Brunnenservice - Drainage

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Mit den konkurrenzlosen Drainagesystemen von Stump kann Gefährdungen vorgebeugt werden.
Die Saugdrainage ohne Strom ist selbstregulierend. Die elektropneumatische Drainage wird zentral betrieben.

Wasser ist bei Hanglagen eine der Hauptantriebskräfte für Rutschungen und ein ernst zu nehmender Schadenfaktor bei Bauten.

Drainagen eignen sich hier zur Rutsch­hangentwässerung, zur Grundwasserab­senkung bei Gebäuden sowie zur Stabili­sierung von Bauten und Straßenabschnit­ten. Dabei sind genaue Informationen über den geologischen Aufbau und die hydro­logischen Verhältnisse nötig.

Die zwei Stump Drainagesysteme sind technische Besonderheiten. Beide funktio­nieren bei geringer Permeabilität und peri­odisch wechselndem Durchfluss konkur­renzlos, selbst bei verschmutztem Wasser. Die Siphon-Drainage braucht keine externe Energiezufuhr. Bei der elektropneuma­tischen Drainage werden die wartungs­freien Pumpen von einem zentralen Kom­pressor betrieben. Alles ist ausgerichtet auf eine lange, kostengünstige Betriebszeit. 

Die stromunabhängige Siphondrainage.

Sicherung einer Straße durch Saugdrainagen bei Baar im Kanton Zug. 

Oberhalb der Rutschungszone werden entlang einer Linie verti­kale Bohrungen bis durch die zu entwässernden Schichten abge­teuft. In diesen wird mit dem Saughebeverfahren der Wasser­spiegel bis maximal 10 m unter­halb der Terrainoberfläche abge­senkt. Sobald der Wasserspiegel in den Bohrungen wieder an­steigt und ein gewisses Niveau erreicht, wird der Entwässe­rungsvorgang durch einen Ab­flussregler automatisch ausge­löst. Durch die Hangneigung wird ohne Energiezufuhr von au­ßen eine permanente Entwässe­rung ermöglicht.

Genaue Informationen über den geologischen Aufbau und die hydrologischen Verhältnisse sind nötig. Sie ermöglichen es, die Referenzebene des Siphonsystems zu definieren, die dem zukünftigen Grundwasserniveau während der Entwässerung ent­spricht. Das Siphon-Drainagesy­stem kann in Böden mit gerin­ger Durchlässigkeit ab ca. K < 10 -5 m/s eingesetzt wer­den.

Sicherung einer Straße durch Saugdrainagen bei Baar im Kanton Zug. 

An der Böschung der Verbindungsstraße T4a zwischen Baar und Sihlbrugg im Kanton Zug wurden über längere Zeit Rutschungen und Setzungen festgestellt. Die Straße wurde durch Injektionen gesichert. Diese Maßnahme hat sich größtenteils bewährt, einzig auf einem Teilstück von ca. 30 m kam es weiterhin zu Bewegungen. Diese waren auf lokal erhöhten Porenwasserdruck zurückzuführen, da durch die Injektionen die Wasserzirkulation verändert wurde. Daraufhin wurde eine Tiefentwässerung durch Saug-Drainagen installiert, die das lokal gespannte Grundwasser kontinuierlich absenkte und die Bewegungen im kritischen Straßenabschnitt stabilisieren konnte.
Im Abstand von 3 m wurden zehn Drainagebohrungen von 11 m Tiefe ausgeführt. Für das Siphon-Drainagesystem wurden 60 m Leitungen (ø 250 mm) und zusätzlich zu den Bohrschächten ein Kontrollschacht sowie ein Schacht für die automatischen Abflussregler installiert.
Die Saug-Drainagen senkten den Wasserspiegel um
ca. 3 m ab, die geförderte Wassermenge der gesamten Anlage beträgt etwa 3–6 l/min. Die Rutschbewegungen der Straße konnten stabilisiert werden.

Hangstabilisierung eines renaturierten Braunkohletagebaue.

Während der Renaturierung des Braunkohletagebaues «Most-Lezaky» in der Tschechischen Republik traten mehrere Anzeichen für Instabilitäten der Böschungen durch Grundwassersättigung und Infiltration durch Oberflächenwasser auf. Um das Wasser aus dem pleistozänen Grundwasserleiter abzuleiten, wurde das Siphon-Drainagesystem eingesetzt.
Den klimatischen Einflüssen ausgesetzt, wurden die überlagernden Schichten extrem weich und rutschgefährdet. Die Permeabilitäten variierten zwischen 1.10 –4 bis 1.10 –5 m/s, der Grundwasserspiegel betrug 0,3 bis 3,8 m. Entlang der ehemaligen Abbaukante wurden auf insgesamt 1500 m 255 Siphondrainagen installiert. Alle 6 m ist eine Bohrung bis auf 11,5 m niedergebracht worden. Aus 23 Abflussregelschächten wurde das gesammelte Hangwasser dem Grundwasser auf Niveau des Sees wieder zugeführt. Der Grundwasserspiegel konnte hangseits auf 7–10 m abgesenkt werden. Pro Bohrung werden 0,6–4,2 l/min Wasser gefördert.

Die elektropneumatische Drainage.

Die elektropneumatische Drainage besteht aus einem automatisch gesteuerten Druckluftpumpensystem.

  

Der Grundwasserspiegel in Bohrungen kann damit bis zu 40 m abgesenkt werden. Die wartungsfreien Pumpen können auch verschmutztes Deponieabwasser sowie siltig beladene Wässer abpumpen. Die mittlere Abflussmenge pro Pumpe liegt bei 30 bis 40 l/min. Um eine Entwässerung auszuführen, werden mehrere Bohrungen bis zu der gewünschten Tiefe abgeteuft und als 4,5 Zoll Filterbrunnen ausgebaut. Anschließend werden die Pumpen aus PVC oder dichtem Polyethylen in der gewünschten Tiefe installiert. Das Gehäuse der 2 kg leichten Pumpe verfügt am unteren Ende über ein selbstreinigendes Kugelventil für den Wassereintritt sowie zwei Ventile für die Druckluftzufuhr und die Wasserevakuation auf der Oberseite. Zwei elektronische Sensoren messen den Wasserspiegel in der Bohrung respektive im Pumpgehäuse. Ein elektrisches Signal wird zur Steuerzentrale gesendet. Dabei wird ein Kompressor aktiviert, der Druckluft in das Pumpgehäuse presst und das Wasser an die Oberfläche bringt, wo es einer Abwasserleitung zugeführt wird. Nachdem sich die Pumpe entleert hat, wird die Luftzufuhr bis zum nächsten Entleerungszyklus unterbrochen. Jede Pumpe kann einzeln gesteuert werden und wird nur aktiviert, wenn der Wasserspiegel über dem gewünschten Niveau liegt.

Stabilisierung einer Rutschung im urbanen Bereich, mit einer Kombination von Siphon-Drainagen und elektropneumatischen Drainagen.

In Castlehaven auf der Isle of Wight kam es zu Rutschungen durch die Reaktivierung bereits existierender, postglazialer Rutschungszonen als Folge von Küstenerosion und hohem Grundwasserspiegel nach Starkregen im Winter 1994/95. Es wurde ein Konzept erstellt, das Siphon-Drainagen und elektropneumatische Drainagen vorsieht. Die gesamte Rutschmasse ist ca. 12 km lang, 1 km breit und wird als größte urbanisierte Rutschung in Westeuropa angesehen. Teile der Stadt Ventnor und weitere besiedelte Landflächen sind betroffen.
Die kreidezeitliche Formation ist eine Wechsellage aus stark und gering permeablen Gesteinsschichten, die etwa mit 2° nach Süden in Richtung Küste einfallen.
116 Siphon-Drainagen und 35 elektropneumatische Anlagen wurden in drei Linien installiert. Alle 6 m wurde eine Bohrung (bis 25 m tief) abgeteuft. Der Grundwasserspiegel konnte von 0–7 m auf 17–20 m abgesenkt werden. Die Abflussrate pro Pumpe beträgt 15–1000 l/h. Die Rutschung konnte dadurch auf < 5 mm/Jahr gebremst werden.

Zuflussminderung und Verbesserung der Gesteinsmassenstabilität bei einem Tunnelbau in Moutier (CH).

Bei einem Tunnelbau für einen Autobahntunnel bei Moutier (CH), wurde die Tunnelbohrmaschine nach 185 m in einer Verwerfungszone eingeklemmt. Extrem brüchiges und zum Teil wasserführendes Gestein blockierte die Trennscheibe. Um die Arbeiten weiterführen und um die Trennscheibe bergen zu können, musste die Sicherheit gewährleistet werden. Eine der Maßnahmen waren Drainagen in der tektonischen Bruchzone. Sie bestand aus Mergel mit variablem, aber sehr hohem Lehmanteil,
also geringer Durchlässigkeit. Für die Drainage wurden zehn tiefe Bohrlöcher abgeteuft. Wegen des Grundwasserregimes war der reale Zufluss gering und periodisch. Absenkbare Pumpen wären ineffektiv und teuer gewesen. Das deshalb eingesetzte elektropneumatische Drainagesystem wurde von einem einzelnen konventionellen Kompressor betrieben. Während der Bauzeit arbeitete das System 18 Monate. Service- und Wartungs-arbeiten waren nicht nötig. Es wurde eine Grundwasserabsenkung von 30–40 m erreicht, mit einem Abfluss von 15–30 l/min. Den Grundwasserspiegel und den Wasserfluss kontrollierte ständig eine kontinuierliche, automatische Messwerterfassung. Aufgrund des temporären Einsatzes wurde die Ausrüstung an den Kunden vermietet.

 

Die Firma Stump hat sich dank ihrer langjährigen Erfahrung ein fundiertes Fachwissen erarbeitet. Die Wahl der zwei Systeme kommt also nicht von ungefähr. Stump ist deshalb bei Entwässerungen in den unterschiedlichsten Situationen ein zuverlässiger Partner. Die abgestimmte Planung und Projektie­rung auf der Basis bereitstehender Daten über Geologie und Hydrologie des Unter­grunds, der sorgfältige, fachmännische Einbau (ohne Bohrung) mit der Justierung der Systeme sowie das Monitoring wäh­rend der ganzen Betriebsdauer mit ent­sprechenden Datengebern und Software- Applikationen gehören zum kompletten Leistungsangebot.

Und sollten in Zukunft Anpassungen oder Erweiterungen an den eingebauten Syste­men nötig sein – wir sind für Sie da.

  

 

 

 

 

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