DE3222880A1

DE3222880A1 - Verfahren und einrichtung zum herstellen einer rohrleitung im unterirdischen vortrieb

Info

Publication number: DE3222880A1
Application number: DE19823222880
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1982-06-18
Publication date: 1983-09-08
Also published as: DE3222880C2

Description

Verfahren und Einrichtung zum Herstellen einer Rohrleitung
im unterirdischen Vortrieb Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie eine Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 7.
Da die Verlegung von Rohrleitungen z.B. für Abwasser, Fernwärme usw. in offener Baugrube vor allem in dicht besiedelten Gebieten zu Beeinträchtigungen der Umwelt führt, die immer stärker empfunden werden, kommt der Herstellung solcher Leitungen in geschlossener Bauweise, also im unterirdischen Vortrieb, eine immer größere Bedeutung zu.
Unterirdische Vortriebsverfahren für die Herstellung von nicht begehbaren Rohrleitungen bis zu einem Innendurchmesser von etwa 800 mm arbeiten entweder nach dem Bodenverdrängungs- oder dem Bodenentnahmeprinzip.
Beim Bodenverdrängungsverfahren wird durch einen Verdrängungskopf, der statisch oder dynamisch in den Boden getrieben wird, ein kreisförmiger Hohlraum erzeugt. Durch Bodenverdrängung können nur Höhräume bis zu einem Durchmesser von etwa 200 mm in verdrängungsfähigen Böden aufgefahren werden. Soll der Hohlraumdurchmesser über 200 mm betragen oder ist der Baugrund für Verdrängungsverfahren ungeeignet, kommen Bodenentnahmeverfahren zum Einsatz, bei denen der Bodenabbau mechanisch mittels Bohrkopf und F6rderschnecke oder durch Spülung erfolgt. Vortriebsverfahren mit Bodenentnahme sind zwar im Tunnel- und Stollenbau grundsätzlich bekannt. Diese Verfahren sind aber daran gebunden, daß. die Vortriebsgeräte an Ort und Stelle bedient werden, was bei nicht begehbaren Rohrleitungen nicht möglich ist.
In den, sei es durch Bodenverdrängung0 sei es durch Bodenentnahme erzeugten Hohlraum werden sofort oder nach Fertigstellung des Hohl raumes Schutz- oder Produktrohre ein gepreßt oder eingezogen. Gegebenenfalls müssen zunächst dünnwandige Vortriebsrohre eingepreßt werden, in die danach die Produktrohre eingezogen oder eingedrückt werden.
Der Ringraum zwischen den Vortriebsrohren und den Produktrohren wird nachträglich verdämmt Die Vortriebsrohre können nicht wiedergewonnen werden; sie sind verloren.
Die meisten bekannten Vortriebsverfahren, und zwar sowohl die mit Bodenverdrängung wie auch die mit Bodenentnahme arbeitenden, sind nicht steuerbar und damit problematisch hinsichtlich der Richtungsstabilität. Diese wird stark beeinflußt durch die Beschaffenheit des zu durchfahrenden Untergrundes, das Einfallen eventuell vorhandener Schichten, vor allem aber durch Bodeneinlagerungen.
Es sind nur gerade Bohrungen von Rohrquerschnitten mit mindestens doppelter Symmetrie, z.B. I(reis, möglich und auch die nur in nicht oder nicht stark wasserführenden Schichten. Die Vortriebslängen können 100 m kaum übersteigen, da es nicht möglich ist, Einrichtungen zur Schmierung des Rohrstranges, z.B. durch thixotrope Flüssigkeiten und sogenannte Dehnerstationen vorzusehen, um zur Verringerung der Bodenreibung die Rohre abschnittsweise gegeneinander vorzupressen.
Unter den Vortriebsverfahren mit Bodenentnahme ist eine Einrichtung bekannt, bei der am vorderen Ende eines stählernen Vortriebsrohres ein ferngesteuertes Horizontalbohrgerät durch den Boden gepreßt wird (Zeitschrift "Tiefbau - Ingenieurbau - Straßenbau", Heft 8/81, Seite 554/555).
Das Bohrgerät ist mit einem Bohrkopf ausgerüstet, an dem entsprechend der vorgefundenen Bodenformation sowohl schneidende, als auch rollende Bohrwerkzeuge montiert werden können. Das Vortriebsrohr wirkt im Bereich des Bohrgerätes wie ein Schild; der Bohrkopf kann der Schildschneide gegenüber voreilend und nacheilend bohren. Beivoreilendem Bohren kann der Rohrdurchmesser frei geschnitten werden; auf diese Weise sind Richtungskorrekturen möglich.
Die Bohrwerkzeuge arbeiten in einer mit Wasser oder thixotroper Flüssigkeit gefüllten Abbaukammer, die gegenüber dem Vortriebsrohr durch eine Schottwand abgeschlossen ist. Das Bohrgut wird hydraulisch gefördert durch Zufuhr einer Spülflüssigkeit in die Abbaukammer und Abförderung des Gemisches aus dieser an die Geländeoberfläche, wo die Spülflüssigkeit zur Wiederverwendung z.B. durch Absetzen vom Bohrgut getrennt wird. Neben den Vortriebsrohren sind also noch Versorgungsleitungen erforderlich, die innerhalb der Vortriebsrohre verlaufen.
Bei der Herstellung von nicht mehr begehbaren Rohrleitungen mit Durchmessern bis zu etwa 800 mm können die Einrichtungen zum Lösen des Bodens, zum-Stützen der Ortsbrust, zum Fördern des Bohrgutes usw. bei Störungen vor Ort nicht repariert werden. Das bedeutet, daß bei einer derartigen Einrichtung, wenn eine Störung vor Ort auftritt, an der Stelle, an der sich die Störung befindet, ein neuer Schacht hergestellt werden muß, um an das Bohrgerät gelangen bzw. dieses bergen zu können. Dabei sind auch Vorkehrungen zur Sicherung der Ortsbrustv zur Wasserhaltung usw. zu treffen, um den Erfolg der bis dahin geleisteten Arbeit nicht wieder zunichtezumachen.
Wenn, was ebenfalls bekannt ist, das Bohrgerät mit dem Vortriebsschild an der Spitze der Produktrohrleitung vorgepreßt wird, dann verlaufen alle Versorgungsleitungen innerhalb des endgültigen Produktrohres, was zur Folge hat, daß durch das Schleifen der Leitungen, insbesondere der Verschlüsse, ein auf die Produktrohre bereits aufgebrachter Korrosionsschutzüberzug beschädigt wird. Eine nachträgliche Reparatur ist nicht möglich, da die fertige Rohrleitung nicht mehr begehbar ist. Ein einwandfreier Korrosionsschutz ist aber vor allem bei Abwasserleitungen unerläßlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden und eine Möglichkeit zu schaffen, um vor allem nicht mehr begehbare Rohrleitungen im unterirdischen Vortriebsverfahren mit größerer Sicherheit und auf wirtschaftlichere Weise als bisher herstellen zu können.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Gegenstand der Erfindung ist noch eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 7.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, den Bauzustand vom Endzustand der herzustellenden Rohrleitung zu trennen, d.h. das für den Bauzustand als Auskleidung der Erdröhre erforderliche dünnwandige, vorzugsweise stählerne Vortriebsrohr nach Fertigstellung der Erdröhre durch die endgültige Auskleidung zu ersetzen. Daraus folgt der entscheidende Vorteil, daß sowohl die für den Bauzustand, als auch die für den Endzustand erforderlichen Einrichtungen jeweils nur für diesen Zustand benötigt werden und somit ihren Anforderungen optimal angepaßt werden können. Dabei kann im Grunde jede Möglichkeit angewendet werden, die endgültige Auskleidung herzustellen, sei es durch Verwendung von vorgefertigten Betonrohren, sei es durch Einbringen von Ortbeton.
Da die einzelnen Rohrschüsse des Vortriebsrohres, das nur den Bedingungen des Bauzustandes genügen muß, nach dem Ausbau wiedergewonnen werden, können alle Versorgungsleitungen, auch für die Schmierung des Rohrstranges sowie etwa erforderliche Dehnerstationen fest in die Rohrschüsse integriert werden. Jeder Rohrschuß ist somit als Maschinenteil anzusehen. Dies ermöglicht einfache druckfeste Steckverbindungen zwischen den einzelnen Rohrschüssen, so daß beim Einbau der Rohrschüsse zusätzliche Arbeiten zur Verbindung auch der Versorgungsleitungen entfallen. Die Steckverbindungen sind dabei nicht auf rohrförmige Flüssigkeitsleitungen beschränkt, sondern können auch auf die elektrischen Leitungen, z.B. Kabel für die Stromversorgung des Bohrgeräts, für dessen elektrische oder elektronische Steuerung usw. ausgedehnt werden.
Durch den festen Einbau der Versorgungsleitungen mit ihren Stößen schafft die Erfindung auch die Möglichkeit, die Stöße des Vortriebsrohres drehmomentenfest auszubilden, sodaß das vom Bohrgerät als Reaktionskraft abgegebene Drehmoment über das Vortriebsrohr zum Anfahrschacht geleitet und dort über einen Druckübertragungsring in die Schachtsohle abgeleitet werden kann. Damit werden Verspannungen des Bohrgerätes oder des Vortriebsschildes gegenüber dem Boden entbehrlich.
Der Druckübertragungsring kann zugleich als Leitungssammelstelle ausgebildet seine so daß auch dort durch einfache Steckverbindungen beim Ansetzen eines neuen Rohrschusses ohne zusätzliche Manipulationen alle erforderlichen Leitungen verbunden und abgedichtet sind.
Durch die Integration von fernbedienbaren Schmiermittelleitungen und Dehnerstationen in das Vortriebsrohr gelingt es, die Bodenreibung gering zu halten, so daß ohne größere Schwiegigkeiten Rohrleitungen mit Längen von 300 m und mehr, auch mit gekrümmter Gradiente, im unterirdischen Vortrieb in einer Richtung hergestellt werden können.
Die Verwendung eines stählernen Vortriebsrohres mit seiner gegenüber einem Produktrohr geringen Wanddicke und den fest eingebauten Versorgungsleitungen schafft auch die Voraussetzung dafür, daß das Bohrgerät bei Störungen vor der Ortsbrust jederzeit durch das Vortriebsrohr in den Anfahrschacht zurückgeholt werden kann Dabei ist das Vortriebsrohr in Notfällen sogar noch begehbar.
Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß die endgültige Auskleidung, durch die das Vortriebsrohr nach der Fertigstellung der Erdröhre ersetzt wird, optimal den an sie zu stellenden Anforderungen hinsichtlich ihrer Nutzung angepaßt werden kann. Es können Produktrohre aus beliebigem Material, mit beliebigem Innendurchmesser und beliebiger Querschnittsform eingebaut werden, sofern ihr Außendurchmesser demjenigen des Vortriebsrohres entspricht. Die Stoßverbindungen der Produktrohre können ebenfalls in beliebiger Weise gestaltet sein, um den Anforderungen an die zu erstellende Rohrleitung zu genügen, ohne daß nachträgliche Arbeiten in der Leitung notwendig wären. Damit können auch höchste Anforderungen an den Korrosionsschutz erfüllt werden.
Wenn die Erfindung auch in erster Linie für den Einsatz bei der Herstellung nicht mehr begehbarer Rohrleitungen konzipiert wurde, so ist sie in ihrer Verwendung doch nicht hierauf beschränkt; sie kann vielmehr auch zur Herstellung von Rohrleitungen bis zu 1.200 mm Durchmesser und mehr mit Vorteil eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 im Längsschnitt die Darstellung des Vortriebs verfahrens nach der Erfindung zwischen Anfahrschacht und Zielschacht, Fig. 2 den Einbau eines neuen Rohrschusses des Vortriebsrohres im Anfahrschacht, Fig. 3 das Ansetzen des ersten Produktrohres im Anfahrschacht, Fig. 4 im Längsschnitt den Vortrieb der Produktrohrleitung, Fig. 5 einen Querschnitt durch das Vortriebsrohr mit Versorgungsleitungen, Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Stoß des Vortriebsrohres, Fig. 7 den Längsschnitt nach Fig. 6 in größerem Maßstab, Fig. 8 einen Querschnitt durch das Vortriebsrohr bei Rückholung eines Bohrgeräts, Fig. 9 einen Querschnitt durch das Vortriebsrohr mit Dehnerstationen, Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Stoß des Vortriebsrohres mit Dehnerstationen, Fig. 11 einen Längsschnitt nach Fig. 10 in größerem Maßstab, Fig. 12 einen Querschnitt durch den Druckring im Anfahrschacht, Fig. 13 einen Längsschnitt durch den Druckring nach der Linie XIII-XIII in Fig. 12, Fig. 14 einen Schnitt durch eine der Versorgungsleitungen nach der Linie XIV-XIV in Fig. 13,.die Fig. 15 bis 17 Detaildarstellungen. einzelner Arbeitsphasen zum Verschließen der Versorgungsleitungen beim Ansetzen eines neuen Rohrschusses des Vortriebsrohres im Anfahrschacht, Fig. 18 einen Längsschnitt durch eine andere AusfUhrungsform eines Stoßes des Vortriebsrohres und Fig. 19 eine Detaildarstellung aus Fig. 18.
In den Fig. 1 bis 4 sind einige typische Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Rohrleitung im unterirdischen Vortrieb jeweils in Längs schnitten dargestellt.
Zur Herstellung einer unterirdischen Rohrleitung sind, wenn nicht die Gegebenheiten des Geländes andere Bedingungen stellen, zwei Schachtanlagen erforderlich, nämlich ein Anfahrschacht A und ein Zielschacht Z. Zwischen diesen Schachtanlagen wird die Rohrleitung im unterirdischen Vortriebsverfahren vorgetrieben, wobei die Geländeoberfläche 1 nicht beeinträchtigt wird. Sowohl der Anfahrschacht A, wie auch der Zielschacht Z können in an sich bekännter Weise durch Absenken von Brunnenr-ingen aus Stahlbeton unter gleichzeitigem Erdaushub hergestellt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Brunnensohle unterhalb des Grundwasserspiegels 2. Sowohl der Anfahrschacht A, wie auch der Zielschacht Z bestehen jeweils aus einer Schachtwandung 3 und einer Sohlplatte 4. In der Wandung 3 des Anfahrschachtes A befindet sich eine Offnung 5 für den Durchtritt des Vortriebsrohres 6, die mit einer Gleitdichtung versehen ist. Die entsprechende Offnung 5' inder Wandung 3' des Zielschachtes Z ist im Zustand der Fig. 1 mit einem Verschluß 7 provisorisch verschlossen.
Der Vortrieb des Vortriebsrohres 6 erfolgt mittels eines Bohrgerätes 8, das nicht Gegenstand der Erfindung ist.
Dis Bohrgerät 8 weist einen Bohrkopf 9 auf, der beim Vortrieb in Richtung des Pfeils 10 gegen die Ortsbrust gedrückt wird und in drehender Bewegung gemäß dem Pfeil 11 den Abbau des Bodens bewirkt. Im dargestellten Beispiel ist durch eine Schottwand 12 eine Abbaukammer 13 gebildet, in der unter Zufuhr einer Spülflüssigkeit aus dieser und dem Bohrgut ein Gemisch erzeugt wird, das dann durch das Vortriebsrohr 6 zu Tage gefördert wird. Im Anfahrschacht A ist mit Pfeilen 14 die Zufuhr der Spülflüssigkeit und die Abförderung des Gemisches aus der Abbaukammer 13 angedeutet. An der Geländeoberfläche kann z.B. durch Absetzen die Spülflüssigkeit wieder von dem Bohrgut getrennt und wiederverwendet werden.
Die für den Vortrieb des Vortriebsrohres 6, an dessen Spitze sich das Bohrgerät 8 befindet, erforderliche Vortriebskraft wird im Anfahrschacht A durch hydraulische Pressen erzeugt, die zwischen einem Druckübertragungsring 15, der an dem jeweils letzten der einzelnen Rohrschüsse des Vortriebsrohres 6 anliegt, und einem Widerlager 16 angeordnet sind, das sich gegen die Schachtwandung 3 des Anfahrschachts A abstützt. Die Wirkungsweise der hydraulischen Pressen ist durch einen Pfeil 17 angedeutet. Der Druckübertragungsring 15 ist auf einer Gleitbahn 18 in horizontaler Richtung bewegbar.
In dem in Fig. 2 dargestellten Arbeitszustand ist der letzte Rohrschuß des Vortriebsrohres 6 bis etwa zur Schachtwandung 3 hin eingepreßt worden Zum Einsetzen eines neuen Rohrschusses 6n ist der Druckübertragungsring 15 über die Gleitbahn 18 zurückgefahren, so daß der neue Rohrschuß 6n in Richtung des Pfeils 20 in den Anfahrschacht A hinabgelassen und abgesetzt werden kann. In diesem Stadium sind die Förderleitungen für Spülflüssigkeit und Gemisch verschlossen, damit der Druck in der Abbaukammer 13.erhalten bleibt. Durch Ausfahren der hydraulischen Pressen wird unter Vermittlung des Druckübertragungsrings 15 der neue Rohrschuß 6n an den vorhergehenden angepreßt und bei weiterer Druckausübung der Vortrieb des Vortriebsrohrs 6 fortgesetzt. Unter Ansetzen jeweils weiterer Rohrschüsse wird der Vortrieb fortgesetzt, bis das Bohrgerät 8 die Durchbrechung 5' im Zielschacht Z erreicht hat und aus dem Zielschacht Z geborgen werden kann.
Ubersteigt die Länge der Vortriebsstrecke etwa 100 m, so ist zur Verringerung der Bodenreibung beim Vortrieb des Vortriebsrohres 6 eine Schmierung mit thixotroper Flüssigkeit erforderlich. Zu diesem Zweck weisen die einzelnen Rohrschüsse des Vortriebsrohres 6 Austrittsöffnungen auf, die über eine entsprechende Leitung aus dem Anfahrschacht heraus in Richtung des Pfeils 21 mit Schmiermittel beaufschlagt werden.
Nach dem Verfahren nach der Erfindung wird nach der Fertigstellung der Erdröhre zwischen Anfahrschacht A und Zielschacht Z das Vortriebsrohr 6 durch die die endgültige Rohrleitung bildenden Produktrohre ersetzt. Die Produktrohre richten sich in Material, Profil und Abmessungen nach den Anforderungen der zu erstellenden Rohrleitung. Sie werden ebenfalls in einzelnen Rohrstücken aus dem Anfahrschacht A- heraus in gleicher Weise vorgepreßt wie das Vortriebsrohr 6, wobei die einzelnen Rohrschüsse des Vortriebsrohrs 6 im Zielschacht Z austreten und wiedergewonnen werden. In Fig. 3 ist in ähnlicher Weise wie in Fig. 2 das Ansetzen des ersten Abschnitts 22a des Produktrohres 22 dargestellt. Der Produktrohrabschnitt 22a wird in Richtung des Pfeiles 23 auf die Gleitbahn 18 abgesetzt; er stützt sich über ein Ubergangsstück 24 gegenüber dem letzten Rohrschuß des Vortriebsrohrs 6 ab und wird über ein Druckstück 25 mittels hydraulischer Pressen in Richtung des Pfeils 26 mit der Vortriebskraft beaufschlagt.
Fig. 4 zeigt in einer Gesamtdarstellung einen Zwischenzustand beim Ersetzen des Vortriebsrohres 6 durch das Produktrohr 22, wobei die einzelnen Rohrschüsse, z.B.
der Rohrschuß 6m, in Richtung des Pfeils 27 aus dem Zielschacht Z entnommen werden. Um auch bei diesen Vortriebsarbeiten die Schmierung des Vortriebsrohres 6 aufrechterhalten zu können, wird das Schmiermittel nunmehr in umgekehrter Richtung wie nach Fig. 1 aus dem Zielschacht Z heraus in Richtung des Pfeils 28 zugeführt Die Schmierung der Produktrohrleitung 22 kann über in dieser fahrbare Vorrichtungen erfolgen, die durch Fernsteuerung in der Lage sind, Austrittsöffnungen in den einzelnen Abschnitten des Produktrohres aufzusuchen und durch diese Schmiermittel in die Bodenfuge einzupressen.
In den Fig. 5 bis 7 sind die Ausbildung der einzelnen Rohrschüsse des Vortriebsrohres und die Stoßverbindungen dieser Rohrschüsse dargestellt. Jeder der Rohrschüsse 6m bzw. 6n des Vortriebsrohrs 6 besteht aus einem Stahlrohr 30 konstanter Wanddicke, das an dem in Vortriebsrichtung gemäß Pfeil 10 (Fig. 6) vornliegenden Ende ein Spitzende und am entgegengesetzten Ende ein Muffenende aufweist. Um mit Rücksicht auf die Bodenreibung die Außenwand des Vortriebsrohrs 6 glatt durchgehen zu lassen e ist das Spitzende 31 im Beispiel der Fig. 7 dadurch erzeugt, daß an der Innenseite des Stahlrohrs 30 des Rohrschusses 6n ein in Vortriebsrichtung überstehendes Rohrstück 32 angeschweißt ist. Das Muffenende 33 am Ende des Stahlrohrs 30 des Rohrschusses 6m ist dadurch erzeugt, daß ebenfalls an der Innenseite des Stahlrohrs 30 unter Zwischenschaltung eines Rohrstücks 34 ein Rohrstück 35 bündig mit dem äußeren Ende des Stahlrohrs 30 angeschweißt ist. Dadurch entsteht am Muffenende 33 eine stirnseitige Nut 36, in die das überstehende Ende 37 des Spitzendes 31 des benachbarten Rohrschusses 6n eingeführt werden kann. Am Grunde der Nut 36 ist ein Einlagestück 38 aus elastischem Material angeordnet, das in der Lage ist, die Vortriebskräfte zu übertragen. Die Fuge 39 zwischen den beiden Rohrschüssen 6m und 6n ist in üblicher Weise gedichtet und durch ein umlaufendes Schleppblech 40 abgedeckt, das ebenfalls etwas vertieft am Außenumfang der Stahlrohre 30 angeordnet ist.
In den Fig. 18 und 19 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rohrstoßes des Vortriebsrohres dargestellt.
Auch hier besteht jeder der Rohrschüsse 6m' bzw. 6n' aus einem Stahlrohr 30' konstanter Wanddicke, das an dem in Vortriebsrichtung vornliegenden Ende ein Spitzende 31' und am entgegengesetzten Ende ein Muffenende 33' aufweist. Da durch das Ineinandergreifen von Spitzende 31' und Muffenende 33' auch eine Dichtung des Rohrstoßes gegen äußeren Wasserdruck erreicht werden muß, müssen diese Teile exakt ineinander passen. Das Herstellungsverfahren der Stahlrohre aus groBen Platten durch Schweißen entlang einer Längsnaht erlaubt im allgemeinen keine große Genauigkeit. Aus diesem Grund sind sowohl das Spitzende 31', wie auch das Muffenende 33' hier an eigenen rohrförmigen Teilen 76 bzw. 77 gebildet, die jeweils Verlängerungen 78 bzw. 79 aufweisen und mit diesen durch Uberlappung unter Zwischenschaltung elastischer Fugenzwischenlagen 82 z.B. mittels Schrauben 83 mit den Stahlrohren 30' verbunden sind. Die das Spitzende 31' und das Muffenende 33' enthaltenden Rohrteile 76 bzw.
77 können so gesondert als maschnenmäßig bearbeitete Stahlformteile vorbereitet und dann mit der Möglichkeit eines Toleranzausgleichs lösbar mit den Stahlrohren 30' verbunden werden. Auf diese Weise wird auch die Möglichkeit geschaffen, die Teile 76 und 77 wahlweise mit Stahlrohren 30' unterschiedlicher Länge zu verbinden.
Die Stoßfuge 39' zwischen den beiden Rohrschüssen 6m' und 6n' ist durch einen Dichtungsstreifen 80 gedichtet, der an der Stirnseite 81 des Spitzendes 31' durch Ankleben befestigt ist. Der Dichtungsstreifen 80 hat im unverformten Zustand etwa die aus Fig. 19 ersichtliche sechseckige Gestalt, die bewirkt, daß die winkelförmig ausgestellten Flanken 84 durch Anlage an den zueinander parallelen Seitenwänden 85 der Nut 36' eine Verformung gegenüber der im rechten Teil der Fig. 19 gestrichelt dargestellten Ausgangsform erfahren. Auf diese Weise wird mittels eines Dichtungsstreifens 80 aus Gummi, Kunststoff oder dergleichen nicht nur eine doppelseitige Dichtung gegen beide Seitenwände der Nut 36' erreicht, sondern auch das am Grunde der Nut anzuordnende Einlagestück aus elastischem Material gebildet, das in der Lage ist, die Vortriebskräfte zu übertragen.
Die beiden Rohrschüsse 6m' und 6n' sind in der Darstellung der Fig. 18 unter einem Winkel a zueinander geneigt, was einer Kurvenfahrt des Vortriebsrohres entspricht.
Dies hat zur Folge, daß der Dichtungsstreifen 80 im unteren Bereich des Rohres stärker zusammengedrückt erscheint als im oberen Bereich. Diese unterschiedlichen Zusammendrückungen müssen aufnehmbar sein, was gelegentlich dazu führen kann, daß ein Einlagestück noch zusätzlich zu dem Dichtungsstreifen 80 vorgesehen sein muß.
Diese Fugenausbildung ist unabhängig von den Vortriebsrohren nach der Erfindung bei allen vergleichbaren Rohrstößen, beispielsweise auch solchen aus Asbestzement, Beton oder dergleichen anzuwenden, die im Vortriebsverfahren vorgepreßt werden.
Dieser einfachen Steckverbindung der Rohrschüsse des Vortriebsrohres 6 entsprechen auch die Verbindungen der beiden Versorgungsleitungen 41 und 42 für die Zuführung der Spülflüssigkeit bzw. die Abförderung des Gemisches aus Spülflüssigkeit und Bohrgut. Die Leitungen 41 und 42 bestehen ebenfalls aus Stahlrohren, die im unteren Bereich der Rohrschüsse des Vortriebsrohrs 6 fest mit diesem verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind. Die Rohrschüsse der Versorgungsleitungen 41 bzw. 42 weisen jeweils ein Spitzende 43 und ein Glockenende 44 auf, die unter Zwischenschaltung eines Dichtungsrings 45 in derselben Richtung steckbar sind wie die Rohrschüsse des Vortriebsrohrs 6. Allerdings sind die Stöße der Versorgungsleitungen 41 bzw. 42 gegenüber demjenigen des Vortriebsrohrs 6 etwas versetzt.
Da die einzelnen Schüsse der Versorgungsleitungen 41 bzw. 42 fest mit den Rohrschüssen des Vortriebsrohrs 6 verbunden sind, sind die einzelnen Schüsse des Vortriebsrohres 6 in dem in Fig. 7 dargestellten zusammengesteckten Zustand auch drehmomentfest miteinander verbunden, da über die Steckverbindungen der Versorgungsleitungen 41 bzw. 42 Schubkräfte übertragen werden können. Wenn die beiden Rohrverbindungen für die Übertragung des vom Bohrgerät ausgeübten vollen Drehmoments nicht ausreicht, ist es möglich, über den Umfang der Stahlrohre 30 verteilt eine oder mehrere weitere Möglichkeiten zur Schubkraftübertragung vorzusehen. Dies-können einfache am Spitzende 31 eines Rohrschu-sses 6n angeordnete Finger 46 sein, die in eine aus zwei seitlichen Laschen 47 am Muffenende des benachbarten Rohrschusses 6m gebildete Taschen eingreifen.
Auf diese Weise ist gewährleistet, daß mit dem Ansetzen jedes einzelnen Rohrschusses des Vortriebsrohres 6 (Fig. 2) und Vollzug der Steckverbindungen des Vortriebsrohres, wie auch der Versorgungsleitungen, wozu neben den dargestellten Leitungen 41 bzw. 42 für Spülflüssigkeit bzw.
Abförderung noch weitere Leitungen, z.B. für Schmiermittel, Hydraulikflüssigkeit, Elektrik oder Elektronik kommen können, auch eine drehmomentenfeste Verbindung der Rohrschüsse zustandegekommen ist, so daß das vom Bohrgerät an der Spitze des Vortriebsrohres 6 ausgeübte Drehmoment über das Vortriebsrohr in den Anfahrschacht übertragen werden kann, wo es durch den Druckübertragungsring 15 aufgenommen wird.
Der Druckübertragungsring 15 ist im einzelnen in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Der Druckübertragungsring 15 besteht aus einem Stahlteil, das in bzw. entgegen der Vortriebsrichtung (Pfeil 10) auf der Gleitbahn 18 verschieblich ist. Die Gleitbahn 18 besteht aus zwei schrägliegenden Längsträgern 48 aus Stahlprofilen, die über Knaggen 49 auf Querträger 50 abgestützt sind. Die oberen Flanschen der Längsträger 48 werden jeweils von außen her durch winkelförmige Konsolen 51 umgriffen, wodurch der Druckübertragungsring 15 an einer Drehung gegenüber der Gleitbahn 18 gehindert und das über das Vortriebsrohr 6 übertragene Drehmoment aufgenommen und abgetragen wird.
Der Druckübertragungsring 15 weist weiterhin an der in Vortriebsrichtung (Pfeil 10) vornliegenden Seite ein Spitzende 52 auf, das demjenigen eines Rohrschusses des Vortriebsrohrs 6 entspricht sowie Rohrstutzen 53, die den Spitzenden 43 der Rohrschüsse der Versorgungsleitungen 41 bzw. 42 entsprechen. Die Rohrstutzen 53 stellen die Aus-bzw. Eintritte von Rohrleitungen 54 bzw. 55 dar, die innu'halb des Druckübertragungsrings 15 verlaufen und an dessen Oberseite 56 in Rohrstutzen 57 bzw. 58 austreten. An diese Rohrstutzen 57 und 58 werden im Anfahrschacht (Fig. 1) die Versorgungsleitungen angeschlossen, die dort in Richtung der Pfeile 14 entsprechend Zufuhr von Spülflüssigkeit bzw. Abförderung des Gemisches geschickt werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß beim Ansetzen eines neuen Rohrschusses im Anfahrschacht (Fig. 2) mit dem Ineinanderstecken der Rohrverbindungen auch gleich der funktionsfähige Anschluß der Versorgungsleitungen bewirkt ist.
Zum Vortrieb von Rohrleitungen mit einer Vortriebslänge von über 100 m ist es nicht nur erforderlich, die Bodenfuge mit einem geeigneten Schmiermittel zu schmieren, um die Bodenreibung herabzusetzen, sondern es ist weiterhin notwendig, den Vortrieb des Vortriebsrohres 6 abschnittsweise vorzunehmen. Zu diesem Zweck müssen in gewissen Abständen voneinander sogenannte Dehnerstationen vorgesehen werden, d.h. Stellen, an denen ein aus mehreren Rohrschüssen bestehender Rohrabschnitt gegenüber dem in Ruhe befindlichen benachbarten Abschnitt vorgepreßt werden kann. Nach der Erfindung ist es möglich, auch derartige Dehnerstationen fest und demzufolge unmittelbar funktionsfähig in die einzelnen Rohrschüsse des Vortriebsrohres 6 zu integrieren. Eine derartige Dehnerstation.ist in den Fig. 9 bis 11 dargestellt.
Die Dehnerstation ist hier zwischen den Rohrschüssen 6x und 6y des Vortriebsrohrs 6 angeordnet. Das Spitzende 31' des Rohrschusses 6y'ist hier verlängert ausgebildet, um in der ebenfalls vertieften Nut 36' am Muffenende 33' eine größere Bewegungsmöglichkeit zu schaffen. .Zusätzlich ist in der Nut 36' ein Dichtungsring 59 angeordnet.
Uber den Umfang des Vortriebsrohres 6 sind drei Zylinder-Kolben-Einheiten 60 vorgesehen, deren Zylinder 61 einerseits über ein Gelenk 62 an eine Konsole 63 angeschlossen sind, die mit der Wandung des Rohrschusses 6x fest verbunden ist, während die Kolbenstange 64 der Zylinder-Kolben-Einheit 69 ebenfalls über ein Gelenk 65 an eine Konsole 66 angeschlossen ist, die mit dem Rohrschuß 6y fest verbunden ist. Durch Ausfahren der Zylinder-Kolben-Einheiten 60, die so angeordnet sein müssen, daß sie eine axial in Vortriebsrichtung wirkende Resultierende haben, kann eine Relativverschiebung des den Rohrschuß 6x aufweisenden Rohrabschnitts gegenüber dem den Rohrschuß 6y aufweisenden Rohrabschnitt erzeugt werden.
Dadurch, daß sowohl die Versorgungsleitungen 41 und 42, als auch die Dehnerstationen mit Zylinder-Kolben-Einheiten 60 fest mit den jeweiligen Rohrschüssen des Vortriebsrohrs 6 verbunden sind, gelingt es, diese entlang des Umfangs des Vortriebsrohres so zu plazieren, daß während des gesamten Vortriebs die Möglichkeit besteht, das Bohrgerät 8 mit dem Bohrkopf durch das Vortriebsrohr 6 zurückzuholen. Da das Bohrgerät 8 mit dem Bohrkopf 9 nicht Gegenstand der Erfindung ist, ist in Fig. 8 lediglich angedeutet, wie ein Bohrgerät mit einem mit Rollenmeißeln 67 ausgerüsteten Bohrkopf in einer bestimmten Stellung durch das Vortriebsrohr 6 zurückgeholt werden kann. Dabei sind die Rollenmeißel 67 am Bohrkopf einklappbar angeordnet, da die Grundfläche der Vortriebsbrust notwendigerweise größer sein muß als der Innendurchmesser des Vortriebsrohres 6. Das - nicht dargestellte - Bohrgerät 8 kann auf schienenartigen Führungen rollend oder gleitend verschieb.
bar sein, die entweder an den Versorgungsleitungen 41 und 42 angebracht oder direkt aus diesen bestehen können.
Um dann, wenn das Bohrgerät 8 mit dem Bohrkopf zur Wartung oder zur Behebung von Störungen in den Anfahrschacht A zurückgeholt wird, nicht jeweils die Versorgungsleitungen 41 und 42 vollständig entleeren zu müssen, wobei der Druck in der Abbaukammer 13 und damit unter Umständen die Stützung der Ortsbrust verloren ginge, sind Vorkehrungen getroffen, um diese Leitungen im Bereich des Druckübertragungsrings 15 verschließen zu können. Diese Vorkehrungen sind in den Fig. 13 bis 17 dargestellt. Die in dem Druckübertragungsring 15 integrierten Leitungen 54 und 55, die zu den Anschlußstutzen 53 führen, besitzen zur LUftseite 68 des Druckübertragungsringes 15 hin den Anschlußstutzen 53 entgegengesetzt gerichtete Stutzen 69, die durch jeweils einen Abschlußdeckel 70 abschließbar sind. In jeden Rohrstutzen 69 kann jeweils ein aufblasbarer Packer 71 eingeführt werden, der einerseits mit einer Stange 72 lösbar verbunden und andererseits mit einer Leitung 73, z.B.
für Preßluft, lösbar verbunden werden kann. Sowohl die Stange 72, wie auch die Leitung 73 sind durch den Abschlußdeckel 70 dichtend hindurchgeführt.
Die Betätigung des Packers und seine Wirkungsweise sind in den Fig. 14 bis 17 dargestellt.
In der in Fig. 14 dargestellten Stellung liegt der Druckübertragungsring 15 an dem Muffenende des Rohrschusses 6m an und der Rohrstutzen 53 ist mit dem Glockenende 44 des Rohrschusses 42m verbunden. Der Packer 71 befindet sich in zurückgezogener Stellung im Bereich des Rohrstutzens 69.
Wenn der Rohrschuß 6m vollständig eingepreßt ist und ein neuer Rohrschuß 6n angesetzt werden muß (Fig. 2), wird der Packer 71 mittels der Stange 72, die einen Handgriff 74 aufweisen kann, aus der in Fig. 14 gezeigten Ruhestellung an das Ende des Rohrschusses 42m geschoben und dort z.B. mittels Zufuhr von Preßluft durch die Rohrleitung 73 aufgeblasen, so daß er den Querschnitt der Rohrleitung 42m voll ausfüllt. In diesem Zustand kann die Stange 72 von dem Packer 71 gelöst werden, z.B. durch eine Gewindeverbindung oder einen Bajonettverschluß, und zurückgezogen werden. In ähnlicher Weise ist es auch möglich, die Schlauchleitung 73 nach Absperren durch ein Ventil 75 zu lösen und ebenfalls zurückzuziehen (Fig. 16). In diesem Zustand kann der Druckübertragungsring 15 zurückgefahren werden, so daß Platz zum Ansetzen des neuen Rohrschusses 6n frei wird (Fig. 17). Nach dem Vorfahren des Druckübertragungsrings 15 und dem Schließen sowohl der Stoßverbindung zwischen dem Rohrschuß 6m und dem Rohrschuß 6n, als auch der Verbindung zwischen dem Rdhrschuß 6n und dem Druckübertragungsring 15 werden sowohl die Stange 72, als auch die Rohrleitung 73 wieder mit dem Packer bzw. dem Ventil 75 verbunden, der Packer entleert und zurückgezogen. Damit wird der Durchflußquerschnitt wieder frei.
Leerseite

Claims

Verfahren und Einrichtung zum Herstellen einer Rohrleitung im unterirdischen Vortrieb P a-t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Herstellen einer vornehmlich nicht mehr begehbaren Rohrleitung im unterirdischen Vortrieb einer Erdröhre zwischen einem Anfahrschacht und einem Zielschacht unter Einpressen eines dünnwandigen, vornehmlich eines stählernen Vortriebsrohres mit Abbau und Förderung des Bohrgutes, bei dem die einzelnen Rohrschüsse des Vortriebsrohres vom Anfahrschacht aus unter Vorschaltung eines dem Rohraußendurchmesser angepaßten Bohrkopfes vorgepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortriebsrohr (6) als vorläufige Trageinheit während des Bauzustandes dient und nach Beendigung des Vortriebs durch eine die endgültige Trageinheit bildende Auskleidung der Erdröhre ersetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortriebsrohr (6) aus der Erdröhre herausgedrückt oder herausgezogen wird, wobei seine Teile zwecks Wiedergewinnung im Zielschacht (Z) entnommen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Auskleidung aus vorgefertigten Produktrohren, z.B. Betonrohren, besteht, die vom Anfahrschacht (A) aus vorgepreßt werden, wobei zugleich das Vortriebsrohr (6) aus der Erdröhre herausgedrückt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Auskleidung aus erhärtendem Material, z.B. Beton, besteht, das im Zuge des Ausbaus der einzelnen Teile des Vortriebsrohrs (6) an Ort und Stelle eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erhärtende Material mittels einer Kletter- oder Gleitschalung eingebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das erhärtende Material durch Spritzen, Walzen oder dergleichen eingebracht wird.
7. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, mit einem aus einzelnen Rohrschüssen bestehenden Vortriebsrohr, an dessen vorderem Ende ein Bohrgerät druck- und drehmomentenfest abgestützt ist und an dessen rückwärtigem Ende eine gegenüber dem Anfahrschacht abgestützte Vortriebseinrichtung angreift sowie mit Versorgungsleitungen, wie z.B. einer Leitung für die Zuführung einer Spülflüssigkeit zum Bohrgerät, einer Leitung für die hydraulische Abförderung des Bohrgutes und gegebenenfalls einer Leitung zum Einpressen eines Schmiermittels zwischen Vortriebsrohr und Boden, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitungen (z.B. 41, 42) aus einzelnen Rohrschüssen bestehen, deren Länge derjenigen der Rohrschüsse des Vortriebsrohres (6) entspricht und die jeweils fest mit diesen verbunden, z.B. verschweiSt, sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet> daß die Rohrschüsse des Vortriebsrohres (6) und der Versorgungsleitungen (41, 42) an ihren Enden durch Ineinanderstecken miteinander verbindbar sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß jeder Rohrschuß des Vortriebsrohres (6) ein Spitzende (31) und ein Muffenende (33) aufweist und daß das Spitzende (31) in eine stirnseitige Nut (36) an dem Muffenende (33) des vorangehenden Rohrschusses einsteckbar ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzende (31, 31') eine Abkröpfung im Sinne einer Durchmesserverringerung und das die Nut (36, 36') tragende Muffenende (33, 33') eine Verdickung nach innen aufweisen.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Grunde der Nut (36, 36') eine die Vorpreßkräfte übertragende Einlage (38) aus elastischem Material vorgesehen ist.
12. Einrichtung insbesondere nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite des Spitzendes (31') ein Dichtungsstreifen (80) aus elastischem Material, wie Gummi, Kunststoff oder dergleichen angeordnet ist, dessen Flanken an den zueinander parallelen Seitenwänden (85) der Nut (36') dichtend anliegen.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsstreifen (80) an der Stirnseite (81) des Spitzendes (31') z.B. durch Ankleben befestigt ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Dichtungsstreifens (80) zumindest in Teilbereichen seiner Breite größer als die lichte Weite der Nut (36') ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzende (31') und Muffenende (33') enthaltenden Teile (76 bzw. 77) der Rohrschüsse von diesen getrennt und daran lösbar befestigt sind.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzende und Muffenende enthaltenden Teile (76 bzw. 77) als bearbeitete Formteile aus Stahl ausgebildet sind.
17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder -16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzende und Muffenende enthaltenden Teile (76 bzw. 77) mit den dazwischenliegenden Teilen der Rohrschüsse durch Uberlappung unter Zwischenlage elastisch verformbarer Materialien zum Toleranzausgleich z.B. durch Schrauben (83) verbunden sind
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stöße der Versorgungsleitungen (41, 42) gegenüber denjenigen des Vortriebsrohres (6) versetzt sind.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebavorrichtung einen Druckübertragungsring (15) zur Ubertragung der Vortriebskräfte auf das Vortriebsrohr 66) aufweist, in den die Versorgungsleitungen münden und der über entsprechende Steckverbindungen an den jeweils letzten Rohrschuß des Vortriebsrohres (6) anschließbar ist.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckübertragungsring (15) im Anfahrschacht (A) in Vortriebsrichtung verschieblich, aber drehmomentenfest gelagert ist.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohrschüsse des Vortriebsrohres (6) mit schienenartigen Führungen versehen sind, auf denen das Bohrgerät (8) gleitend oder rollend verschiebbar, z.B. rückholbar, ist.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen zum Verschließen der mit Flüssigkeit beaufschlagten Versorgungsleitungen (41, 42) insbesondere der Leitungen für die Zuführung der Spülflüssigkeit und die Abförderung des Bohrgutes beim Ansetzen eines neuen Rohrschusses des Vortriebsrohres vorgesehen sind.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ium Verschließen der Versorgungsleitungen (41, 42) aufblasbare Packer (71) vorgesehen sind, die in die Leitungen einschiebbar sind.
24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stoß zweier.

Rohrschüsse des Vortriebsrohres (6) so ausgebildet ist, daß die beiden Rohrschüsse relativ zueinander in Vortriebsrichtung verschieblich sind und daß zur Verschiebung an den Rohrschüssen den Stoß überbrückende Schubgetriebe, z.B. Zylinder-Kolben-Einheiten (60) vorgesehen sind.
25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubgetriebe gelenkig und lösbar an den Rohrschüssen des Vortriebsrohres 66) befestigt sind.
26. Einrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schubgetriebe mit axial in Vortriebsrichtung wirkender Resultierender am Rohrumfang vorgesehen sind.