information - Renolit
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Abdichtung mit<br />
Geomembran<br />
Das Becken von Barlovento<br />
Für die Abdichtung des Beckens von Barlovento (Kanarische Inseln) musste der Nachweis<br />
erbracht werden, dass PVC-Geomembranen auch unter besonders schwierigen Bedingungen<br />
halten: eine riesige Fläche mit knapp 250.000 m 2 ; riesige auf der Membran lastende Wasserhöhe<br />
mit einer maximalen Tiefe von 27 m; vorherbestimmte (allgemeine und spezielle)<br />
Erdbewegungen von beträchtlichem Ausmaß; extreme Klimabedingungen: der Standort<br />
liegt in den Subtropen, und die Membran konnte aus Etatgründen des Auftraggebers nicht<br />
geschützt werden.
Allgemeine Beschreibung<br />
1. Lage und technische Daten<br />
Das Becken liegt auf der Insel La Palma (Kanarische Inseln), nahe dem Meer in 700 m Höhe. Es dient zu Bewässerungszwecken.<br />
Seine wichtigsten technischen Daten sind :<br />
• Fassungsvermögen : 5,5 Millionen m 3<br />
• Maximale Höhe : 37 m (30 m Böschungshöhe und 7 m Höhenunterschied zwischen dem tiefsten Punkt und<br />
dem Böschungsfuß)<br />
Die ursprüngliche Lehmabdichtung ist vor kurzem mit einer Dichtungsbahn aus PVC erneuert worden. Ihre technischen<br />
Daten sind :<br />
• Oberfläche : 250.000 m 2 (Grund: 80.000 m 2 , Böschung: 170.000 m 2 )<br />
• Maximale Höhe : 27 m (die Membran wurde nicht bis zum oberen Rand der Böschung durchgezogen)<br />
• Geomembran : PVC mit 1,5 mm Stärke, auf dem Grund gewebelos und an der Böschung mittels eines aus PES-<br />
Gitters verstärkt, nicht geschützt.<br />
2. Vorgeschichte und technische Eigenschaften des Standorts<br />
Errichtet wurde das Bauwerk zwischen Oktober 1971 und Oktober 1975. Die Abdichtung wurde mit einer Lehmschicht<br />
ausgeführt. Trotz Labor-Tests, die für den Lehm sehr gute Abdichtungseigenschaften ergaben, zeigten sich<br />
sofort wesentlich höhere Leckverluste als vorherberechnet. Diese waren zu hoch, um das Bauwerk nutzen zu können.<br />
Dabei handelt es sich keineswegs um ein einmaliges Phänomen, sondern in der Literatur werden zahlreiche<br />
gleiche oder ähnliche Fälle beschrieben. Allerdings wurde das Problem hier durch die besonderen technischen<br />
Eigenschaften des vulkanischen Lehms verschärft, insbesondere infolge einer großen Rissbildung bis auf den<br />
Grund. Nach zahlreichen ergänzenden Tests im Labor und vor Ort entschied die Verwaltung, eine Abdichtung mit<br />
Hilfe einer Geomembran durchzuführen.<br />
Aus Kostengründen wurde eine ungeschützte Geomembran gewählt. Die Fundamente des Untergrunds bestehen<br />
aus vulkanischem Lehm mit gelegentlichen basaltischen Einsprengseln; die erwarteten Erdbewegungen liegen in<br />
der Größenordnung von 1 m (sowohl bei speziellen als auch allgemeinen Erdbewegungen).<br />
Um die Erdbewegungen auf diesen Wert zu begrenzen und die Gefahr eines Einsturzes der vulkanischen Materialien<br />
unter einer übermäßigen Belastung zu verhindern, wurde von der Verwaltung entschieden, die Böschung, in<br />
einem ersten Schritt, nur auf einer Höhe von 20 m (statt der 30 m Gesamthöhe) abzudichten, wodurch sich, unter<br />
Berücksichtigung der Neigungen des Grundes, eine maximale Wassertiefe von 27 m ergibt. Darüber hinaus wird<br />
der Wasserzufluss laufend beobachtet und entsprechend gesteuert. Die Auskultation erfolgt mittels Bodenverdichtungsmessern,<br />
Ritzen-Druck-Zellen und Messung des Durchsatzes der Ablaufrohre. Die Leitung des Projekts hat der<br />
Servicio Hidraulico de las Canarias (Herr P. Calderon und Herr J.M. Medina).<br />
Abdichtungssystem mit PVC-Geomembran<br />
1. Auswahl der Geomembran<br />
Die Auswahl der Geomembran ergab sich aus folgenden wichtigen Anforderungen :<br />
a) Anforderungen auf dem Grund des Beckens :<br />
• Der hohe Wasserdruck bedingt eine beachtliche Perforationsgefahr (Perforation durch einzelne Kieselsteine<br />
unter der Membran, die sich trotz strengster Kontrolle auf einer derart großen Fläche nicht ausschließen lassen).<br />
Die Geomembranen aus homogenem PVC sind hinsichtlich dieser Anforderung den meisten anderen Materialien<br />
weit überlegen. Repräsentative Labor-Tests bestätigen das, und praktische Erfahrungen über eine lange Zeit:<br />
- Staudamm von Codole: Höhe 29 m, PVC-Geomembran, Flexsom, mit 2 mm Stärke, auf Geotextil gedoppelt; -<br />
Staubecken von Castreccioni: Höhe 30 m, PVC-Geomembran, Alkorplan, mit 1,2 mm Stärke, auf nicht-gewobenes<br />
Geotextil von 400 g/m aufgesetzt.<br />
• Die speziellen Erdbewegungen führen zu beträchtlichen biaxialen Verformungen. Auch für diese Anforderung<br />
weist PVC deutliche Vorteile auf: höhere Verformbarkeit als die meisten anderen Produkte ohne teilweisen Dickeverlust;<br />
gutes Langzeitverhalten der Schweißnähte unter Dauer-Zugbelastung.<br />
Diese Punkte haben dazu geführt, dass die Wahl für die Abdichtung des Beckengrundes letztendlich auf eine Geomembran<br />
aus homogenem PVC mit 1,5 mm Stärke gefallen ist. Hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen den<br />
hydraulischen Druck hätte eine Stärke von 1,2 mm ausgereicht; eine solche Bahn ist seit 8 Jahren im Staubecken<br />
von CASTRECCIONI in Italien mit einer Wasserhöhe von 30 m erfolgreich im Einsatz. Allerdings erschien hier eine<br />
Erhöhung der Stärkte angeraten, um ihre eventuelle spätere Verringerung infolge von örtlichen Verformungen<br />
durch differentielle Erdbewegung zu berücksichtigen.<br />
b) Anforderungen an den Böschungen :<br />
An den Böschungen war, da sie sich weniger verformen, die Widerstandsfähigkeit gegen Wind und Wellen das ausschlaggebende<br />
Kriterium. Angesichts der Durchlässigkeit des Bodens und der Länge der Abhänge (60 m) wurde für<br />
die Widerstandsfähigkeit gegen Wind kein Ansaug-System gewählt, sondern ein System mit Verankerung an der<br />
Böschung vorgezogen. Das hat dann zur Auswahl einer mit einem Polyester-Gitter verstärkten PVC-Geomembran<br />
geführt. Sie ist auf einer Unterlage aus Porenbeton angebracht, die dank der geringeren Verformbarkeit der<br />
Böschungen möglich war und Folgendes bietet:<br />
• Widerstandsfähigkeit der Böschung gegen Verformung durch Wellen;<br />
• Eine gleichmäßige Unterlage für die verstärkte Geomembran (Da diese Membranen bei hydraulischem Durchdrücken<br />
weniger Ausdehnungsvermögen haben als homogene Membranen, muss für sie eine glattere Unterlage<br />
geschaffen werden).<br />
Was die Widerstandsfähigkeit von PVC-Membranen gegenüber UV-Strahlung anbelangt, so verfügt der Servicio<br />
Hidraulico de las Canarias über langjährige Erfahrung mit zahlreichen Becken, insbesondere auf der Insel Teneriffa.
2. Aufbau auf dem Beckengrund<br />
• verdichteter Lehm<br />
• Geotextil mit 500 g/m 2 , mit durchgehenden PP-Fasern als Vlies und mit einer Bitumen-Emulsion getränkt, um<br />
die Filter-Eigenschaften zu erreichen<br />
• Drainage-Schicht mit einer durchschnittlichen Korngröße von 8/40 mm, Stärke 0,40 m. Da dieses Material vor<br />
Ort nicht in ausreichender Menge zu beschaffen war, musste der größte Teil mit einem Material von 8/100 mm<br />
und mehr ausgeführt werden. Die unregelmäßigsten Bereiche erhalten eine Schicht aus feineren Materialien, die<br />
von Hand verteilt werden, um die langfristige Dichtigkeit dieser Bereiche zu gewährleisten. Diese Schicht wird<br />
durch eine Netz aus Drainage-Sammelsträngen ergänzt.<br />
• Geotextil, mit durchgehenden Fasern von 500 g/m 2 als Vlies (wurde gegenüber der ursprünglichen Planung verstärkt.)<br />
• Schicht aus verdichtbarem Sand 0/6 von 0,1 m Stärke<br />
• Geotextil, mit durchgehenden PP-Fasern von 280 g/m 2 als Vlies<br />
• Geomembran aus homogenem PVC, mit 1,5 mm Stärke<br />
3. Aufbau auf den Böschungen<br />
• Neigung der Böschungen: 2,75/1<br />
• Abgedeckte Höhe : 20 m<br />
• Länge der Abhänge : 60 m<br />
• Einebnung und Verdichtung der Lehm-Unterlage<br />
• Anbringen einer Drainage-Schicht auf Porenbeton, als Unterlage für die Geomembran<br />
• Geotextil, mit durchgehenden PP-Fasern von 500 g/m 2 als Vlies<br />
• PES-verstärkte Geomembran von 1,5 mm Stärke<br />
Der Servicio Hidraulico de las Canarias verfügt über langjährige positive Erfahrungen mit Systemen dieses Aufbaus.<br />
Neben den Verankerungen am oberen Rand und am Fuße existieren 3 bis 4 Zwischen-Verankerungen auf den<br />
Böschungen. Oberhalb einer jeden Verankerung ist eine Drainage vorgesehen, um Wasseransammlungen hinter<br />
den Verankerungen zu verhindern. Das Abflussrohr wird mit einem Längsgefälle von 1% angelegt, um den Abfluss<br />
des Wassers in Richtung Entwässerungspunkt zu gewährleisten. Die Abstände zwischen den Verankerungen nehmen<br />
von oben nach unten zu; die Maximalwerte dieser Abstände betragen 14,10 m, 15,20 m und 18,80 m.<br />
Abdichtungssystem mit PVC-Geomembran<br />
1. Ausführung<br />
Die Geotextilien wurden ausnahmslos zusammengenäht, unabhängig von ihrer Lage im Aufbau<br />
des Systems. Die Geomembran wurd im Verlege-Betrieb in der Nähe von ALICANTE zu Rollen von circa 6 x<br />
70 m vorkonfektioniert. Diese Planen wurden dann zur Baustelle transportiert und dort gelagert, anschließend auf<br />
dem Grund bzw. an den Böschungen angebracht. Auf den Böschungen wurden sie zunächst entrollt, dann zugeschnitten<br />
und auf die vorher angebrachten Membranen an den Verankerungspunkten aufgeschweißt. Die Verschweißungen<br />
wurden im Wesentlichen mittels automatischer Heizkeil-Geräte durchgeführt, bei Detail-Arbeiten<br />
mit Handgeräten mit Heißluft.<br />
2. Kontrolle<br />
Die Kontrolle der Schweißnähte durch das Unternehmen umfasste:<br />
• Regelmäßige Überprüfung der elektrischen Spannung zur Versorgung der Schweißgeräte, sowie von deren Temperatur<br />
• Schäl-Tests der Schweißnähte an regelmäßig entnommenen Probestücken<br />
• Durchgehende Überprüfung der Schweißnähte mit der Druckluft-Düse<br />
Alle Kontrollergebnisse werden mit Angabe von Datum, Nummer des kontrollierten Feldes und Kontrollergebnis<br />
in ein Heft eingetragen. Das Heft gibt unter anderem Auskunft über die verwendeten Materialien, die Wetterverhältnisse<br />
sowie eventuelle Vorfälle auf der Baustelle. Darüber hinaus überwachte die Bauleitung permanent die<br />
Anbringung der Geomembran. Abschließend wurde vor dem Wassereinlass noch eine umfassende Endkontrolle<br />
unter der Mitwirkung einer unabhängigen Prüfungsstelle vorgenommen:<br />
• Kontrolle aller Schweißnähte mittels Druckluftstrahl<br />
• Ergänzende Kontrollen mittels Vakuumglocke an problematischen Punkten<br />
• Suchen nach Perforationen<br />
Über diese Kontrolle ist ein umfassender Bericht erstellt worden.<br />
3. Verlauf der Arbeiten; Ruhen der Baustelle; Beschwerung<br />
Die Ausführungsarbeiten mit der Geomembran erfolgte zwischen Juli und November 1991 sowie von Juli bis<br />
November 1992. Dieser Zeitplan auf der Baustelle wurde nicht durch die Geomembran verursacht, sondern durch<br />
die Vorbereitung der Unterlage (Beschaffung von Material mit der erforderlichen Körnung). Als die Bauarbeiten im<br />
November 1991 wegen widriger Witterung zeitweilig eingestellt werden mussten, waren 50% der Böschung und gut<br />
die Hälfte des Grundes bereits fertig.<br />
Während dieser Ruhezeit wurden alle nötigen Vorkehrungen getroffen, um eine Beschädigung der Membran und<br />
der nicht-überdeckten Drainage-Schicht durch Wind und Regen zu verhindern.<br />
Auf den Böschungen sind die losen Enden der Geomembran eingegraben worden, um das Eindringen des Windes<br />
unter die Membran zu verhindern. Ihre Widerstandsfähigkeit war darüber hinaus durch die normalen Verankerungen<br />
gewährleistet.<br />
Ausführung der Abdichtungsarbeiten
Ausführung der Abdichtungsarbeiten<br />
(Fortsetzung)<br />
• Der Grund wurde durch Auflast fixiert. Um die Kosten niedrig zu halten und die Wirksamkeit zu erhöhen, wurde<br />
dabei die Neigung des Beckengrundes ausgenutzt (5%): Den Niveaukurven folgend wurden kleine Deiche errichtet<br />
und mittels einer auf den Grund geschweißten Membran abgedichtet. Oberhalb dieser Deiche wurde das<br />
Regenwasser gestaut und wirkte binnen kurzer Zeit als Auflast. Diese Vorrichtung ist übrigens nach dem<br />
Abschluss der Bauarbeiten erhalten geblieben und funktioniert einwandfrei.<br />
• Bei starken Regenfällen haben sich auf der abgedeckten Fläche in kürzester Zeit große Wassermengen gesammelt.<br />
Dieses Wasser wurde auf 8 m breite Auslaufstellen zugeleitet, wodurch ein Abschwemmen des bereits verbrachten<br />
Dichtungsmaterials weitgehend verhindert wurde. Bei der Wiederaufnahme der Arbeiten mussten denn auch<br />
nur wenige Quadratmeter der Drainage-Schicht oberflächlich nachgearbeitet werden.<br />
C2403DX0900 - Inouï Design<br />
Verschweißen auf der<br />
Böschung mittels automatischem<br />
Heizkeil-Gerät.<br />
Kontrolle mittels Druckluft-Düse.<br />
Luftaufnahme der Arbeiten,<br />
Dezember 1991.<br />
RENOLIT EXPORT Department<br />
Ctra.del Montnegre s/n<br />
08470 Sant Celoni Spain<br />
Phone:+34.93.848.4272<br />
Fax:+34.93.867.5517<br />
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