DE202016003369U1

DE202016003369U1 - Auflagerkissen mit aktivierbarer Füllung für erdverlegte Rohrleitungen

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Publication number: DE202016003369U1
Application number: DE202016003369.8U
Authority: DE
Original assignee: IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Current assignee: IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2016-08-01
Anticipated expiration: 2026-05-28

Abstract

Auflagerkissen zur Ausbildung eines flächigen Rohrauflagers, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine aus Gewebe hergestellte, flexible, schlauchförmige Hülle, die zum Zweck der Befüllung einseitig verschlossenen ist, mit einer aktivierbaren Materialmischung aufgefüllt und anschließend so verschlossen wird, dass sich bei Ablage des gefüllten Auflagerkissens auf einem ebenen Untergrund ein Füllkörper ausbildet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Auflagerkissen für erdverlegte Rohrleitungen, welches aus einem Gewebeschlauch, der mit einem aktivierbaren Materialgemisch gefüllt wird, besteht. Zur Ausbildung eines regelkonformen Rohrauflagers wird das Auflagerkissen auf der Sohle des Leitungsgrabens platziert und darauf die zu verlegende Rohrleitung abgelegt, zusammengefügt und entsprechend der Planungsunterlagen ausgerichtet. Während dieser Phase ist das Füllmaterial des Auflagerkissens formbar. Der Gewebeschlauch ist so ausgebildet, dass er eine Ausbreitung des Füllmaterials im Leitungsgraben über den Umfang des Schlauchs hinaus verhindert. Nach einem über die Zugabe der Art und Menge eines Bindemittels einstellbaren Zeitraum erfolgt eine Aushärtung des aktivierten Materialgemischs, sodass sich nach Erreichen einer Endfestigkeit ein optimales flächiges Auflager ausbildet. Die heute bei der Herstellung der Leitungszone durch lagenweises Einbringen und Verdichten von Bettungsmaterialien nicht verdichtbaren und deshalb kritischen Bereiche unter dem Rohr (s. g. Rohrzwickel) und Teile der Seitenverfüllung sind durch die Anwendung des Auflagerkissens vollständig flächig ausgebildet.
Hintergrund der Erfindung
Rohrleitungen werden zu einem überwiegenden Teil im offenen Graben verlegt. Für Abwasserleitungen und -kanäle sind technische Regeln wie die DIN EN 1610 als europäischer Standard und die DWA-A 139 mit ergänzenden Hinweisen für Deutschland zu beachten. Erdverlegte Rohrleitungen bilden zusammen mit ihrer Bettung, der Grabenverfüllung und dem umgebenden Boden ein Tragwerksystem, welches wesentlich die Funktion und Nutzungsdauer der Rohrleitung beeinflusst. Ausgehend von den statischen und dynamischen Lastannahmen werden entsprechend dieser Regeln bei einer Rohrleitungsverlegung Vorgaben für die verschiedenen Bereiche des Leitungsgrabens, siehe 1, getroffen. Die Einhaltung der Vorgaben während der Bauausführung insbesondere bei der Herstellung der das Rohr unmittelbar umgebenden Leitungszone, 1, Pos. 12, haben einen wesentlichen Einfluss auf die spätere Nutzungsdauer.
Dazu ist das Bettungsmaterial nach dem Ablegen und Ausrichten des Rohres auf der unteren Bettungsschicht entsprechend der Trassierung lagenweise einzubringen und sorgfältig zu verdichten. Der Arbeitsraum zum Verdichten der oberen Bettungsschicht und der Seitenverfüllung, siehe 1, 6, 7, weist nach DIN EN 1610 in Abhängigkeit vom Durchmesser des Rohres eine Mindestbreite auf. Als Folge bilden sich Bereiche heraus, die mit üblicher Verdichtungstechnik nicht oder nur unzureichend verdichtet werden können. Dazu gehöhren das s. g. Rohrzwickel und Teile der Seitenverfüllung bis auf Höhe Rohrkämpfer, siehe 2, Pos. 14 und 15. Als Folge dieser nur unzureichend verdichteten Bereiche der Leitungszone kommt es infolge statischer Erdlasten oder im Straßenbereich durch zusätzliche dynamische Verkehrslasten zu Lageveränderungen oder zu Beschädigungen der verlegten Rohrleitungen. Dies wiederum führt zu Exfiltrationen von Abwasser in das umgebende Erdreich oder, bei anstehendem Grund- oder Schichtenwasser, zu Infiltrationen in den Kanal. In DE20303947 wird ein „Bettungskissen für Rohre” beschrieben, welches als Extrusionsteil aus Kunststoff hergestellt wird und für parallel im Erdreich verlegte Rohre, z. B. bei einer Übereinanderverlegung, Anwendung findet. Das halbschalenförmig vorgeformte Bettungskissen verfügt über eine untere Auflagefläche, die eben ausgeführt ist und eine obere Auflagefläche, die in Längsrichtung eine teilkreiszylindrische Mulde ausbildet. In die obere Auflagefläche werden die zu verlegenden Rohre abgelegt. Durch die Verwendung von Kunststoff und die Vorkonfektionierung entsprechend der Außendurchmesser der zu verlegenden Rohrleitungen ist die Geometrie fest vorgegeben. Um Abwasserleitungen mit diesem Verfahren im Gefälle zu verlegen, bedarf es der exakten Herstellung der unteren Bettungsschicht. Darauf werden die Bettungskissen in einer der Baulänge der Rohre entsprechenden Anzahl positioniert und das Rohr aufgelegt. Eine nachträgliche Korrektur des Lage und des Gefälles ist erschwert. DE10202186 beschreibt ein „Verfahren und Anordnung zur lagegenauen Fixierung von medienführenden Einrichtungen, insbesondere erdverlegter rohrförmiger Ver- und Entsorgungsleitungen”. Erfindungsgemäß wird mit einem vom Grabenrand von zwei Seiten durch Verfüllmaterial aufweitbaren Schlauchkörper die medienführende Einrichtung lagefixiert, indem das Verfüllmaterial im Schlauch die medienführende Einrichtung umschließt. Bei Fortsetzung des Befüllens von zwei Seiten kann im Falle der Übereinanderverlegung eine weitere die medienführende Einrichtung lagefixiert werden. Da die Lagefixierung vorzugsweise am Ende der zu verlegenden die medienführende Einrichtung erfolgt, kann der Zwischenraum mit einem fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllstoff aufgefüllt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Auflagerkissens wird die Auflagerfläche für die Rohrleitungen im Gegensatz zur Lehre aus DE20303947 erst während der Rohrverlegung ausgebildet. Es werden die beschriebenen kritischen Bereiche über die gesamte Grabenbreite ausgefüllt (2, Pos. 14 und 15) und nicht nur der unmittelbare Bereich unter dem Rohr (Rohrzwickel, 2, Pos. 14). Durch das im Gewebeschlauch befindliche aktivierbare Materialgemisch entsteht ein flächiges Auflager für das Rohr, welches über einen einstellbaren Zeitraum aushärtet. Ein Verdichten entfällt. Die Auflagerkissen werden erfindungsgemäß in der Baulänge entsprechenden Anzahl auf der Grabensohle abgelegt. Durch das Auflegen und Ausrichten der Rohre entsteht erst ein flächiges Auflager über die Länge der Rohre. Darin unterscheidet sich die Erfindung von der Lehre in DE10202186 , die zur Lagefixierung dient. Alle weiteren Arbeiten bei der Grabenverfüllung und Herstellung des Straßenoberbaus können bei erfindungsgemäßer Anwendung des Auflagerkissens wie bisher mit der üblichen Vorgehensweise und Technik ausgeführt werden.
Beschreibung
Gegenstand der Erfindung ist ein Auflagerkissen zur Ausbildung eines regelkonformen Auflagers für erdverlegte Rohrleitungen im Graben, welches dabei ohne Verdichtung auskommt und deren aktivierbare Materialmischung unter definierten Bedingungen aushärtet. Es ist Stand der Technik, dass die Wiederverfüllung eines Leitungsgrabens durch lagenweises Verfüllen und Verdichten mit Bettungsmaterials zu erfolgen hat. Die im Folgenden verwendeten Bezeichnungen der Bereiche eines Leitungsgrabens ohne Verbau im Straßenbereich sind in 1 dargestellt. Dabei sind infolge der Mindestgrabenbreiten nach Regelwerk DIN EN 1610 einige Bereiche nicht oder nur schwer verdichtbar. Diese kritischen Bereiche sind unter dem Rohr die s. g. Rohrzwickel (2, Pos. 14) und die Seitenverfüllung bis Höhe Rohrkämpfer (2, Pos. 15). Die in den technischen Regeln wie z. B DIN EN 1610 und DWA A-139 sowie der ZTVE-StB getroffenen Vorgaben für den Verdichtungsgrad für den Bereich der Leitungszone (1, Pos 12) von D_Pr = 97% können mit heute verfügbarer Technik nicht umgesetzt werden. Als Folge sind Schädigungen an den Leitungen und damit Undichtigkeiten vorprogrammiert. Zur Ausbildung des Rohrauflagers besteht das Auflagerkissen aus mindestens einer aus flexiblem Gewebe hergestellten schlauchförmigen Hülle, in die eine aktivierbare Materialmischung gefüllt wird. Bei der Befüllung ist eine Seite der schlauchförmigen Hülle so verschlossen, dass ein flächiger Abschluss der Hülle erreicht wird. Dies kann in einer einfachen Art durch mehrmaliges, z. B. zackenförmiges Vernähen erreicht werden. Nach der Befüllung wird auch die zweite Seite auf die gleiche Weise verschlossen. Durch den flächigen Abschluss an beiden Enden der gefüllten Hülle entsteht bei der Ablage auf einer flächigen Unterlage ein Füllkörper, der mit einem Kissen vergleichbar ist. In einer Ausführungsform (3) besteht das Auflagerkissen lediglich aus einem mit der aktivierbaren Materialmischung gefüllten Einzelschlauch. In einer weiteren Variante besteht das Auflagerkissen aus zwei gefüllten Einzelschläuchen gleicher Größe 4 und 5). Das Auflagerkissen kann sich aber in weiteren Ausführungsformen auch aus mehreren z. B. drei gleich großen (8 und 9) oder unterschiedlich großen Einzelschläuchen zusammensetzen. Bei der Ausführung des Auflagerkissens mit mehreren Schläuchen können die Einzelschläuche wie beim Abschluss der Hüllen flächig miteinander verbunden werden. Die Länge der Verbindungsfläche ergibt sich aus der gewählten Länge der Hülle und damit der Kissenlänge. Die Breite wird so ausgeführt, dass sie größer als die untere Bettungsschicht ist (1, Pos. 8, Pos. a, 4, Pos. 8 und Pos. 18, 8, Pos. 18). Die Verbindung kann auch hier durch Vernähen realisiert werden. Durch Größe und Füllmenge des Auflagerkissens wird infolge des Ablegens auf der Grabensohle Pos. 9 die plastisch verformbare aktivierbare Materialmischung sowohl im Einzelschlauch (3) als auch bei zwei (4) und drei (8) sowie mehr Einzelschläuchen gegen die Grabenwände Pos. 3 gedrückt. Dabei werden die Bereiche der unteren Bettungsschicht vollständig und die der oberen teilweise ausgefüllt, Pos. 7 und 8. Bei einem Auflagerkissen bestehend aus zwei oder drei gleich großen Einzelschläuchen wird durch die Ausführungsbreite der Verbindungsfläche mindestens die Höhe der unteren Bettungsschicht realisiert. In 4 und 8 ist dieser Zusammenhang bildlich dargestellt. Pos. 18 zeigt die Verbindungsfläche der Einzelschläuche im Schnitt und Pos. d deren Breite, die größer als die Dicke der unteren Bettungsschicht Pos. 8 ist. Durch die schlauchförmige Ausführung der Hülle der Einzelschläuche Pos. 16, Pos. 17 und 23 sowie durch die Größe ihrer Verbindungsfläche, bildet sich nach dem Ablegen des mit aktivierbaren Materialgemisch verfüllten Auflagerkissens auf der Grabensohle eine Mulde aus, 4 und 8, Pos 19 die schon die Form des späteren Rohrauflagers grob vorgibt. Die für die Verlegung von Rohren notwendige Anzahl der Auflagerkissen ist abhängig von der Länge der Kissen im Graben und von der Baulänge der zu verlegenden Rohre. Die Auflagerkissen sind im Umfang der Hülle der Einzelschläuche für Nenndurchmesserbereiche und Mindestgrabenbreiten vorkonfektioniert und werden vor Ort mit der aktivierbaren Materialmischung befüllt und verschlossen. Die Länge der Auflagerkissen wird von der Handhabbarkeit beim Ablegen und Ausrichten auf der Grabensohle bestimmt. Sie werden mit einem Hebezeug, z. B. einen Bagger, in den Graben abgesenkt. Dazu sind an den Außenbereichen des Auflagerkissens Schlaufen für Anschlagmittel angeordnet. Nachdem eine für die Baulänge der Rohre ausreichende Anzahl von Auflagerkissen auf der Grabensohle Pos. 9 abgelegt wurde, wird das oder die zu verlegendes/n Rohr/e in die Mulde zwischen den gefüllten Einzelschläuchen abgelegt, 4 und 8, Pos 19, ausgerichtet und anschließend an das zuvor verlegten Rohr gefügt. Infolge des Gewichts und des Außendurchmessers der Rohre erfolgt beim Ablegen und Ausrichten ein seitliches Verdrängen des zu diesem Zeitpunkt noch plastisch formbaren aktivierbaren Materialgemischs im Gewebeschlauch. 6 zeigt diese Umlagerung im Bereich der oberen Bettungsschicht Pos. 7. Das Material aus den Bereichen Pos. 21 wird in die Bereiche Pos. 22 verdrängt. Eine ungehinderte Ausbreitung des Materialgemischs wird durch den Gewebeschlauch verhindert. Im Ergebnis wird, wie 5 und 9 zeigen, ein flächiger Auflagerbereich mit dem Materialgemisch im Schlauch ausgebildet. Die zur Füllung des Auflagerkissens verwendete aktivierbare Materialmischung wird zeitnah zur Rohrverlegung auf die Baustelle geliefert oder in einer speziellen Misch- und Absackanlage vor Ort hergestellt. Die notwendigen Eigenschaften des Materialgemischs werden durch die Art und die Menge eines verwendeten Bindemittels eingestellt. Dadurch wird sichergestellt, dass die selbsterhärtende Materialmischung hinreichend lange plastisch formbar bleibt und nach einem definierten Zeitraum Festigkeitseigenschaften aufweist, die eine Tragfähigkeit der Rohre gewährleistet. 7 zeigt den komplett verfüllten Leitungsgraben bei Verwendung eines Auflagerkissens aus zwei Gewebeschläuchen. Durch die Ausbildung des Auflagerkissens mit drei Gewebeschläuchen kann unter Beibehaltung der oben beschriebenen Vorgehensweise eine Nebeneinanderverlegung ausgeführt werden, 8 und 9, wie sie üblicherweise bei der Verlegung von Abwasserleitungen im Trennsystem realisiert wird. Die oben beschriebenen Auflagerkissen können auch als Abdeckung der Rohrleitung/en verwendet werden. Dazu erfolgt das Ablegen der um 180° gedrehten Auflagerkissen auf der/n Rohrleitung/en. Bei dieser Vorgehensweise ist es möglich, die gesamte Leitungszone mit aktivierbaren Auflagerkissen auszubilden. Darauf können im Falle einer Übereinanderverlegung von Rohrleitungen wiederum aktivierbare Auflagerkissen eingesetzt werden. Die Auflagerkissen können weiterhin so ausgeführt werden, dass sie bei einer Übereinanderverlegung gleichzeitig zur Abdeckung des unteren Rohres und zur Ausbildung des Auflagers für das obere Rohr dienen.
Es zeigen:
1 ein typisches Grabenprofil bei der Verlegung einer Rohrleitung im Straßenbereich in Anlehnung an die DIN EN 1610,
2 die bei einer regelkonformen, lagenweisen Einbringung und Verdichtung des Bettungsmaterials in der Leitungszone (12) nicht (Rohrzwickel, 14) oder nur schwer (Seitenverfüllung, 15) verdichtbare Bereiche,
3 das auf der Grabensohle 9 positionierte, mit aktivierbarer Materialmischung gefüllte, aus einem Einzelschlauch bestehendes Auflagerkissen, Pos. 20,
4 das auf der Grabensohle 9 positionierte, mit aktivierbarer Materialmischung gefülltes Auflagerkissen bestehend aus zwei Einzelschläuchen, Pos. 16 und Pos. 17,
5 die durch das Auflegen und Positionieren des Rohres erfolgende Veränderung des Querschnitts des mit aktivierbarem Materialgemisch gefüllten Auflagerkissens,
6 die beim Auflegen und Ausrichten eines Rohres auf die Auflagerkissen erfolgte Umlagerung der aktivierbaren Materialmischung in den Gewebeschläuchen,
7 das Grabenprofil nach Abschluss der Verlegearbeiten mit einem definiert aktivierten Auflagerkissen,
8 das auf der Grabensohle 9 positionierte, mit aktivierbarer Materialmischung gefüllte, aus 3 Einzelschläuchen, Pos. 16, Pos. 17 und Pos. 23, bestehendes Auflagerkissen,

9 die durch das Auflegen und Positionieren von zwei Rohren erfolgende Veränderung des Querschnitts des mit aktivierbarem Materialgemisch gefüllten Auflagerkissens, bestehend aus drei Einzelschläuchen Bezeichnungsliste:

1	Oberfläche
2	Unterkante der Straße oder Gleiskonstruktion, soweit vorhanden
3	Grabenwände
4	Hauptverfüllung
5	Abdeckung
6	Seitenverfüllung
7	Obere Bettungsschicht
8	Untere Bettungsschicht
9	Grabensohle
10	Überdeckungshöhe
11	Dicke der Bettung
12	Dicke der Leitungszone
13	Grabentiefe
14	Kritischer, s. g. Zwickelbereich
15	Kritischer Bereich der Seitenverfüllung
16	Einzelschlauch 1 des Auflagerkissens
17	Einzelschlauch 2 des Auflagerkissens
18	Verbindungsfläche der Einzelschläuche
19	Mulde, die beim Ablegen des Auflagerkissens entsteht
20	Auflagerkissen aus einem Einzelschlauch nach Auflegen auf die Grabensohle
21	Bereich, aus dem die aktivierbare Materialmischung beim Auflegen und Ausrichten der Rohre verdrängt wird
22	Bereich, in dem die aktivierbare Materialmischung hinein verdrängt wird
23	Einzelschlauch 3 des Auflagerkissens
a	Dicke der unteren Bettungsschicht
b	Dicke der oberen Bettungsschicht
c	Dicke der Abdeckung
d	Breite der Verbindungsfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20303947 [0003, 0003]
DE 10202186 [0003, 0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 1610 [0002]
DWA-A 139 [0002]
DIN EN 1610 [0003]
DIN EN 1610 [0004]
DIN EN 1610 [0004]
DWA A-139 [0004]
DIN EN 1610 [0006]

Claims

Auflagerkissen zur Ausbildung eines flächigen Rohrauflagers, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine aus Gewebe hergestellte, flexible, schlauchförmige Hülle, die zum Zweck der Befüllung einseitig verschlossenen ist, mit einer aktivierbaren Materialmischung aufgefüllt und anschließend so verschlossen wird, dass sich bei Ablage des gefüllten Auflagerkissens auf einem ebenen Untergrund ein Füllkörper ausbildet.
Auflagerkissen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die flexible, schlauchförmige Hülle ein Gewebeschlauch ist, der aus einem Einzelschlauch (3) oder aus mehreren miteinander verbundenen Einzelschläuchen besteht (4, 8), deren Materialeigenschaften ein Aufweiten des Schlauchs durch die eingefüllte aktivierbare Materialmischung über einen definierten Umfang hinaus verhindern.
Auflagerkissen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Auflagerkissen aus einem oder mehreren einzeln in den Rohrgraben verlegten, mit aktivierbaren Materialgemisch gefüllten Füllkörpern gebildet wird.
Auflagerkissen nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ablage des gefüllten Auflagerkissens auf der Grabensohle die aktivierbare Materialmischung plastisch formbar ist, sodass sich das Auflagerkissen an die Grabenwände anlegt und den Bereich der unteren Bettungsschicht komplett und den der oberen Bettungsschicht teilweise ausfüllt (3, 4 und 8).
Auflagerkissen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass durch das Auflegen und Ausrichten eines Rohres auf dem Auflagerkissen infolge seines Gewichts eine Verdrängung der aktivierbaren Materialmischung im Gewebeschlauch erfolgt und so ein flächiges Auflager ausbildet wird (5, 6 und 9).
Auflagerkissen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das aktivierbare Materialgemisch ohne den Eintrag von Verdichtungsenergie durch Art und Menge eines zugegebenen Bindemittels erhärtet.
Auflagerkissen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der aus zwei oder mehreren Einzelschläuchen bestehende Gewebeschlauch durch die Höhe der Verbindungsfläche der Einzelschläuche mindestens die untere Bettungsschicht ausgebildet.
Auflagerkissen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagerkissen auch zur Abdeckung von Rohrleitungen eingesetzt werden können und so auch die obere Bettungsschicht komplett ausgefüllt wird.
Auflagerkissen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig zur Abdeckung und als Auflager von übereinanderverlegten Rohren dienen.