Grundwasserabsenkung mit neuer Vakuumtechnik

Neue Wege beim Vakuumverfahren für die Grundwasserabsenkung geht jetzt die Firma GW Kanalabsperrung. Bei den neu entwickelten Grundwasserabsenkanlagen der Baureihe GWA werden ausschließlich Mink Klauen-Vakuumpumpen von Busch eingesetzt. Diese haben, gegenüber den herkömmlich für die Grundwasserabsenkung benutzten Vakuumerzeugern, erhebliche Vorteile in punkto Wartung, Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit.
Fig. 1: Grundwasserabsenkungsanlage GWA 80/90 mit einer frequenzgeregelten Mink MV 0080 C Klauen-Vakuumpumpe von Busch
Fig. 1: Grundwasserabsenkungsanlage GWA 80/90 mit einer frequenzgeregelten Mink MV 0080 C Klauen-Vakuumpumpe von Busch

Eine Auswahl dieser Anlagen hat GW Kanalabsperrung am Firmensitz in Wesel ständig an Lager. Diese werden an Firmen und Kommunen im Bereich Tief-, Rohrleitungs- oder Kanalbau vermietet, die das Problem haben, dass der Grundwasserspiegel zu hoch ist und während der Bauphase gesenkt werden muss. Dabei bietet GW Kanalabsperrung seinen Kunden einen individuellen Service an, der die Installation der Anlage mit sämtlichen Filtern und Schlauchleitungen, bis hin zur täglichen Überprüfung auf Funktionalität und korrekten Betrieb einschließt. Dadurch hat sich GW Kanalabsperrung einen Kundenstamm in ganz Nordrheinwestfalen aufgebaut. Bislang wurden Anlagen verschiedener Hersteller vertrieben. 2015 hat Geschäftsführer Gerhard Wagner selbst eine neue Anlage entwickelt und hat sich, nach der Erfahrung vieler Jahre mit verschiedenen Vakuumpumpen, für die Mink Klauen-Vakuumtechnik von Busch entschieden. Während bereits im vergangenen Jahr die ersten Anlagen an Kunden ausgeliefert wurden, stellte GW Kanalabsperrung dieses neue Anlagenkonzept erstmals an der Bauma 2016 in München einem größeren Fachpublikum vor.

Gerhard Wagner beschäftigt sich nicht erst seit der Firmengründung mit dem Thema Grundwasserabsenkung. Grundsätzlich arbeitet man beim Vakuumverfahren nach dem gleichen Prinzip (Fig. 1). Um zu verhindern, dass in eine ausgehobene Baugrube Grundwasser eindringt, beziehungsweise eine Baugrube trocken gelegt werden muss, werden rings um diese Saugrohre mit Filtern im Abstand von einem bis zwei Metern eingespült. Diese können bis in eine Tiefe von sechs bis sieben Meter in den Boden eindringen. Die Anzahl dieser Saugrohre, deren Abstand zueinander und die eingesetzten Filter sind von der jeweiligen Beschaffenheit des Bodens abhängig. Sämtliche Saugrohre werden mit einer Sammelleitung an die Grundwasserabsenkanlage angeschlossen. Diese besteht immer aus einer oder zwei Vakuumpumpen, einem Vakuumbehälter und einer oder zwei Wasserpumpen sowie einer Steuerung. Beim Einschalten der Anlage saugt die Vakuumpumpe den Behälter und das gesamte Rohrleitungsnetz luftleer. Durch das so entstandene Vakuum wird Grundwasser aus der Umgebung der einzelnen Filter angesaugt, so dass sich der Grundwasserspiegel insgesamt senkt. Das Wasser wird durch das Vakuum in den Behälter gesaugt. Sobald ein gewisses Niveau im Behälter erreicht ist, setzt die Wasserpumpe, meist eine Kreisel- oder Tauchpumpe, ein und pumpt das Wasser aus dem Behälter und führt es über einen Schlauch in die Kanalisation oder ein Gewässer. Ist der Wasserstand im Behälter auf ein Minimum gesunken, schaltet die Wasserpumpe ab und durch das herrschende Vakuum wird wieder Grundwasser in den Vakuumbehälter gesaugt. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich rund um die Uhr, um so sicher zu stellen, dass während der Bauphase die Baugrube trocken gelegt ist. Dieser Prozess kann sich, je nach Dauer der Tiefbauarbeiten, Wochen bis Monate hinziehen.

Die oft für dieses Verfahren eingesetzten Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen haben den Nachteil, dass sie Wasser als Betriebsmittel benötigen. Dieses Wasser wird in einem internen Kreislauf permanent der Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe zugeführt. Dabei muss die Wassermenge regelmäßig geprüft werden, um sicher zu stellen, dass die Pumpe nicht trocken gefahren wird, was deren Ausfall bedeuten würde. Während des Betriebes von Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen muss, trotz Kreislaufbetrieb, regelmäßig Frischwasser zugeführt werden, was sich in der Praxis beim Tiefbau teilweise als schwierig darstellt. Auf keinen Fall darf abgesaugtes Grundwasser in diesen Kreislauf gelangt, da mit dem Grundwasser meist, trotz Filtrierung, feiner und abrasiver Sand mitgefördert wird, der zu einem schnellen Verschleiß der Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen führt. 


Fig. 2: Funktionsprinzip des Vakuumverfahrens zur Grundwasserabsenkung: 1 Grundwasserabsenkungsanlage, 2 Sammelrohr, 3 Baugrube, 4 Saugrohr, 5 Saugfilter, 6 Grundwasser

Am häufigsten hat Gerhard Wagner bislang ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen zur Grundwasserabsenkung eingesetzt. Sie arbeiten zuverlässig, benötigen allerdings einen gewissen Wartungsaufwand. Als völlig ungeeignet haben sich trockenlaufende Drehschieber-Vakuumpumpen herauskristallisiert. Während bei den ölgeschmierten Drehschieber-Vakuumpumpen das Öl einen Schutzfilm im Inneren der Pumpe bildet und diese somit gegen Korrosion schützt, besteht bei der trockenlaufenden Drehschieber-Vakuumpumpe stets die Gefahr, dass sie während Stillstandzeiten korrodiert und deshalb nicht mehr anläuft. Bereits nach einer Betriebspause von einem Tag können Schieber im Rotor festsitzen. Beim Anlaufen können diese brechen und zu einem größeren Schaden in der Vakuumpumpe führen.


Fig. 3: Schnittbild durch eine trockene, berührungsfreie Mink Klauen-Vakuumpumpe

Bei seinen neuen Grundwasserabsenkungsanlagen verlässt sich Gerhard Wagner auf die Klauen-Vakuumtechnik von Busch. Mit ihr hat er bislang die besten Erfahrungen gemacht. Besonders der geringe Wartungsaufwand macht sie für diese Anwendung interessant. Denn es ist nicht mehr notwendig, dass die Vakuumpumpe täglich kontrolliert werden muss, was sehr aufwändig sein kann. Wenn auf einer Baustelle beispielsweise nach dem Betonieren des Kellers gar nicht gearbeitet wird oder an Wochenenden, wenn extra ein Mitarbeiter die Baustelle aufsuchen und prüfen muss, ob die Anlage korrekt arbeitet. Der geringe Wartungsaufwand ist deshalb möglich, weil Mink Klauen-Vakuumpumpen völlig betriebsmittel- und berührungsfrei verdichten. Das bedeutet, dass sich im Verdichtungsraum dieser Pumpen kein Betriebsmittel wie Wasser oder Öl befindet. Also alle Kontroll- und Wartungsarbeiten in Zusammenhang mit Betriebsmitteln entfallen komplett. Die Gefahr von Ausfällen durch zu wenig Wasser bei der Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe oder durch Kondensation von angesaugter Feuchtigkeit mit dem Öl in der Vakuumpumpe besteht nicht mehr. Durch die berührungsfreie Arbeitsweise entsteht auch kein Verschleiß. Somit müssen keine Teile erneuert werden und ein Festfressen einzelner Teile im Pumpeninnern durch Korrosion ist auch nicht möglich. Der Wartungsaufwand bei Mink Klauen-Vakuumpumpen beschränkt sich lediglich auf einen jährlichen Wechsel des Getriebeöles.

Die neuen GWA Grundwasserabsenkanlagen von GW Kanalsperrung sind in vier Ausführungen erhältlich. Alle Ausführungen bestehen aus einem Vakuumbehälter mit einem Fassungsvermögen von einem Kubikmeter, in dem eine Schmutzwasser-Tauchpumpe liegend eingebaut ist. Die Pumpleistung dieser Pumpe beträgt 90 Kubikmeter pro Stunde. Bei der Vakuumversorgung kann zwischen drei Baugrößen der Mink Klauen-Vakuumpumpe mit 80, 100 oder 140 Kubikmeter Saugvermögen pro Stunde gewählt werden, je nachdem wie viele Saugrohre angeschlossen sind beziehungsweise wie hoch die angesaugte Wassermenge ist. Die Anlage mit der kleinsten Mink Klauen-Vakuumpumpe und einem Saugvermögen von 80 Kubikmeter pro Stunde ist auch mit pumpeninterner Steuerung und Frequenzregelung erhältlich. Dadurch kann diese Anlage so gesteuert werden, dass sie, unabhängig von sich ändernden Betriebsbedingungen ein konstantes Saugvermögen oder ein konstantes Vakuumniveau hält. Dies ist dann von Vorteil, wenn sich im Laufe der Betriebszeit die Bedingungen ändern und die Vakuumpumpe sich dann automatisch mit der Saugleistung anpasst. Außerdem kann die Förderleistung bei der Installation individuell am Einsatzort eingestellt werden. Somit lässt sich diese Anlage genau an die Begebenheiten an Ort und Stelle einstellen oder nachjustieren beziehungsweise macht dies automatisch. Bei den ersten Feldtest hat Gerhard Wagner einen weiteren Vorteil der Klauen-Vakuumtechnik von Busch ausgemacht: Die Mink Vakuumpumpe arbeitet wesentlich energieeffizienter als alle anderen mechanischen Vakuumpumpen am Markt. Diese Effizienz kann durch die Frequenzregelung noch gesteigert werden. Die neuen GWA Grundwasserabsenkanlagen können auch für Vakuumtiefbrunnen verwendet werden.

Dabei wird der Vakuumtiefbrunnen von der Oberkante aus noch zusätzlich mit Vakuum beaufschlagt.
Das Vakuum sorgt vor allem bei Böden mit einem schlechten Durchlässigkeitswert für eine schnellere und weiträumig bessere Entwässerung und Stabilisierung des anstehenden Bodens.

Über GW Kanalabsperrung
Die Firma GW Kanalabsperrung wurde 2005 gegründet und beschäftigt sich mit dem Vertrieb und der Vermietung von Geräten zur Kanalabsperrung wie Absperrblasen, Absperrteller oder Dichtmanschetten, sowie mit Anlagen zur Grundwasserabsenkung im Vakuumverfahren.


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