DE2704438C2 - Verfahren zum Reparieren von Abflußrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reparieren eines im wesentlichen horizontal verlegten Abflußrohres oder Abwasserkanals, bei welchem in das Innere des Abflußrohres eine flexible Rohrleitung eingeführt wird, deren Außenduchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Abflußrohres ist, wobei die flexible Rohrleitung mit Abstand unter Bildung eines Ringraumes zum Abflußrohr angeordnet wird, und bei welchem Verfahren dieser Ringraum mit einer erhärtenden Verfüllmasse niedriger Viskosität ausgefüllt wird.

Aus der Zeitschrift »Tiefbau Ingenieurbau Straßenbau«, 1976, S. 49, ist ein Verfahren zum Erneuern von alten, undicht gewordenen Abwasserleitungen bekannt, bei dem Polyethylenrohre in bereits bestehende Kanäle eingezogen, verschweißt und an das Kanalnetz angeschlossen werden. Nach Fertigstellung der Arbeiten läuft der Abwasserstrom durch die neue, dichte Kanalleitung, wobei der alte Kanal weiterhin die Aufgabe hat, die aufgetretenen Kräfte, insbesondere Straßenlasten, aufzunehmen und das Kunststoffrohr vor Verformung zu bewahren. Nach dem Einziehen des Kunststoffrohres muß der Hohlraum zwischen der Innenwandung des alten Kanals und der Außenwandung des Kunststoffrohres kraftschlüssig verfüllt werden. Zu diesem Zwekke wird dort die Einbringung eines gut fließfähigen KoI-lodialmörtels vorgeschlagen. Wie in der obengenannten Veröffentlichung ebenfalls ausgeführt ist, erfordert die Durchführung dieser Sanierungsarbeiten äußerste Sorgfalt, insbesondere im Hinblick auf das Einpressen des Kollodialmörtels, um die dünnwandigen Polyethylenrohre, die sehr druckempfindlich sind, nicht zu beschädigen.

Die Einbringung des bekannten Mörtels muß mittels Pumpen erfolgen.

Das bekannte Verfahren weist eine Reihe von Nachteilen auf. Zur Erleichterung der Einführung des Kunststoffutters in die bestehende Abwasserleitung ist es erforderlich, ein Kunststoffutter mit geringer Wandungsdicke zu verwenden, so daß es sehr flexibel und elastisch ist. Ein derartiges Futter hält jedoch einem Druck von mehr als etwa 3,5 N/cm² nicht stand. Der Pumpvorgang muß also genau überwacht werden. Wird der gesamte Druckwert überschritten, so fällt das Kunststoffutter zusammen, wodurch die Abwasserleitung zerstört wird.

Andererseits können bei einem zu geringen Pumpdruck Teile des Raums zwischen dem Futter und dem Abflußrohr unausgefüllt bleiben, so daß Grundwasser und Erde durch die undichte Wandung des Abflußrohres hindurch in diese Räume strömen können und das dünnwandige Futter beschädigen können.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß das Abflußrohr von in der Regel am Rohrboden vorhandenen Rückständen und Abfällen gereinigt werden muß, bevor die flexible Rohrleitung eingeführt wird. Herkömmliche Zemente würden nicht richtig aushärten, wenn sie mit den Abfällen im Ringraum vermischt würden. Während der Reinigung muß die Betriebsbereitschaft der Abwasserleitung jedoch unterbrochen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, für ein Verfahren der eingangs genannten Art eine verbesserte Verfüllmasse anzugeben, die bei guter Fließfähigkeit und geringem Schwindmaß auch ohne Einsatz von Pumpen zur Anwendung gelangen kann und mit der im Ringraum vorhandenen Flüssigkeit und dem dort vorhandenen Abfall vermischbar ist, ohne ihre Abbindefähigkeit zu verlieren. Die Fließfähigkeit muß dergestalt sein, daß die Einbringung der Verfüllmasse in den Ringraum unter Ausnutzung ihrer Schwerkraft möglich ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Verfüllmasse ein Magnesiumzement der Gruppe Magnesiumoxichloridzement und Magnesiumoxisulfatzement verwendet wird.

Das Einbringen der erfindungsgemäßen Verfüllmasse in den Ringraum kann durch Anbringen eines hydrostatischen Kopfes oder Stutzens an einer Aufgrabungsstelle des zu sanierenden Kanals erfolgen. Hierbei wird die erfindungsgemäße Verfüllmasse in einer bestimmten Höhe, die relativ einfach einzuhalten ist, gehalten. Diese Höhe ist so bemessen, daß die erfindungsgemäße Verfüllmasse aufgrund des so über diese Höhe steuerbaren hydrostatischen Druckes in den Ringraum eindringt.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäß zum Einsatz gelangende Magnesiumchloridzement und Magnesiumoxisulfatzement eine maximale Viskosität nach Marsh von +2,3 sec/1 auf. Bei Einhalten dieses Parameter ist die angestrebte gute Fließfähigkeit der erfindungsgemäßen Verfüllmasse gegeben. Zur Definition der Viskosität nach Marsh vgl. z. B. »Principles of Drilling Fluid Control«,l2. Ausgabe, herausgegeben von Petroleum Extenson Service, Austin, Texas, Seite 205.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Abflußrohres mit einer darin angeordneten flexiblen Rohrleitung und
F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1.

In F i g. 1 ist ein verlegtes Abflußrohr 20 gezeigt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren repariert werden soll.

Das Abflußrohr 20 kann ein Stahlrohr relativ großen Durchmessers sein, das korrodiert ist. Ebenso kann es ein unter Verwendung von Glasfasern, Keramik oder Beton hergestelles Rohr sein, das aus einer Anzahl von Rohrabschnitten zusammengesetzt ist. Das Abflußrohr kann auch als kontinuierliche Rohrleitung ausgebildet sein. Das Abflußrohr 20 weist kreisförmigen Querschnitt auf. Es könnte jedoch beispielsweise rechtwinkligen Querschnitt aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Reparatur von im wesentlichen horizontal verlegten, z. B. Wasser, Erdgas oder Rohöl

fördernden Rohrleitungen verwendet werden. Das Abflußrohr 20 ist im Boden 21 in im wesentlichen horizontaler Lage verlegt; es weist eine leichte Steigung von etwa 1 bis 2 Promille auf, so daß ein stromauf gelegener Teil 22 sowie ein stromab gelegener Teil 23 vorhanden ist Diese Neigung ist eingebaut, damit das Abwasser oder der Abfall im Abflußrohr 20 zu ihrer bestimmungsgemäßen Sammelstelle abströmen.

In dem Abflußrohr 20 sind zwei Abschnitte einer als Futter dienenden flexiblen Rohrleitung 24 und 25 gemäß F i g. 1 vorgesehen. Die Rohrleitung 25 weist einen äußeren Durchmesser auf, der kleiner als der Innendurchmesser des Abflußrohres 20 ist Das zur Herstellung des flexiblen Futters verwendete Material muß flexibel, dauerhaft und korrosionsbeständig sein. Flexibles thermoplastisches Material, wie Polyethylen, wird bevorzugt Das Futter 25 weist eine vergleichsweise geringe Wandungsstärke auf, so daß es Drücken von wesentlich mehr als 3,5 N/cm² nicht standhalten kar>n; dieser kritische Druck hängt allerdings noch vom Durchmesser des Futters 25 ab. Ein dünnwandiges Futter 25 großen Durchmessers bricht schon bei geringerem Druck zusammen als ein dünnwandiges Futter 25 geringen Durchmessers. Ein dünnwandiges Futter 25 hat den Vorteil geringer Herstellungskosten und besserer Handhabung am Ort der Reparatur des Abflußrohres. Besteht das Futter 25 darüber hinaus aus thermoplastischem Material, lassen sich die Teile des Futtes 24 und 25 in herkömmlicher Weise durch Anwendung von Wärme an den Abschnittkanten miteinander verschweißen.

Aus F i g. 1 ist zu entnehmen, daß eine Dichtung 26 um das Futter zwischen der inneren Oberfläche des Abflußrohres 20 und der äußeren Oberfläche des Futters 25 vorgesehen ist. Die Dichtung lagert am Ende des Futters 25 im Bereich des stromab gelegenen Teiles 23 des Abflußrohres 20. Auf diese Weise ist das Futter 25 mit Abstand bezüglich des Abflußrohres 20 angeordnet, wobei zwischen dem Futter 25 und dem Abflußrohr 20 ein Ringraum 27 gebildet wird. Die Dichtung 26 kann aus herkömmlichem Dichtungsmaterial bestehen, z. B. aus Holzblöcken, einem Polyethylenring, Pappabschnitten oder Gummidichtungen. Jedoch wird eine mit einem rasch abbindenden Zement vergossene Hanfschnurdichtung bevorzugt.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zu reparierende Abflußkanal an zwei Stellen freigelegt, einmal im Bereich des stromauf gelegenen Teils 22 und zum anderen im Bereich des stromab gelegenen Teils 23. Es wird hierzu um das Abflußrohr 20 herum ein Loch aus dem Boden 21 ausgehoben; vgl. F i g. 1 und 2. Es reicht aus, wenn nur etwa die obere Hälfte des Abflußrohres 20 freigelegt wird, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Die beiden Teile 22 und 23 sind vorzugsweise etwa 100 bis 160 Meter voneinander entfernt. Nachdem die Löcher im Bereich der Teile 22 und 23 ausgehoben worden sind, wird die obere Hälfte des Abflußrohres 20 entfernt; hierbei werden die öffnungen 28 und 29 gebildet (Fig. 1). Das Innere des Abflußrohres 20 ist nunmehr zugänglich.

Die Löcher im Bereich des stromaufwärts gelegenen Teiles 22 sowie des stromabwärts gelegenen Teiles 23 des Abflußrohres 20 müssen so groß bemessen sein, daß die Einführung des Futters 25 in das Abflußrohr 20 möglich ist. Das flexible Futter wird am stromaufwärts gelegenen Teil 22 des Abflußrohres 20 eingeführt und durch die Öffnung in das Abflußrohr 23 gezogen, und zwar so weit, bis es sich vom stromaufwärts gelegenen Teil 22 bis zum stromab gelegenen Teil 23 erstreckt Daran anschließend wird das im Bereich des stromab gelegenen Teils 23 angeordnete Ende des Futters 25 mittels der Dichtung 26 mit Abstand bezüglich des Abflußrohres 20 angeordnet, wobei der Ringraum 27 zwischen dem Futter 25 und dem Abflußrohr 20 entsteht Bei Bedarf kann ein Oberströmrohr 30 im Bereich des stromab gelegenen Teils 23 in den Boden 21 derart eingeführt werden, daß es sich in das Abflußrohr zur Herstellung einer Verbindung mit dem Ringraum 27 durch den Zement anzeigen, worauf noch eingegangen werden wird; außerdem kann durch das Überströmrohr Luft, Abfall und Wasser aus dem Ringraum 27 entweichen. Bei Bedarf können zusätzliche Lagerungen, z. B.

weitere Dichtungen (nicht gezeigt) längs des Futters 25 zur Unterstützung der Dichtung 26 im Hinblick auf die räumlich getrennte Anordnung des Futters bezüglich des Abflußrohres 20 vorgesehen werden. Ein derartiges Lagerelement kann z. B. ein dünner Abstandhalter (nicht gezeigt) sein, der längs des unteren, äußeren Umfanges des Futters 25 vorgesehen ist, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß das zusätzliche Lagerelement nicht die Strömung der Verfüllmasse um das Futter herum beeinträchtigt.

Nachdem das Futter 25 in das Abflußrohr 20 eingesetzt ist, wird ersteres mit demjenigen Futter 24 verbunden, das bereits, in den benachbarten Teil des Abflußrohres 20 eingesetzt worden ist. Zum Verbinden der beiden Futter 24 und 25 kann beispielsweise ein Kragen oder Ring Anwendung finden, der um die äußeren Oberflächen der Futter 24 und 25 herumgelegt wird, nachdem diese im Bereich 31 gestoßen wurden; die beiden Futter können auch mit einem Klebeband verbunden werden. Bevorzugt werden die beiden Futter 24 und 25 durch thermoplastisches »Verschweißen« durch Aufbringung von Wärme im Bereich 31 miteinander verbunden.

Soll nur der zwischen dem stromauf gelegenen Teil 22 und dem stromab gelegenen Teil 23 befindliche Abschnitt der Abwasserleitung 20 repariert werden, so wird das Futter 25 in das Abflußrohr 20 eingesetzt, wobei es stromaufwärts bis in die strichpunktiert gezeigte Lage 32 in F i g. 1 gedrückt wird. Sodann wird an beiden Enden des Futters 25 eine Dichtung 26, 26' vorgesehen.

Ein Verbinden des Futters 25 mit einem angrenzenden Futter entfällt in diesem Fall.

Nach der Herstellung des Ringraums 27 wird mit einem niedrigviskosem Zement 33 auf Magnesiumbasis aus der Gruppe Magnesiumoxichloridzement und Magnesiumoxisulfatzement angefüllt, wodurch das Futter 25 mit dem Abflußrohr 20 verbunden wird. Es ist zweckmäßig, wenn der Zement eine maximale Trichterviskosität nach Marsh von 42,3 sec/1 aufweist. Zu Vergleichszwecken sei darauf hingewiesen, daß die Trichtervisko- sität von Wasser bei der Messung nach Marsh 28,5 sec/1 beträgt. Bei der Viskositätsbestimmung nach dem Binghammodell beträgt die plastische Viskosität des Zements weniger als 40 Centipoise, die Füeßgrenze (yield point) ist kleiner als 73,3 · 10"⁵N/cm².

In der Regel wird das Befüllen derart ausgeführt, daß das Loch im Bereich des stromaufwärts gelegenen Teils 22 des Abflußrohrs 20 mit dem Zement 33 so hoch befüllt wird, daß ein hyrostatischer Kopf gebildet wird. Dieser ußt den Zement 33 in den Ringraum 27 fließen, wobei letzterer ausgefüllt wird, wenn der Zement nach unten zum stromab gelegenen Teil 23 des Abflußrohres 20 fließt. Es wird jedoch nicht soviel Zement 33 in das Loch gegossen, daß das Futter 25 zusammengedrückt

würde.

Bei Verwendung eines Magnesiumoxichlorid- oder Magnesiumoxisulfatzements mit einer maximalen Trichterviskosität nach Marsh von 42,3 sec/1 ist die Befüllung des engen Ringraums 27 ohne Ausübung einer übermäßigen, auf das Futter 25 wirkenden Kraft möglich.

Die gemäß der Erfindung verwendeten Magnesiumchlorid- und Magnesiumoxisulfatzemente sind in der US-PS 38 16 148 und der DE-OS 25 17 675 genau be- ίο schrieben. Sie können auf einfache Weise in einen sehr feinen Brei überführt werden, der den Ringraum 27 leicht ausfüllt und zuverlässig nach unten zum stromabwärts gelegenen Ende des Futters 25 strömt.

Solche Magnesiumoxichlorid- und Magnesiumoxisulfatzemente mit einer maximalen Trichterviskosität nach Marsh von 42,3 sec/1 haben folgende weitere Vorteile: Sie verbinden sich leicht mit Metall, Keramik, Glasfasern, Beton, Zement und Polyethylen, wodurch eine gute Bindung zwischen dem Abflußrohr 20 und dem Futter 25 herbeigeführt wird. Weiterhin schrumpfen oder expandieren sie beim Aushärten praktisch nicht, so daß sich weder Leerräume im Ringraum 27 noch Ausbauchungen an der flexiblen Rohrleitung bilden. Auch setzen diese Zemente keine übermäßige Wärme während des Abbindens frei, so daß auch eine hierdurch bedingte Beschädigungsmöglichkeit des Futters 25 vermieden ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil, der sich durch die Verwendung von Magnesiumoxichlorid- und Magnesiumoxisulfatzementen ergibt, besteht darin, daß das Abflußrohr 20 ohne wesentliche Unterbrechung des Abwasserflusses repariert werden kann. Auch ist es nicht erforderlich, das Abflußrohr 20 zu reinigen, um etwaigen Abfall zu entfernen. Mit Ausnahme des kurzen Zeitraums, der zum Einsetzen des Futters 25 in das Abflußrohr 20 und zur Verbindung des Futters 25 ggf. mit dem Futter 24 notwendig ist, kann das Abwasser durch das Abflußrohr 20 strömen. Dieser wesentliche Vorteil ist auf die Eigenschaften von Magnesiumchlorid- und Magnesiumoxisulfatzementen zurückzuführen; diese Zemente können mit im Ringraum vorhandener Flüssigkeit und vorhandenem Abfall vermischt werden und binden dennoch richtig ab, so daß sie einen befriedigenden Zementstein erbringen. Würde herkömmlicher Portland-Zement zum Ausfüllen des Ringraums 27 verwendet, so würde seine viel höhere Viskosität zur Zerstörung des Futters 25 führen, und zwar infolge des hohen Druckes, der notwendig wäre, um den Portland-Zement in den vergleichsweise engen Ringraum 27 zu pumpen; darüber hinaus weist der Portland-Zement auch nicht die Eigenschaften auf, sich mit dem im Ringraum befindlichem Wasser und Abfall zu verbinden und dann zu einem befriedigenden Zement auszuhärten.

Die Verfüllmasse nach der US-PS 38 16 148 weist eine spezifische Dichte von etwa 1,25 bis 2,2 kg/1 auf und besteht im wesentlichen aus Sorel-Zement und etwa 3 bis 10 Gew.-°/o eines wasserlöslichen Ammoniumsalzes " sowie etwa 3 bis 10 Gew.-% eines wasserlöslichen, unvollständig kondensierten Aminoplastes, das durch Reaktion einer Polyamino-Verbindung mit Formaldehyd erhalten wurde. Der Zement besteht hierbei etwa aus Teilen Magnesiumoxid, etwa 30 Teilen einer wäßrigen Magnesiumchloridlösung (spezifische Dichte 1,3) sowie etwa 10 Teilen Ammoniumchlorid; außerdem sind dann etwa 10 Teile des unvollständig kondensierten Aminoplastes vorhanden.

Anstelle des Aminoplastes können 30 bis 70% Magnesia usta, bezogen auf den Gesamtmagnesiumoxigehalt des Sorel-Zementes, vorgesehen werden (vgl US-PS 38 16 148). In diesem Fall besteht dann die Zu sammensetzung im wesentlichen aus 900 Teilen Magne siumchlorid MgCl₂ · 6 H₂O, etwa 900 Teilen Wasser, et wa 150 Teilen Magnesiumoxid, etwa 180 Teilen Magne sia usta und etwa 80 Teilen Ammoniumchlorid. Bei ei nem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind 900 Teile Magnesiumchlorid MgCl₂ · 6 H₂O, etwa 900 Teile Wasser, etwa 200 Teile Magnesiumoxid, etwa 95 Teile Magnesia usta und etwa 60 Teile Ammonium chlorid vorgesehen.

Magnesiumzementmörtel nach der ebenfalls genannten DE-OS 25 17 675 besteht im wesentlichen aus Wasser, das auch Meerwasser oder eine Salzlösung sein kann, etwa 9 bis 40Gew.-% Magnesiumoxid, etwa 12 bis 50 Gew.-Teile Magnesiumsulfat und etwa 20 bis 60 Teile Magnesiumkarbonat oder Dolomit; der Wassergehalt beträgt etwa 20 bis 40 Gew.-%. Wird der Zementmörtel unter Verwendung einer herkömmlichen Bohrflüssigkeit angesetzt, die Meerwasser oder eine Salzlösung enthält, so kann dies eine tonfreie Bohrflüssigkeit auf Magnesiumsalzbasis sein, die ihrerseits Magnesiumsulfat, Magnesiumkarbonat oder Dolomit und ein Oxid des Kalziums oder Magnesiums aufweisen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reparieren eines im wesentlichen horizontal verlegten Abflußrohres oder Abwasserkanals, bei welchem in das Innere des Abflußrohres eine flexible Rohrleitung eingeführt wird, deren Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Abflußrohres ist, wobei die flexible Rohrleitung mit Abstand unter Bildung eines Ringraumes zum Abflußrohr angeordnet wird, und bei welchem Verfahren dieser Ringraum mit einer erhärtenden Verfüllmasse niedriger Viskosität ausgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Verfüllmasse ein Magnesiumzement der Gruppe Magnesiumoxichloridzement und Magnesiumoxisulfatzement verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnesiumzement eine maximale Viskosität nachMarsh von 42,3 sec/1 aufweist.