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0028] Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.
Erstes Ausführungsbeispiel
[0029] Fig. 1 zeigt einen Deponiekörper 10, der z.B. giftige oder grundwassergefährdende
Stoffe 12 oder auch Fässer 14 mit gefährlichen Chemikalien entweder auf der Oberfläche
des Bodens 16 oder unterhalb der Oberfläche enthält. Um die unterhalb des Deponiekörpers
liegenden Schichten zu schützen, wird eine Barriere darunter erstellt, die aus einer
im wesentlichen horizontalen Sperrschicht mit einer geringen Durchlässigkeit besteht.
Diese Schicht wird hergestellt, indem eine Vielzahl von im wesentlichen horizontalen,
parallelen Bohrungen unter dem betreffenden Bodenkörper vorangetrieben werden und
von diesen jeweils ein Dichtstoff in die benachbarten Bodenbereiche injiziert wird.
[0030] Wie in Fig. 1 dargestellt ist, erstreckt sich eine erste Bohrung 18 von einem Eintrittsort
20 an der Oberfläche 22 des Bodens auf einer Seite des Deponiekörpers 10 im wesentlichen
nach unten und dann im wesentlichen horizontal unter dem Deponiekörper und weist dann
eine im wesentlichen nach oben gerichtete Krümmung auf, um an einem Austrittsort 24
wieder an der Oberfläche 22 zu enden. Da eine voll verlaufsgesteuerte Bohrtechnik
zur Anwendung gelangt, kann der in Fig. 1 dargestellte Verlauf der Bohrung selbstverständlich
jede gewünschte, abweichende Geometrie besitzen.
[0031] Das Bohrgestänge wird von einer herkömmlichen Bohreinrichtung 29 aus vorangetrieben,
die an der Oberfläche nahe dem Eintrittsort 20 aufgestellt ist und an der Abschnitte
des Bohrgestänges nach Bedarf während der Bohrung jeweils am bereits bestehenden Bohrgestänge
angesetzt werden. Jeder Abschnitt des Bohrgestänges kann z.B. fünf Meter lang sein,
wobei die Bohrung alle fünf Meter unterbrochen wird, um das Ansetzen eines neuen Abschnittes
am Gestänge zu gestatten. Das Bohrgestänge kann eine herkömmliche Meß- und Regeleinrichtung
nahe dem Bohrkopf 26 besitzen, so daß während der Zeit, in der der Bohrvorgang unterbrochen
wird, Positionsmessungen und Berechnungen durchgeführt werden können und Richtungskontrollsignale
an den Bohrkopf gesandt werden können, um den weiteren Bohrvorgang zu regeln. Herkömmlicherweise
wird von der Bohreinrichtung 29 Wasser, Bohrsuspension oder (verdünntes) Injektionsmittel
unter Druck bereitgestellt und strömt durch das Bohrgestänge 28 zum Bohrkopf 26, wo
das Wasser, die Bohrsuspension, etc. durch geeignete Wasserhochdruckdüsen (nicht dargestellt)
in herkömmlicher Weise austritt und das Erdreich lockert.
[0032] Die erste Bohrung 18 wird vorzugsweise unter Verwendung herkömmlicher Ortungstechniken
gebohrt, wobei ein Sensor mit einem Magnetometer am oder nahe dem Bohrkopf angeordnet
ist, um das Magnetfeld der Erde zu messen. Der Sensor kann ebenfalls Neigungsmesser
umfassen, um die Ausrichtung des Bohrkopfes zu bestimmen. Ausgangssignale von den
Magnetometern und Neigungsmessern werden zur Oberfläche in bekannter Weise z.B. unter
Verwendung eines Kabels (nicht dargestellt), das sich durch das Bohrgestänge 28 erstreckt,
und mittels einer geeigneten Verkabelung 30, die mit den Gerätschaften 31 an der Oberfläche
verbunden ist, übertragen. Diese Gerätschaften 31 umfassen einen Empfänger für die
Entfernungsmessung und einen Rechner zur Berechnung des Ortes des Bohrkopfes 26 und
zur Bestimmung der Richtung des weiteren Bohrvorganges.
[0033] Richtungskontrollsignale werden dann nach unten durch das Kabel übertragen, um Richtungsanweisungen
für den Bohrvorgang zu geben. Die erste Bohrung 18 wird unter dem Deponiekörper 10
mit einer ausreichenden Tiefe gebohrt, um vollständig unter dem Deponiekörper und
unter jeglicher merklichen Anreicherung an gefährlichen Stoffen im Boden unter dem
Deponiekörper hindurchzutreten und durchbricht die Oberfläche am Austrittsort 24.
[0034] Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird, wenn der Bohrkopf den Boden am Austrittsort 24 verläßt,
ein Führungskabel 32 an dem Bohrkopf 26 angebracht und das Bohrgestänge 28 wird dann
durch die erste Bohrung 18 durch die Bohreinrichtung 29 zurückgezogen. Wahlweise kann
auch der Bohrkopf 26 gegen einen Injektionskopf 26' ausgewechselt werden.
[0035] Wenn das Bohrgestänge zurückgezogen wird, wird das Führungskabel 32, z.B. von einer
Rolle 34 in und durch die erste Bohrung 18 gezogen.
[0036] Während der Bohrkopf zurückgezogen wird, wird ein Injektionsmittel unter hohem Druck
in die Bohrung injiziert, während das Führungskabel 32 in die Bohrung eingezogen wird.
Wenn es sich bei dem Injektionsmittel um ein aushärtendes Medium, wie z.B. Zementstaub
handelt, ist das Führungskabel 32 nach dem Aushärten des Injektionskörpers fest in
diesem eingebettet und kann bei einigen Anwendungsfällen einen zusätzlichen Beitrag
zur Festigkeit leisten. Im vorliegenden Fall einer durchzuführenden abdichtenden Schicht
unter einem Deponiekörper werden bevorzugt Injektionsstoffe wie natürlich auftretendes
Montanwachs, welches ein fossiles Pflanzenwachs ist, Montanwachs in Kombination mit
Zement und Bentonit, oder ein anderer geeigneter Dichtstoff verwendet und durch entsprechende
Austrittsöffnungen im Bohrkopf 26 oder Injektionskopf 26' unter hohem Druck in die
erste Bohrung 18 sowie das umgebende Gefüge injiziert, während der Bohrkopf zurückgezogen
wird. Der Injektionsdruck liegt z.B. zwischen 200 und 1000 bar. Sowohl der Vortrieb
wie auch die Injektion beim Zurückziehen kann jeweils mit einem einzigen Bohrkopf
26 durchgeführt werden; es kann jedoch auch nach dem Austreten des Bohrkopfes am Austrittsort
24 dieser gegen einen speziellen Injektionskopf 26' mit speziell angeordneten Austrittsdüsen
für das Injektionsmittel ausgetauscht werden.
[0037] Fig. 3 zeigt eine Ansicht entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2. Der Injektionskopf
26' umfaßt ein Paar von Düsen 40 und 42 auf der Vorderseite 43 des Kopfes, wobei die
Düsen mit einem Winkel von z.B. zwischen 60 und 120 Grad auseinander gerichtet sind.
Der hohe Druck des Injektionsmittels 44 drückt dieses in das Erdreich, wobei je nach
Anzahl und Geometrie der Düsen bzw. Austrittsöffnungen eine Vielzahl verschiedener
Geometrien des Injektagekörpers erzielt werden können. Im vorliegenden Beispiel bilden
sich fächerförmige Strahlen 46 und 47, die bis zu einer Entfernung von z.B. drei Metern
vom Mittelpunkt des Bohrloches 18 reichen. Die Ausrichtung des Injektionskopfes 26'
wird während des Zurückziehens des Bohrgestänges so geregelt, daß die Düsen 40 und
42 im allgemeinen nach außen und nach unten gerichtet sind und bezüglich einer vertikalen
Ebene 48 durch den Mittelpunkt des Bohrloches sich symmetrische Injektionskörper ergeben.
Die Injektion bildet eine Sperrschicht im Boden, die sich nach außen zu jeder Seite
des Bohrloches mit im wesentlichen gleichen Abstand und in Längsrichtung entlang des
Bohrloches vom Austrittsort 24 unter dem Deponiekörper 10 hindurch bis zum Eintrittsort
20 erstreckt.
[0038] Fig. 4 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht der weiteren Vorgehensweise
beim Einbringen parallel zueinander verlaufender Bohrungen. Nach dem vollständigen
Zurückziehen des Bohrgestänges 28 vom ersten Bohrloch 18, wird das Kabel 32 von dem
Bohrkopf 26 oder 26' gelöst und mittels der Leitung 49 mit einem Schalter 50 verbunden,
der die Leitung 49 und somit das Führungskabel 32 mit einer geerdeten 114 Gleichstromquelle
51 oder Niederfrequenzwechselstromquelle mittels der Leitung 51' und/oder mit einem
Entfernungsempfänger 52 mittels einer Leitung 52' verbindet. Das Ende des Kabels am
Austrittsort 24 wird dann mit einer Erdungselektrode verbunden, wie durch Referenzziffer
54 in Fig. 6 dargestellt ist oder über eine Rückleitung (die mit unterbrochenen Linien
als Referenzziffer 55 in Fig. 6 dargestellt ist) mit der Stromquelle 51 verbunden.
Somit erstreckt sich das Führungskabel 32 durch die Bohrung 18, die bereits mit Injektionsmittel
gefüllt ist.
[0039] Um zusätzliche Bohrungen nahe zu und parallel zur ersten Bohrung 18 zu bohren, wird
das Führungskabel 32 in der ersten Bohrung 18 eingesetzt. Zunächst erzeugt der Gleichstrom
oder Wechselstrom niedriger Frequenz, der durch die Quelle 51 bereitgestellt wird,
ein kreisförmiges magnetisches Feld um das Führungskabel 32, das vom Steuerungsfühler
einer nahegelegenen Bohrung aufgenommen werden kann. Dieses Feld wird während des
Bohrens eines benachbarten oder in der Nähe gelegenen Bohrloches verwendet, um den
Ort des Fühlers des Steuerwerkzeuges für das benachbarte Bohrloch relativ zum Führungskabel
zu bestimmen und um die Bohrung zu lenken. Des weiteren wird das Führungskabel 32
ebenfalls verwendet, um Regelsignale zum Fühler des nahegelegenen Steuerungswerkzeuges
zu senden, um das Fühlermeßprogramm zu regeln, z.B. um den Entfernungsmesser des Fühlers
anzuschalten und abzuschalten, wenn Batterieleistung gespart werden soll, um dem Fühler
ein Signal zu übermitteln, damit dieser Daten an die Oberfläche übermittelt oder um
ihm ein Signal zu übermitteln, damit dieser teilweise oder vollständige Informationen
oder ähnliches absendet. Die dritte Funktion des Führungskabels ist es, als eine Antenne
zu dienen, um Entfernungsmessungssignale zu empfangen, die Messungen darstellen, die
durch den Fühler ausgeführt wurden, und die durch den Fühler des Steuerungswerkzeuges
zum Entfernungsempfänger 52 an der Oberfläche gesandt werden sollen.
[0040] Wenn ein nachfolgendes Bohrloch parallel zum anfänglichen, oder Bezugsbohrloch 18,
gebohrt werden soll, wird die Bohreinrichtung 29 zu einem zweiten Eintrittsort, z.B.
dem Ort 60 neben dem Ort 20 bewegt. Wenn parallele Bohrungen ausgeführt werden sollen,
um eine Schicht 46, 47 aus Injektionsstoff zu bilden, muß eine benachbarte Bohrung
62, die vom Ort 60 aus gebohrt wird, vom Bezugsbohrloch einen Abstand r beabstandet
sein. Dieser Abstand r ist geringer als die zweifache, seitliche Erstreckung des Injektionskörpers
46, 47, so daß, wenn Injektionsmittel in die zweite Bohrung injiziert wird, dieses
mit dem in die erste Bohrung injizierten Injektionsmittel überlappen kann, um eine
kontinuierliche Sperrschicht zwischen den Bohrungen zu bilden, wie insbesondere in
Fig. 5 dargestellt ist.
[0041] Der Bohrkopf 26 wird in der in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise betätigt,
um die zweite Bohrung 62 so einzubringen, daß es sich ebenfalls nach unten und unter
dem Deponieort 10 erstreckt und an die Oberfläche an einem Austrittsort 64 auf der
entfernten Seite von der Bohreinrichtung 29 zurückkehrt. Die Richtung der zweiten
Bohrung und ihr Ort relativ zur ersten Bohrung wird sorgfältig und genau gemäß der
vorliegenden Erfindung so geregelt, daß die Bohrungen parallel sind, und insbesondere,
daß sie in einem vorgegebenen, gewünschten Abstand voneinander durchgeführt werden,
um sicherzustellen, daß in der nach dem Ausbilden der Injektionskörper entstehenden
Schicht 46, 47 keine Freiräume verbleiben. Wenn das Bohrloch 62 fertiggestellt worden
ist, wird, wie oben beschrieben wurde, der Bohrkopf gegen einen Injektionskopf ausgetauscht
und ein zweites Führungskabel wird an dem Bohr- bzw. Injektionskopf 26 bzw. 26' angebracht.
Dieses zweite Kabel, das in Fig. 5 mit 32' dargestellt ist, wird durch das Bohrloch
62 gezogen, wenn das Bohrgestänge 28 zurückgezogen wird, während zur selben Zeit das
Injektionsmittel 44' (Fig. 5) in das Bohrloch 62 und in den das Bohrloch umgebenden
Boden injiziert wird, wie in Fig. 5 mit 46' und 47' dargestellt ist. Wenn in der zweiten
Bohrung ebenfalls ein Führungskabel 32' eingezogen wurde, kann dieses nach dem Fertigstellen
des Injektionskörpers wiederum leitend mit einer Stromquelle 51 und einem Entfernungsempfänger
52 verbunden werden.
[0042] Danach wird, wie in Fig. 6 dargestellt ist, ein drittes Bohrloch 70 neben dem und
parallel zum Bohrloch 62 in der gleichen Weise wie das Bohrloch 62 gebohrt, Injektionsmittel
bevorzugt in den Boden injiziert, wenn das Bohrgestänge zurückgezogen wird und gleichzeitig
wiederum ein Führungskabel in die Bohrung eingezogen. Auf diese Weise entsteht eine
durchgängige Sperrschicht unter dem Deponiekörper 10, wenn dieser jeweils mit parallel
zueinander verlaufenden Bohrungen unterfahren wird, wobei die Bohrungen jeweils im
Abstand r zueinander angeordnet sind.
[0043] Wie in den Fig. 4 bis 9 dargestellt ist, wird das Führungskabel 32 und jedes der
nachfolgenden Führungskabel 32' wiederum als ein Bezug zum Lenken der Bohrung benachbarter
Bohrlöcher verwendet, indem ein Gleichstrom von z.B. 10 Ampere durch das Kabel 32
geleitet wird, um ein umgebendes Magnetfeld H zu erzeugen, das durch Pfeile 72 in
Fig. 5 verdeutlicht wird. Die Richtung der Bohrung des Bohrloches 72 wird in Abhängigkeit
von den Messungen dieses Feldes H geregelt, wie oben beschrieben wurde, indem die
Richtung des Bohrkopfes 26 unter der Regelung eines herkömmlichen Bohrlenkwerkzeuges
78, das in einer Bohrregeleinrichtung angeordnet ist, anzupassen. Diese Einrichtung
ist unmittelbar hinter dem Bohrkopf in einem Bereich 28' des Bohrgestänges befestigt,
das von dem Hauptgestänge 28 durch eine Isolierverbindung 80 (siehe Fig. 7 und 8)
getrennt ist. Die Isolierverbindung kann fünf bis zehn Meter vom vorderen Ende oder
der Spitze des Bohrkopfes 26 entfernt angeordnet sein und isoliert elektrisch den
Endbereich 28' des Bohrgestänges von dem Haupt-, oder oberen Bereich des Gestänges.
[0044] Die Bohrreguliereinrichtung 79 empfängt Informationen von der Oberfläche und liefert
Daten aus dem Bohrloch an die Oberfläche. Demgemäß umfaßt die Bohrreguliereinrichtung
79 einen Sensor und einen Regelfühler 81, der zusätzlich zum Bohrlenkwerkzeug 78 einen
Magnetfeldsensor 82 umfaßt, der vorzugsweise ein dreiachsiger Magnetometer zum Messen
der Vektorkomponenten des gesamten statischen Magnetfeldes (einschließlich des erzeugten
Magnetfeldes H) entlang der Orthogonalen X, Y und Z-Achsen umfaßt. Wenn ein Wechselstrom
geringer Frequenz im Führungskabel verwendet wird, wird ein getrennter Wechselstrommagnetometersensor
verwendet. Der Regelfühler 81 umfaßt zusätzlich ein Paar von Neigungsmessern 83 zum
Messen der Richtung des Erdschwerefeldes, um das Bohrgestänge auszurichten, und einen
Regler 116.
[0045] Die Übermittlung der gemessenen Parameter zur Oberfläche wird nach dem Durchlaufen
der entsprechenden Daten eines Analog-Digitalwandlers 84 und eines beigeordneten digitalen
Entfernungsmodulators 86, der phasenmodulierte Ströme mit etwa 200 bis 2.400 Hz erzeugt,
digital übertragen. Zwischen dem Bohrgestänge 28 und dem Bereich 28' am vorderen Ende
des Bohrgestänges werden die Ströme von der Spule 88 auf die zweite Spule 90 übertragen.
Die Spule 90 ist mit dem Bohrgestänge 28 durch die Leitung 92 und mit dem Bohrgestänge
28' durch die Leitung 94 verbunden, so daß im Bohrgestänge 28 durch den Stromfluß
96 ein wechselndes Magnetfeld erzeugt wird, das durch die Feldlinien H2 und durch
Pfeile 98 in Fig. 7 dargestellt ist. Dieses Magnetfeld ist koaxial mit dem Bohrgestänge
28. Das Wechselstrommagnetfeld H2 wird induktiv mit dem benachbarten Führungskabel
32 gekoppelt, wobei das Kabel als eine sekundäre Windung eines Transformators oder
als eine Empfangsantenne wirkt, um eine entsprechende Audiofrequenzspannung V2 zu
erzeugen, die mit Hilfe der Leitung 49, des Schalters 50 und der Leitung 52' dem Entfernungsmesser
52 zugeführt wird. Die empfangenen Signale werden einem Demodulator zugefügt und dessen
Ausgang wiederum in einen geeigneten Computer 100 (Fig. 4) eingespeist, der die digitalisierten
Daten verarbeitet und die notwendigen Berechnungen ausführt, wie beschrieben wird.
Der Computer berechnet von den empfangenen Daten den Abstand und die Richtung des
Fühlers 81 relativ zum Führungskabel 32 und bestimmt, welche Korrekturen, wenn erforderlich,
bezüglich der Bohrrichtung benötigt werden. Die benötigten Bohranweisungen werden
dann zu dem Regelfühler 81 übertragen, damit das Vorlenkwerkzeug 78 entsprechend gesteuert
wird. Somit verwendet der Bohrer die Informationen von dem Regelfühler 81, um das
Bohrloch 62 auf einem Pfad zu halten, der einen konstanten Abstand r (siehe Fig. 5)
von dem Führungskabel 32 beabstandet ist, so daß die beiden Bohrungen innerhalb einer
sehr engen Toleranz parallel zueinander verlaufen.
[0046] In Abhängigkeit von der Stärke des Magnetfeldes H, kann möglicherweise ein drittes
Bohrloch, wie z.B. das Bohrloch 70 in Fig. 6 unter Verwendung des vom Kabel 32 im
Bezugsbohrloch 18 erzeugten Magnetfeldes gebohrt werden, wodurch es nicht notwendig
ist, ein Führungskabel durch das zweite Bohrloch 62 einzuziehen. Je nach Abstand der
einzelnen Bohrlöcher zueinander, der gewünschten Genauigkeit der durchzuführenden
Bohrungen und der Stärke der erzeugten Magnetfelder lassen sich somit verschiedene
Möglichkeiten verwirklichen, bei denen nicht jede Bohrung mit einem Führungskabel
versehen sein muß.
[0047] Wie im US-Patent 5,515,932 beschrieben ist, können durch das periodische Umpolen
der Gleichstromquelle 51 Unregelmäßigkeiten und Störungen im Magnetfeld erkannt und
in geeigneter Weise kompensiert werden. Störungen aufgrund der Ströme 112 im Boden
können dadurch vermieden werden, daß eine Rückleitung 55 (Fig. 6) verwendet wird,
die weit genug vom Führungskabel 32 entfernt ist, so daß sie keine oder nur eine sehr
geringe Wirkung auf das Magnetfeld in dem gerade gebohrten Bohrloch besitzt.
[0048] Durch die Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens kann eine Genauigkeit zwischen
parallel verlaufenden Bohrungen von ± 0,1 m erzielt werden. Dies gestattet es, daß,
bei der Kenntnis der Eindringtiefe der Injektionskörper in das umgebende Erdreich
der Abstand zwischen zwei benachbarten, parallelen Bohrungen so gewählt wird, daß
nur eine geringe Überlappung zwischen den Injektionskörpern besteht. Wie aus Fig.
6 deutlich wird, bedarf es bei dem Ausführungsbeispiel der Abdichtung einer Deponie
einer sehr großen Anzahl von parallel verlaufenden Bohrungen, so daß ein vergrößerter,
optimierter Abstand zwischen den einzelnen, parallel verlaufenden Bohrungen zu einer
merklichen Verringerung der Gesamtzahl an durchzuführenden Bohrungen führt und daher
der Zeit- und Materialaufwand für die durchzuführende Deponieabdichtung deutlich verringert
wird. Der verringerte Materialaufwand entsteht insbesondere dadurch, daß die Gesamtmenge
des verwendeten Injektionsmittels reduziert werden kann. Sind bei einem herkömmlichen
Bohrverfahren zudem größere Abweichungen des Bohrverlaufs von der geplanten Strecke
möglich, so bringt dies zusätzlich die Gefahr mit sich, daß die aus den einzelnen
Injektionskörpern gebildete Sperrschicht nicht vollständig ausgeführt wurde und gefährdende
Stoffe in das darunterliegende Erdreich oder auch Grundwasser gelangen können.
[0049] Fig. 9 und 10 zeigen einen Bohrkopf 132, der nicht nur verwendet wird, um ein Bohrloch
134 zu bohren, sondern auch um ein Führungskabel 136 im Bohrloch anzuordnen. Das Führungskabel
wird innerhalb des hohlen Bohrgestänges 130 angeordnet und mit dem Bohrgestänge am
vorderen Ende desselben, d.h. dem Bohrkopf zugewandten Ende, verbunden. Zum Beispiel
kann das Kabel am Bohrkopf 132 oder der in Fig. 8 dargestellten Regeleinrichtung,
die durch Referenzziffer 142 angedeutet ist, durch eine beliebige, geeignete Befestigung
138 angebracht sein. Das Kabel wird in das Bohrloch 134 während des Bohrens eingezogen.
[0050] Wenn, wie in Fig. 10 dargestellt ist, das Bohrloch fertiggestellt wurde, kann der
Bohrkopf 132 entfernt werden und das Führungskabel 136 an einer Befestigung 140 angebracht
werden, woraufhin das Bohrgestänge 130 aus der Bohrung und von dem bereits eingezogenen
Führungskabel 136 zurückgezogen wird. Auch in diesem letztgenannten Fall ist es möglich,
daß während des Zurückziehens des Bohrgestänges ein Dicht- oder Verfestigungsmittel
in das Erdreich injiziert wird. So könnte beispielsweise der Bohrkopf gegen einen
Injektionskopf ausgewechselt werden oder mit einem Injektionszwischenstück versehen
werden, der eine vorzugsweise mittig angeordnete Durchtrittsöffnung besitzt, durch
die das Führungskabel 136 hindurchtreten kann, so daß das Bohrgestänge mit daran befestigtem
Injektionskopf durch die Bohrung 134 zurückgezogen wird, während das Führungskabel
136 ortsfest in der Bohrung verbleibt.
[0051] Fig. 11 zeigt eine weitere Variante, nach der ein Blindloch 148 gebohrt wird. Wie
dargestellt ist, ist am Bohrkopf 150 das Führungskabel 136 befestigt. Der Bohrkopf
oder vorzugsweise ein vom Bohrkopf lösbarer Befestigungsring (nicht dargestellt) umfaßt
ein Paar schwenkbar befestigter Anker 152 und 154, die normalerweise in den Bohrkopf
geschwenkt sind. Wenn die Bohrung einen vorgewählten Ort bzw. eine vorgewählte Tiefe
erreicht hat, werden die Anker gelöst und nach außen im Boden 156 verklemmt, um den
Bohrkopf oder vorzugsweise einen vom Bohrkopf lösbaren Befestigungsring im Bohrloch
zu fixieren, während der Bohrkopf unter gleichzeitigem Austritt von Injektionsmittel
gemeinsam mit dem Bohrgestänge 130 zurückgezogen werden kann. Auch bei dieser Ausführungsform
besitzt der Bohr- bzw. Injektionskopf eine Öffnung, durch die das im Bohrloch befestigte
Führungskabel 136 hindurchtreten kann.
Zweites Ausführungsbeispiel
[0052] Neben dem oben genannten Anwendungsbereich der Altlastensicherung im Rahmen einer
Deponieabdichtung werden parallel verlaufende Injektionskörper auch für Baugrubensicherungen
eingesetzt. Hierbei wird unterhalb der geplanten Baugrube ebenfalls eine Sperrschicht
erzeugt, die das Eindringen von Grundwasser in eine Baugrube und in den späteren Baukörper
verhindern oder verringern soll. Auch hier müssen eine Vielzahl von parallel zueinander
verlaufenden Bohrungen durchgeführt werden und jeweils ein abdichtendes Injektionsmittel
in die umgebenden Bodenschichten eingebracht werden, wobei sich mit Hilfe einer exakten
Steuerung der jeweiligen Bohrungen eine möglichst gleichmäßige, gerade ausreichende
Überlappung der einzelnen Injektionskörper sicherstellen läßt.
[0053] Eine ähnliche Anwendung findet das Verfahren im Bereich des Wasserbaus, wenn in einem
Dammkörper ein Dichtungskernbereich erzeugt werden soll. Auch hier kommen mehrere,
parallel zueinander verlaufende Injektionskörper zur Anwendung, die, wie im ersten
Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, nebeneinander und parallel zueinander angeordnet
werden. Weil Dämme häufig eine sehr große Länge besitzen, ist das nebeneinander Anordnen
jeweils vertikal verlaufender Bohrungen mit Injektion eines geeigneten Dichtstoffes
sehr aufwendig und entsprechend kostenintensiv. Aus diesem Grund wird bei dem Erzeugen
eines Dichtungskernbereichs im Dämmkörper ebenfalls eine im wesentlichen horizontal
verlaufende, erste Bohrung erzeugt, in die das Führungskabel eingezogen wird und anschließend
die angrenzenden Bohrungen durchgeführt, wobei jeweils wieder Führungskabel eingezogen
werden, um diese Bohrungen als Referenzbohrungen für benachbarte Bohrungen einzusetzen.
Drittes Ausführungsbeispiel
[0054] Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die
Injektionskörper zur Bodenverfestigung eingesetzt werden. Es handelt sich hierbei
um eine vorauseilende Firstsicherung im Verlauf der geplanten Trassenführung eines
Tunnels 164 im Erdreich 160. Noch vor dem Ausführen der Tunnelauffahrung im durch
die durchbrochene Linie 166 dargestellten Bereich werden im Bereich der Tunnelfirste,
d.h. längs des geplanten Trassenverlaufs, verfestigende Injektionskörper erstellt.
Hierzu wird entweder von der Oberfläche 161 oder aber vom Streckenvortrieb der bereits
ausgeführten Tunnelauffahrung aus eine erste Pilotbohrung 148 entlang der geplanten
Tunneltrasse durchgeführt. Je nach den geometrischen und geologischen Gegebenheiten
kann die Bohrung 148 an der Oberfläche 161 enden oder auch, wie anhand von Fig. 11
beschrieben wurde, blind enden. Je nach Anwendungsfall wird das eine oder andere,
oben beschriebene Verfahren verwendet, um ein Führungskabel 136 in der Bohrung 148
anzuordnen und gleichzeitig einen Injektionskörper zu erzeugen, der im vorliegenden
Ausführungsbeispiel bevorzugt ringförmig um die Bohrung 148 herum angeordnet ist.
[0055] Unter Verwendung des Führungskabels 136 zur Steuerung benachbarter Bohrungen, können
weitere Bohrungen im Bereich der Tunnelfirste mit hoher Präzision parallel zur Bohrung
148 ausgeführt werden und jeweils geeignete Injektionskörper erzeugt werden, die zu
einer Verfestigung des Erdreichs im Bereich der Tunnelfirste führen. Im Gegensatz
zu dem erstgenannten Ausführungsbeispiel bei der Verwendung von Injektionskörpern
zum Erzeugen einer Sperrschicht mit geringer Durchlässigkeit, wird das hier beschriebene
Verfahren dazu verwendet, um das Erdreich zu verfestigen, weshalb bevorzugt Injektionsmittel
wie Zementstaub zur Anwendung gelangen. Selbstverständlich können die beiden Verfahren
jedoch auch kombiniert verwendet werden und so könnte beispielsweise auch in eine
oder mehrere Bohrungen 162 seitlich der geplanten Tunneltrasse ein abdichtendes Injektionsmittel
eingebracht werden, um während des anschließenden Tunnelvortriebs das seitliche Eindringen
von Wasser zu verringern oder auszuschalten.
Viertes Ausführungsbeispiel
[0056] Ein weiteres Anwendungsfeld des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt der Hangverbau
dar. Hierbei werden rutschgefährdete Hänge mit Hilfe parallel verlaufender Injektionskörper,
die jeweils einen verfestigten Bodenbereich erzeugen, gesichert. Auch hier ist der
exakte Verlauf und Abstand der einzelnen Injektionskörper zueinander von großer Bedeutung.
[0057] Ein weiteres Anwendungsfeld des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Baugrundverbesserung.
Hier werden keine abdichtenden oder aushärtenden, verfestigenden Injektionsmittel,
sondern ein hydratisierendes Mittel in den Boden injiziert. Das Injektionsmittel kann
hierbei beispielsweise Kalkmehl, Feinsand oder Portlandzement sein, das verdichtend
und verstärkend wirkt, wodurch der Boden im gewünschten Bereich tragfähiger wird.
Auch hier wird das Verfahren vorzugsweise dadurch durchgeführt, daß eine Vielzahl
von parallel zueinander verlaufenden Bohrungen im zu behandelnden Erdreich zur Injektion
eines geeigneten Verdichtungsmittels verwendet werden. Wie bereits in den vorgenannten
Anwendungsfällen läßt sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens der Abstand
zwischen den einzelnen, parallel verlaufenden Bohrungen aufgrund der geringeren Abweichungen
von der idealen Parallelität sehr groß wählen, wodurch die Gesamtzahl an benötigten
Parallelbohrungen verringert werden kann. Gleichzeitig wird die Gesamtmenge des Injektionsmittel
durch diese Maßnahme verringert.
[0058] Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, der bei allen oben genannten
Anwendungsbereichen eingesetzt werden kann, werden nicht nur ein Führungskabel, sondern
gleichzeitig ein Leerrohr und/oder ein Sensorkabel in die jeweiligen Bohrungen eingezogen.
In die Leerrohre können nach der Fertigstellung des Injektionskörpers entweder Überwachungskabel
oder aber spezielle Sonden wie Gamma-Sonden oder ein Bohrlochradar eingeführt werden,
um die Geometrie des erzeugten Injektionskörpers zu überprüfen.
[0059] Insbesondere beim Ausführen von Injektionskörpern für Gründungen im Baubereich richtet
sich die Festigkeit des jeweiligen Injektionskörpers nach dem geringsten Querschnitt
desselben über die Länge des Bohrloches. Durch das Einführen geeigneter Sensorkabel,
beispielsweise für eine Durchschlagmessung, oder eines Leerrohres zum Einführen geeigneter
Überwachungsinstrumente lassen sich die erzeugten Geometrien der Injektionskörper
einer Nachüberprüfung unterziehen, wodurch, in Abhängigkeit von den jeweiligen geologischen
Gegebenheiten, der Abstand zwischen den jeweiligen Bohrungen in bestmöglicher Weise
bestimmt werden kann. Die zusätzliche Möglichkeit, Überwachungsgeräte in die Injektionskörper
einzubringen besitzt somit zwei wesentliche Vorteile:
- zum einen kann die Güte der hergestellten Injektionskörper gegenüber den Auftragsgebern
nachgewiesen werden und, im Falle schadhafter Stellen, können diese nachgebessert
werden;
- des weiteren läßt sich im Bereich sehr großer, herzustellender Dichtkörper oder Verfestigungsbereiche
der Abstand in Abhängigkeit von den lokalen geologischen Gegebenheiten optimieren.
So kann je nach dem Ergebnis der nachgeschalteten Messungen der Injektionsdruck des
Injektionsmittels den örtlichen Gegebenheiten angepaßt werden und auch bei gleichbleibendem
Injektionsdruck der Abstand zwischen den einzelnen, parallel zueinander verlaufenden
Bohrungen an die Geometrie der jeweiligen erzeugten Injektionskörper in bestmöglicher
Weise angepaßt werden.
[0060] Die zusätzliche Einbindung von Überwachungskabeln oder Sensorkabeln in die Injektionskörper
hilft somit, die Anzahl der erforderlichen, parallel zueinander verlaufenden Bohrungen
noch weiter zu verringern und die Menge des einzusetzenden Injektionsmittels weiter
zu optimieren.
1. Verfahren zum Herstellen von parallel zueinander verlaufenden Injektionskörpern im
Boden;
umfassend die Schritte:
(a) Bohren eines Bohrloches durch den Boden;
(b) Einziehen eines elektrisch leitenden Führungskabels durch das Bohrloch oder Verwenden
eines leeren Bohrgestänges anstelle eines Führungskabels;
(c) Injizieren unter erhöhtem Druck eines Injektionsmittels in das Bohrloch und das
umgebende Bodengefüge;
(d) Erzeugen eines Magnetfeldes um das elektrisch leitende Führungskabel;
(e) Durchführen einer Bohrung in definiertem Abstand zum Bohrloch unter Verwendung
des im Schritt (d) erzeugten Magnetfeldes zur Steuerung eines lenkbaren Bohrkopfes;
und
(f) Wiederholen des Schrittes (c) in dem in Schritt (e) erzeugten Bohrloch.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Erzeugen eines Magnetfeldes um das elektrisch
leitende Führungskabel durch das Verbinden desselben mit einer Stromquelle durchgeführt
wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schritte (b) und (c) gleichzeitig durchgeführt werden.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schritte (a) und (b) gleichzeitig durchgeführt werden.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstand zwischen den Bohrungen so gewählt wird, daß sich die durch das Injizieren
von Injektionsmittel gebildeten Injektionskörper um zwei benachbarte Bohrungen jeweils
überlappen.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, weiter umfassend:
- Einziehen eines weiteren, elektrisch leitenden Führungskabels durch das Bohrloch
gleichzeitig mit dem Ausführen des Schrittes (f).
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend:
- Durchführen einer Vielzahl weiterer Bohrungen jeweils im definierten Abstand zu
der jeweils benachbarten Bohrung; und
- jeweils Injizieren unter erhöhtem Druck eines Injektionsmittels in das Bohrloch
und das umgebende Gefüge.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7 weiter umfassend:
- jeweils Einziehen eines elektrisch leitenden Führungskabels durch die Vielzahl weiterer
Bohrungen.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die weiteren Bohrungen jeweils unter Verwendung
eines Magnetfeldes zur Steuerung eines lenkbaren Bohrkopfes durchgeführt werden.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter umfassend:
- Einziehen eines oder mehrerer Sensorkabel durch das Bohrloch.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend:
- Einziehen eines Leerrohres durch das Bohrloch.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter umfassend:
- Einziehen eines Gitterrohrelements oder von Stahlelementen in das Bohrloch.
13. Verfahren gemäß Anspruch 10, 11 oder 12, wobei das Einziehen des oder der Sensorkabel,
des Leerrohres, oder des Gittterrohrelements oder der Stahlelemente gleichzeitig mit
dem Einziehen des elektrisch leitenden Führungskabels durchgeführt wird.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, weiter umfassend:
- Austauschen des lenkbaren Bohrkopfes vor dem Injizieren unter erhöhtem Druck eines
Injektionsmittels gegen einen Injektionskopf.
15. Verfahren gemäß Anspruch 11, weiter umfassend:
- Einführen einer Meßsonde in das Leerrohr zur Überprüfung und Analyse des Injektionskörpers.
16. Sperrschicht unter der Erdoberfläche umfassend:
- eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, langgestreckten, im allgemeinen horizontalen,
parallelen Bohrlöchern;
- Injektionskörper, die sich seitlich nach außen von jedem der Bohrlöcher entlang
ihrer Länge erstrecken, wobei der Injektionskörper, der sich von einem Bohrloch erstreckt,
die Injektionskörper überlappt, die sich jeweils von benachbarten Bohrlöchern erstrecken;
und
- Führungskabel in einem oder mehreren ausgewählten Bohrlöchern.
17. Sperrschicht gemäß Anspruch 16, weiter umfassend
- Sensorkabel und/oder Leerrohre und/oder Gitterrohrelemente in einem oder mehreren
ausgewählten Bohrlöchern.