DE3626988C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine druckdichte Rohrverbindung für ein aus einer Anzahl von stählernen Rohrschüssen bestehende, im Vortriebsverfahren hergestellte Rohrleitung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für die Herstellung von nicht mehr begehbaren Rohrleitungen bis zu einem Innendurchmesser von etwa 1000 mm kommen unterirdische Vortriebsverfahren in Betracht, die entweder nach dem Bodenverdrängungs- oder dem Bodenentnahmeprinzip arbeiten. In den, sei es durch Bodenverdrängung, sei es durch Bodenentnahme erzeugten Hohlraum werden sofort oder nach Fertigstellung des Hohlraumes Schutz- oder Produktrohre eingepreßt oder eingezogen. Oft müssen zunächst dünnwandige, meist aus Stahl bestehende Vortriebsrohre eingepreßt werden, in die danach die Produktrohre eingezogen oder eingedrückt werden. Der Ringraum zwischen den Vortriebsrohren und den Produktrohren wird nachträglich gegebenenfalls verdämmt. Die Vortriebsrohre können nicht wiedergewonnen werden; sie sind verloren.

Gleichwohl müssen auch verlorene Vortriebsrohre so ausgebildet und miteinander verbunden werden, daß sie einwandfrei vorgepreßt werden und als Gelenkkette dem aufgefahrenen Hohlraum folgen können. Vor allem unterhalb des Grundwasserspiegels ist eine Rohrverbindung notwendig, die gegen Wasser druckdicht ist und die eine steife Querkraftschlüssigkeit sicherstellt.

Bei einer Rohrverbindung dieser Art setzt der kürzere Schenkel des winkelförmigen Stahlrings den Querschnitt des Rohrschusses fort, mit dem er stumpf verbunden ist; der längere Schenkel bildet die Muffe (Sonderdruck aus "Tiefbau Ingenieurbau-Straßenbau", Nr. 2+3, 1983, S. 3 bis 10). Dabei stützt sich das Spitzende des anschließenden Rohrschusses unmittelbar gegen den Stahlring ab, so daß die Vortriebskraft durch den Stahlring und seine Verbindung mit dem Rohrschuß hindurchgeleitet wird. Der Stahlring muß somit eine Passung aufweisen, was eine entsprechend aufwendige Herstellung bedingt.

Bei einer Rohrverbindung eines wiedergewinnbaren stählernen Vortriebsrohres ist das Spitzende eines Rohrschusses an einem innen an die Rohrwandung angeschweißten Stahlring gebildet und in eine stirnseitige Nut am Muffenende des anschließenden Rohrschlusses einsteckbar (DE-OS 32 22 880). Am Grunde der Nut ist ein Einlagestück aus elastischem Material angeordnet, das die Vortriebskräfte zu übertragen hat und der Verbindung eine gelenkartige Wirkung verleiht. Die Fuge zwischen den beiden Rohrschüssen ist in üblicher Weise gedichtet und durch ein Schleppblech abgedeckt. Bei dieser Rohrverbindung, bei der die Vortriebskraft exzentrisch zum Rohrquerschnitt übertragen wird, kann ein gewisser Aufwand für die Ausbildung der Rohrverbindung in Kauf genommen werden, da die Vortriebsrohre durch Produktrohre ersetzt und wiedergewonnen werden. Die einzelnen Rohrschüsse können hier also maschinenmäßig ausgebildet werden, was bei verlorenen Vortriebsrohren aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich ist.

Schließlich ist bei Vortriebsrohren aus Stahlbeton eine Rohrverbindung bekannt, bei der die axiale Vortriebskraft im Rohrquerschnitt selbst übertragen wird und bei der sich an der Innenseite der Rohrverbindung zwischen dem Rohrschuß und einer Muffe, die am benachbarten Rohrschuß angeordnet ist, ein Dichtungsring befindet; die Rohrstoßinnenseite einerseits und die Muffenaußenseite andererseits bilden dabei die Dichtflächen für den Dichtungsring (DE-Z "TIS" 7/85, S. 394 bis 398).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Rohrleitung der eingangs angegebenen Art eine Rohrverbindung anzugeben, bei der die einzelnen Rohrschüsse beim Vortrieb die Möglichkeit haben, als druckfeste Gelenkkette dem aufgefahrenen Hohlraum zu folgen, wobei die Muffenverbindung selbst aber durch Längskräfte unbelastet bleiben soll, die ferner gegen Wasser druckdicht ist und außerdem die erforderliche Querkraftschlüssigkeit sicherstellt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Vorteil der Erfindung wird im wesentlichen darin gesehen, daß mit wirtschaftlichen Mitteln eine einfache Möglichkeit geschaffen wurde, eine Rohrleitung unter Aufrechterhaltung einer unmittelbaren druckfesten Stoßverbindung der Rohrschüsse mit Übertragung der Vortriebskraft innerhalb des Querschnitts der Rohrwandung beim Vortrieb als Vortriebsrohr bei Abweichungen von der Vortriebsachse gewissen Winkeländerungen nach Art einer Gelenkkette unter Aufrechterhaltung der Dichtung und der Querkraftschlüssigkeit folgen zu lassen. Die Muffenverbindung ist dabei von axialen Kräften unbelastet und bietet, da der Dichtring zwischen zur Rohrwandung parallelen Dichtflächen wirkt, ausreichende Bewegungsmöglichkeit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt die Darstellung eines Vortriebsverfahrens für ein Vortriebsrohr zwischen einem Anfahrschacht und einem Zielschacht,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrverbindung vor dem Zusammenschieben zweier Rohrenden und

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Längsschnitt nach dem Zusammenschieben der Rohrenden.

Zur Herstellung einer unterirdischen Rohrleitung im Rohrvortrieb sind in der Regel 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 bekannter Weise durch den Einbau von Spund-, Schlitz- oder Pfahlwänden oder dergleichen und Aushub des Bodens hergestellt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Schachtsohle 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 Öffnung (5) für den Durchtritt des Vortriebsrohres (6), die mit einer Gleitdichtung versehen ist.

Der Vortrieb des Vortriebsrohres (6) erfolgt mittels eines Bohrgerätes (7) mit einem Bohrkopf (8), der beim Vortrieb in Richtung des Pfeiles (9) gegen die Ortsbrust gedrückt wird und in drehender Bewegung oder durch Spülung den Abbau des Bodens bewirkt. Die für den Vortrieb des Vortriebsrohres (6) erforderliche Vortriebskraft wird im Anfahrschacht (A) durch hydraulische Pressen erzeugt, deren Wirkung durch einen Pfeil (10) angedeutet ist.

In den Fig. 2 und 3 ist in einem Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch einen der Rohrstöße (11) (Fig. 1) in größerem Maßstab die erfindungsgemäße Ausbildung einer Rohrverbindung dargestellt. Gezeigt ist die Verbindung zweier Rohrschüsse (6 a und 6 b), wobei von dem Rohrschuß (6 a) lediglich das Muffenende (12) und von dem Rohrschuß (6 b) das Spitzende (13) dargestellt sind.

Zur Bildung des Muffenendes (12) ist kurz vor dem eigentlichen Ende (14) des Rohrschusses (6 a) ein winkelförmiger Stahlring (15) angeschweißt, der aus einem axial verlaufenden längeren Schenkel (16) und einem rechtwinklig dazu verlaufenden flanschartig ausgebildeten kürzeren Schenkel (17) besteht. Mit dem Ende dieses kürzeren Schenkels (17) ist der Stahlring (15) an der Innenwand (18) des Rohrschusses (6 a) angeschweißt. Der längere Schenkel (16) besitzt an seiner Außenfläche (19), die auch als Dichtfläche wirkt, einen keilförmigen Anlauf (20).

Das Spitzende (13) des Rohrschusses (6 b) ist an diesem selbst ausgebildet. An der Innenwand (21) des Rohrschusses ist im Abstand von dessen Ende (22) ein Flacheisenring (23) angeschweißt, dessen äußere Stirnfläche (24) eine Schulter für einen Dichtring (25) bildet. Der Dichtring (25) selbst besteht aus einem unteren Anlageteil (26), mit dem er an der Innenwand (21) des Rohrschusses (6 b) anliegt und sich gegen die Schulter (24) abstützt sowie aus einem aufragenden Wulst (27), der in Vorpreßrichtung (Pfeil 9) eine schräge Anlauffläche (28) und auf der Rückseite eine Ausnehmung (29) besitzt.

Die Rohrverbindung kommt beim Zusammenschieben zweier Rohrschüsse aus Anlaß des Ansetzens jeweils eines neuen Rohrschusses im Anfahrschacht (A) zustande. Wenn der Rohrschuß (6 b) in Vortriebsrichtung (Pfeil 9) gegen den Rohrschuß (6 a) geschoben wird, gleitet der Dichtring (25) mit der schrägen Anlauffläche (28) zunächst auf den keilförmigen Anlauf (20) des Stahlrings (15) auf, wodurch der Rohrschuß (6 b) grob zentriert wird. Zugleich wird schon während des Aufgleitens des Wulstes (27) des Dichtrings (25) auf die Anlauffläche (20) der Wulst entgegen der Vorpreßrichtung umgelegt. In dem in Fig. 3 dargestellten Endzustand liegt der Wulst auf dem Anlageteil (26) auf, ist also die Ausnehmung (29) geschlossen. Der Dichtring (25) wirkt so wie ein einteiliges, kompaktes Profil.

Zur Feinzentrierung des Spitzendes und zur Sicherung des Querkraftschlusses im Endzustand der Rohrverbindung dienen Führungsklötzchen (30), die möglichst gleichmäßig verteilt auf der Außenfläche (19) des Stahlrings (15) unmittelbar innerhalb der Preßfuge (31) angeordnet sind. Diese Führungsklötzchen (30) sind zweckmäßig mit dem Stahlring (15) verschweißt. Auch diese Führungsklötzchen (30) besitzen am äußeren Ende einen keilförmigen Anlauf (32), auf den das stirnseitige Ende (22) des Spitzendes (13) des Rohrschusses (6 b) aufgleiten kann.

Da auch dieser Querkraftschluß nicht völlig spielfrei gewährleistet werden kann, ist das Spitzende (13) des Rohrschusses (6 b) am äußeren Ende mit einer Fase (33) versehen, um beim weiteren Vortrieb, selbst wenn geringe Querverschiebungen auftreten sollten, den Gleitwiderstand im Boden nicht durch eine wenn auch geringe Schulter zu vergrößern.

Da die Rohrachse einem Polygonzug folgt, lassen sich geringe Winkeldrehungen in den Rohrverbindungen meist nicht vermeiden. Deshalb ist es zweckmäßig, in der Preßfuge (31) zwischen den stirnseitigen Enden der Rohrschüsse (6 a und 6 b) eine Zwischenlage aus einem elastoplastisch verformbaren Material, z.B. eine Papierdichtung, anzuordnen.

Claims (6)

1. Druckdichte Rohrverbindung für eine aus einer Anzahl von stählernen Rohrschüssen bestehende, im Vorpreßverfahren hergestellte Rohrleitung mit vornehmlich nicht mehr begehbarem Querschnitt, bei der die Rohrschüsse, die jeweils ein Spitzende und ein durch einen mit dem Rohr verbundenen Stahlring gebildetes Muffenende mit winkelförmigem Querschnitt aufweisen, durch Ineinanderstecken druckfest miteinander verbindbar sind, wobei der Längere, in der Rohrachse verlaufende Schenkel der Muffe über das Rohrende hinausragt und der kürzere Schenkel rechtwinklig zur Rohrachse verläuft und wobei der Außendurchmesser der Muffe geringer ist als der Innendurchmesser des Vortriebsrohres, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzere, einen Flansch bildende Schenkel (17) kurz vor dem eigentlichen Ende (14) des Rohrschusses (6 a, 6 b) an der Innenwand (18) des Rohrschusses (6 a, 6 b) befestigt, z. B. angeschweißt ist, und daß der längere Schenkel (16) mit seiner Außenfläche (19) eine Dichtfläche für einen Dichtring (25) bildet, der an der Innenfläche (21) des Spitzendes (13) des anzuschließenden Rohrschlusses (6 a, 6 b) angeordnet und gegen eine Schulter (24) eines an der Innenfläche (21) angeordneten Widerlagers (23) abgestützt ist und daß im Bereich des Rohrstoßes eine radiale Führung vorgesehen ist, die aus Führungsklötzchen (30) besteht, die gleichmäßig über den Umfang verteilt an der Außenfläche (19) des Schenkels (16) befestigt sind.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlring (15) an seinem äußeren Ende einen keilförmigen Anlauf (20) aufweist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsklötzchen (30) an ihrem äußeren Ende einen keilförmigen Anlauf (32) aufweisen.

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzende (13) eines Rohrschusses an der Außenfläche mit einer Fase (33) versehen ist.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (24) an einem Flacheisenring (23) gebildet ist, der am Spitzende (13) des Rohrschusses (6 b) im Abstand von seinem Ende (22) an dessen Innenfläche (21) befestigt, z. B. angeschweißt ist.

6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (25) aus einem Auflageteil (26) mit einer unteren Auflagefläche und einer stirnseitigen, etwa rechtwinklig dazu verlaufenden Abstützfläche sowie einem aus dem Auflagenteil (26) lippenartig aufragenden Wulst (27) besteht, der an der Vorderseite eine geneigte Anlauffläche (28) und an der Rückseite eine winkelförmige Ausnehmung (29) mit einem aufragenden und einem liegenden Schenkel aufweist, die einen Winkel von maximal 90 Grad einschließen, wobei der Wulst (27) beim Ineinanderschieben der Rohrenden derart verformbar ist, daß die Ausnehmung im Endzustand geschlossen ist.