DE3431233C2

DE3431233C2 -

Info

Publication number: DE3431233C2
Application number: DE3431233A
Authority: DE
Inventors: Aleksandr D. Kostylev; Anatolij Y. Tiskov; Stanislav B. Stazevsky; Vladimir A. Grigorasenko; Vladimir P. Gileta; Khaim B. Tkach; Valerij A. Kozlov; Anatolji V. Sukhusin; Jurij B. Novosibirsk Su Reifisov; Anatolij S. Polyakov; Leonid M. Moskau/Moskva Su Bobylev
Original assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR
Current assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1988-04-14
Also published as: DE3431233A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum unter irdischen Abbau, insbesondere auf Verfahren zum grabenlo sen Verlegen von Rohrleitungen im Boden.

Die Erfindung kann im Bauwesen zum Verlegen von Ver bindungsleitungen unter Ingenieurbauwerken, beispielsweise unter Autostraßen und Eisenbahnen, angewendet werden.

In der Melioration kann die Erfindung beim Verlegen von Futterrohren zur Herstellung von Wasserabsenkungsboh rungen und Tiefbrunnen zur Anwendung kommen.

In der erdöl- und gasfördernden Industrie kann die Er findung zum Bau von Erdungsankern für Fernrohrleitungen ver wendet werden.

Es ist ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohr leitungen bekannt, das folgende Arbeitsoperationen einschließt:
Versenkung des Rohres in den Boden durch statisches Eindrüc ken mit Hilfe von Vorschubeinrichtungen (Hebeböcken oder Win den über ein System von Flaschenzügen), Zerstörung des das Rohr füllenden Bodens mittels eines speziellen Schneidorgans oder von Hand und Beförderung des zerstörten Bodens mit Hil fe von Schnecken, Mitnehmern, Förderern, Förderwagen und an deren Mitteln (Minaev V. I. "Mashiny dlya stroitelstva magi stralnikh truboprovodov"/Maschinen zum Bau von Fernrohrlei tungen/, M., "Nedra", 1973).

Bei diesem Verfahren erfolgt die periodische Versenkung des Rohres in ein ungeschwächtes Bodenmassiv, weshalb lei stungsfähige Vorschubeinrichtungen und die Aufstellung ei ner Stützwand in der Baugrube erforderlich sind, welche die Reaktion der Vorschubeinrichtungen aufnimmt und eine Zer störung der Baugrube verhindert. Die Verwendung einer sper rigen, komplizierten Ausrüstung mit mehreren Antrieben er schwert wesentlich die Arbeitsdurchführung.

Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen, das das Einschlagen des Rohres in den Boden mit dem offenen Ende mittels einer Vibrations schlagvorrichtung (eines pneumatischen Durchtreibers) und die zyklische Reinigung des Rohrs von Boden mittels einer selbstfahrenden Bodenentnahmeeinrichtung einschließt.

Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt in der begrenz ten Verlegungslänge der Rohre. Dies erklärt sich dadurch, daß mit dem fortschreitenden Einschlagen des Rohres die Widerstandskräfte des Bodens gegen die Fortbewegung des Rohres zunehmen, und sobald sie die Schlagleistung der Vi brationsschlagvorrichtung übersteigen, hört die Bewegung des Rohres im Boden auf, d. h., es tritt ein Versagen ein.

Es ist ferner ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen bekannt, das einen voreilenden Bodenabbau und die Bildung eines Hohlraums im Bodenmassiv mit einer Querschnittsfläche, die die Querschnittsfläche des zu ver legenden Rohres übersteigt, sowie die Bodenbeseitigung und die Verlegung des Rohres in den gebildeten Hohlraum ein schließt.

Von Nachteil ist bei diesem Verfahren, daß der Hohlraum, welcher von einem Schneidorgan hergestellt wird, schwache und lockere Wände besitzt. Dies ist die Ursache für spontane Ausbrücke des Bodens und führt zur Bildung von beträchtlichen leeren Räumen zwischen dem zu verlegenden Rohr und dem Boden massiv. Eine derartige Schwächung des Bodenmassivs ruft ei ne Setzung von Ingenieurbauwerken hervor, unter denen die grabenlose Verlegung einer Rohrleitung durchgeführt wird. Ein anderer Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß die verwendeten Ausrüstungen kompliziert sind und mehrere An triebe besitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen zu schaffen, welches den Abbau des Bodenmassivs nach dem Eintritt des An haltens beim Einschlagen des Rohres sicherstellen und eine spontane Zerstörung des Bodens in diesem Abbaubereich aus schließen kann sowie sich durch einfache Realisierung und Verwendung nur eines Antriebs zum Einschlagen des Rohres kennzeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß bei einem Ver fahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen, bei dem Einschlagen eines Rohres in den Boden bis zum Anhalten desselben, Reinigung des Rohres von Boden mittels einer selbstfahrenden Bodenentnahmeeinrichtung und nachfolgen de Schwächung des Bodenmassivs vorne vor dem einzuschla genden Stirnende des Rohres durch Bildung eines Hohl raumes mit anschließendem Einschlagen des Rohres bis zum Ein tritt eines nächstfolgenden Anhaltens erfolgen, erfindungs gemäß die Bildung des Hohlraumes unmittelbar durch die Bodenentnahmeeinrichtung vorgenommen wird und dieser ver setzt in bezug auf die Rohrachse mit einer Querschnitts fläche ausgeführt wird, die kleiner als die von dem zu ver legenden Rohr gebildete Fläche ist.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß gleichzeitig mit der Schwächung des Bo denmassivs vorne vor dem einzuschlagenden Stirnende des Rohres eine Vibrationsschlageinwirkung auf die Innenfläche des Rohres ausgeübt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht da rin, daß man nach dem Eintritt des Anhaltens der Rohrbewegung im Boden eine Schwächung des Bodenmassivs mit tels einer Bodenentnahmeeinrichtung vornimmt, indem man ei nen Hohlraum vor dem Stirnende des Rohres bildet. Die Quer schnittsfläche des erwähnten Hohlraumes kann erheblich kleiner als die Querschnittsfläche der durch das Rohr gebildeten Boh rung sein, und der Hohlraum ist in bezug auf das Rohr in den un teren Teil versetzt. Die Oberfläche des Hohlraumes wird durch die Wände des Bodenaufnahmebehälters der Boden entnahmeeinrichtung verdichtet. Eine geringe Querschnittsflä che des genannten Hohlraumes und die vorgesehene Verdichtung seiner Oberfläche gestatten es, eine hohe Beständigkeit des Hohlraumes gegen spontane Zerstörung und gegen die Bildung von Bodenausbrüchen zu erreichen. Andererseits kann eine Zerstörung des Hohlraumes vor dem einzuschlagenden Stirnen de des Rohres leicht mittels einer Vibrationsschlageinwir kung auf den Boden seitens des einzuschlagenden Rohres ge schehen. Es ist einleuchtend, daß der obere Teil des Bo denmassivs über dem Hohlraum am stärksten der Bildung von Ausbrüchen ausgesetzt ist. Durch eine Versetzung des Hohlrau mes in den unteren Teil des Rohres wird das Stirnende des Rohres von den Hohlraumwänden im gefährdeten Bereich des Bodenmassivs entfernt.

Eine andere Besonderheit liegt darin, daß es bei vorhandenem selbstfahrendem Arbeitsorgan, wie es die Bodenentnahmeeinrichtung darstellt, möglich ist, eine zusätzliche Verminderung der Widerstandskräfte gegen die Bewegung des Rohres im Bodenmassiv in der zur Achse des zu verlegenden Rohres senkrechten Richtung zu erzielen und dadurch die Kräfte der seitlichen Reibung der Rohrwände am Bodenmassiv zu verringern. Für diesen Zweck lassen sich Vibrationsschlagquellen einsetzen, welche an die Bodenent nahmeeinrichtung angeschlossen werden. Dieser Arbeitsgang kann gleichzeitig mit dem Arbeitsgang der Bildung eines voreilenden Hohlraumes bei der Beförderung der Bodenent nahmeeinrichtung im Rohr bis zur Bodenabbaustelle oder in die Baugrube ausgeführt werden.

Eine solche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gewährleistet eine Vergrößerung der Länge von zu verlegenden Rohrleitungen und schließt die Bildung von leeren Räumen (Kavernen) zwischen dem Rohr und dem Bodenmassiv aus.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigt

Fig. 1 den Arbeitsgang der Verlegung eines Rohres im Augenblick des Eintritts des Anhaltens beim Einschlagen des selben, im Querschnitt;

Fig. 2 den Arbeitsgang der Reinigung des Rohres von Boden mittels der selbstfahrenden Bodenentnahmeeinrichtung;

Fig. 3 den Abbau des Bodenmassivs vor dem einzuschlagen den Stirnende des Rohres mit Hilfe der Bodenentnahmeeinrich tung;

Fig. 4 den Arbeitsgang des Anlegens einer Vibrations belastung an die Innenfläche des Rohres, im Längsschnitt;

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 den Arbeitsgang der weiteren Fortbewegung des Rohres im Boden.

Das Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitun gen besteht darin, daß ein Rohr 1 (Fig. 1) in ein Bodenmassiv 2 durch Schlageinwirkungen einer Vibra tionsschlagvorrichtung (eines pneumatischen Durchtreibers) 3 versenkt wird. Nachdem das Anhalten der Fortbewegung des Rohres 1 eingetreten ist, wird die Vibrationsschlagvorrich tung 3 vom Rohr 1 abgetrennt und das Rohr mittels einer selbstfahrenden Bodenentnahmeeinrichtung 4 (Fig. 2) von Bo den gereinigt. Danach führt man eine Schwächung des Boden massivs zur Verminderung der Widerstandskräfte gegen die Fortbewegung des Rohres durch Bildung eines Hohlraumes 5 vorne vor dem einzuschlagenden Stirnende des Rohres 1 (Fig. 3) durch. Hierbei hat der Hohlraum 5 eine Querschnitts fläche, die kleiner als die Querschnittsfläche ist, welche durch das Rohr 1 im Boden gebildet wird, und in den un teren Teil in bezug auf die Achse des Rohres 1 versetzt ist.

Es ist vorteilhaft, während der Beförderung der Bodenentnahmeeinrichtung 4 bei der Bildung des Hohlraumes 5 eine zusätzliche Verminderung der Widerstandskräfte des Bo dens mit dem Zweck vorzunehmen, die Kraft der seitlichen Reibung des Rohrs 1 am Bodenmassiv 2 zu verringern. Dazu kann eine Vibrationsschlageinwirkung auf die Innenfläche des Rohres 1 in der zu seiner Achse senkrechten Richtung ausgeübt werden, wobei an der Bodenentnahmeeinrichtung 4 (Fig. 4, 5) angebrachte Schwingungsquellen 6 benutzt werden können.

Danach wird das Rohr 1 mittels der erwähnten Vorrich tung 3 bis zum Aufhören seiner Bewegung (bis zum Eintritt eines Versagens) (Fig. 6) eingeschlagen.

Des weiteren wiederholt sich der beschriebene Zyklus.

Zum besseren Verständnis des Wesens der Erfindung wer den nachstehend konkrete Realisierungsbeispiele derselben betrachtet.

Beispiel 1

Die grabenlose Verlegung eines Rohres mit 630 mm Durch messer und 25 m Länge wurde in Böden durchgeführt, die aus lehmigen Feinsänden bestanden. Das Rohr wurde mittels einer bekannten Druckluftschlagvorrichtung mit 1000 J Schlagener gie und 4 Hz Schlagfrequenz eingeschlagen. Die Anfangsge schwindigkeit des Eindringens des Rohres in den Boden betrug 8 m/h. Das Anhalten des Rohres trat nach der Versenkung des selben um 11 m ein. Nach der Reinigung des Rohres von Boden mittels einer bekannten selbstfahrenden Druckluftschlag- Bodenentnahmeeinrichtung mit einem Durchmesser des Boden aufnahmebehälters von 426 mm wurde das Bodenmassiv vor dem Stirnende des Rohres um eine Länge von 2 m abgebaut. Das Anhalten trat bei dem weiteren Einschlagen des Rohres mit tels der bekannten Vorrichtung nach sechs Metern ein. Nach der Wiederholung der vorbeschriebenen Arbeitsgänge trat das nächstfolgende Anhalten nach dem Einschlagen des Rohres um 4,5 m bei der Gesamtlänge der Versenkung von 21,5 m ein. Des weiteren wurde das Rohr bis zur projektierten Länge einge schlagen.

Die Anfangsgeschwindigkeiten der Versenkung des Rohres in der zweiten, dritten und vierten Etappe betrugen jeweils 6, 5 und 5 m/h.

Beispiel 2

Die grabenlose Verlegung eines Rohres mit 426 mm Durch messer und 40 m Länge wurde in lehmigen Böden mittels einer bekannten Druckluftschlagvorrichtung mit 1000 J Schlagenergie und 4 Hz Schlagfrequenz durchgeführt. Die Reinigung des Roh res von Boden und der Abbau des Bodenmassivs vor dem Stirn ende des Rohres um die Länge von 1,5 m wurden mittels einer bekannten selbstfahrenden Druckluftschlag-Bodenentnahmeein richtung mit dem Durchmesser des Bodenaufnahmeraumes von 325 mm vorgenommen. Es kam zum Anhalten beim Einschlagen des Rohres jeweils um 18, 25, 31 und 36 m. Die Anfangsge schwindigkeit des Rohres in den genannten Einschlagetappen be trug beginnend mit der ersten Etappe jeweils 14, 10, 8, 7 und 7 m/h.

Das Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen gemäß der Erfindung gewährleistet die Verle gung von Rohrleitungen mit einem Durchmesser von 300 bis 700 mm um eine Länge bis 40 m mit einer Betriebsgeschwindigkeit von 1 bis 7 m/h, ermöglicht die Verwendung nur eines Antriebs (einer Vibrationsschlagvorrichtung) zur Ausführung sämtli cher Arbeitsgänge beim Verlegen des Rohres mit dem offenen Ende und schließt praktisch die Bildung von leeren Räumen (Kavernen) zwischen dem Rohr und dem Bodenmassiv aus und gewährt demnach eine hohe Garantie für den Arbeitsablauf ohne Entstehung von Setzungen der Gebäude und Bauwerke, unter de nen das grabenlose Verlegen von Rohrleitungen durchgeführt wird.

Claims

1. Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrlei tungen, bei dem Einschlagen eines Rohres (1) in den Bo den (2) bis zum Anhalten desselben, Reinigung des Roh res von Boden (2) mittels einer selbstfahrenden Bodenent nahmeeinrichtung (4) und nachfolgende Schwächung des Bodenmassivs vorne vor dem einzuschlagenden Stirnende des Rohres (1) durch Bildung eines Hohlraumes (5) mit anschließendem Einschlagen des Rohres (1) bis zum Eintritt eines nächstfolgenden Anhaltens erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Hohlraumes (5) unmittelbar durch die Bodenentnahmeeinrich tung (4) vorgenommen und dieser versetzt in bezug auf die Achse des Rohres (1) mit einer Querschnittsfläche ausge führt wird, die kleiner als die von dem zu verlegenden Rohr (1) gebildete Fläche ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Schwächung des Bodenmassivs (2) vorne vor dem einzuschlagenden Stirnen de des Rohres (1) eine Vibrationsschlageinwirkung auf die Innenfläche des Rohres (1) ausgeübt wird.