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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum neigungsgenauen Verlegen unterirdische Rohrleitun- gen, bel dem zuerst entlang dem vorbestimmten Leitungsverlauf eine Bodenbohrung hergestellt und
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Zum Herstellen von Bohrlöchern für das untenrdlsche Verlegen von Rohrleitungen od. dgl sind bereits verschiedene Bohrverfahren, sogenannte Honzontalbohrverfahren bekannt, bel denen meist eine Bohrspülung und ein verlaufsgesteuerter Bohrkopf eingesetzt werden und die mit ausreichender Richtungsgenauigkeit das Bohren entsprechender Bohrlöcher längs einem durch die Planvorgabe vorbestimmten Leitungsverlauf erlauben.
Das eigentliche Verlegen der aus einzelnen Rohrschüssen zusammengesetzten Rohrlei- tungen erfolgt dann durch das Einziehen des sich schussweise auf Grund des zugfesten Anemanderrelhens der Rohrschüsse verlängernden Rohrstranges in die Bodenbohrung, wobei auch schon vorgeschlagen wurde, zur Erleichterung dieses Rohreinzuges eine Stützflüssigkeit In das Bohrloch zu pumpen, um einerseits während des Einziehens die Reibungs- und Bewegungsverhältnisse beeinflussen zu können und anderseits nach dem Rohrleitungseinzug durch das Erhärten der Stützflüssigkeit gleich eine den Rmgraum zwischen Rohrleitung und Bohrlochwandung ausfüllende Bettung der Rohrleitung zu erhalten.
Da es für die Rohrverlegung notwendig ist, die Bodenbohrung mit einem Übermass gegenüber der Rohrleitung herzustel- len, welches Übermass sich nach den geologischen Gegebenheiten, nach der Steuerungsgenau) gke) t des Bohrkopfes, nach dem Rohrmatenal, nach der Art der Rohrschussverbindungen u. dgl. richtet, Ist bisher auch bel ausreichend genauem Bodenbohrungsverlauf die Lage der Rohrleitung innerhalb des Bohrloches mit beträchtlichen Toleranzen verbunden, was sich vor allem bel Rohrleitungen mit einem einzuhaltenden Mindestgefälle sehr ungünstig auswirkt, da die zu berücksichtigenden Neigungstoleranzen vor allem bei längeren Leitungsstrecken zu erheblichen unvorherbestimmbaren Niveauunterschieden und Im Falle gerin-
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugehen, das ein rationelles Verlegen von Rohrleitungen auch unter Einhaltung geringer Gefälle Innerhalb engster Toleranzen erlaubt. Darüber hinaus soll eine zweckmässige Vorrichtung zum einfachen Durchführen dieses Verfahrens geschaffen werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass vorzugsweise die spezifischen Gewichte der Rohrleitung bzw. der Rohrschüsse und der Stützflüssigkeit aneinander angeglichen werden und dass die Rohrleitung nach dem Einziehen beiderends positionsrichtig lagegesichert und dann zum Streckrichten innendruckbeaufschlag wird. Durch die Angleichung der spezifischen Gewichte von Rohrleitung und Stützflüssigkeit lässt sich ein schwebender Schwimmzustand der Rohrleitung innerhalb der Stützflüssigkeit erreichen, weicher schwebende Zustand nicht nur das Einziehen der Rohrschüsse in die Bödenbohrung erleichtert, sondern darüber hinaus auch eine radiale Querbewegung der Rohrleitung gegenüber der Bodenbohrung begünstigt.
Wird nun nach dem Einzug der Rohrleitung In das Bohrloch die Rohrleitung innendruckbeaufschlagt, wozu selbstverständlich die Rohrleitungsenden verschlossen sein müssen, bewirkt diese Innendruckbeaufschlagung eine axiale Zugbelastung und damit ein Streckrichten der Rohrleitung, so dass bei entsprechender Lagejustierung der Rohrenden sich über die gesamte Rohrleitungslänge ein gleichmässiges Gefälle ausbildet. Die Rohrleitung nimmt dadurch nicht mehr den beim Einziehen sich ergebenden toleranzbehafteten polygonalen Verlauf Innerhalb der Bodenbohrung ein, sondern streckt sich zu einem der Höhe nach konstant geneigten Verlauf und gewährleistet so eine Rohrverlegung mit engsten Lage- und Gefälletoleran- zen.
Die Stützflüssigkeit wird in ihren Aushärteigenschaften auf dieses Streckrichten abgestimmt und erlaubt dann durch ihr Erhärten nach dem Streckrichten das bleibende Einbetten der genchteten Rohrleitung Innerhalb der Bodenbohrung. An sich spielt es keine Rolle, ob die Rohrleitung hinsichtlich des Gefälles aufwärts oder abwärts in die Bodenbohrung eingezogen wird, es muss nur darauf geachtet werden, dass das Bohrloch entsprechend abgedichtet ist, um die Stützflüssigkeitsfüllung der Bodenbohrung zum Streckrichten und zum Einbetten der Rohrleitung nicht zu gefährden.
Wird die Innendruckbeaufschlagung der Rohrleitung aufrecht erhalten, bis die Stützflüssigkeit erhärtet ist. kann die ausgerichtete Lage der Rohrleitung nachträglich nicht mehr gestört und der exakte Leitungsverlauf bleibend sichergestellt werden.
Wird die Rohrleitung an einem oder beiden Enden In neigungsrichtiger Lage axial beweglich abgestützt, können die beim Streckrichten auftretenden Längenänderungen gut aufgenommen und ausgeglichen werden, wodurch die Lagegenauigkeit weiter zu verbessern ist.
Um die spezifischen Gewichte von Rohrleitung und Stützflüssigkeit aufeinander abstimmen zu können, werden die Rohrschüsse zur Gewichtsangleichung mit wasserbefüllbaren Ballastbehältern belastet oder mit
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misch verwendet, wobei Bentonit mit Hochofenschlacke, kaustischem Soda und Natriumkarbonat und Wasser oder mit Natriumkarbonat und Polymeren und anderen Additiven und Wasser gemischt werden kann, um In Abhängigkeit von den jeweiligen geologischen, ökologischen und gesundheitlichen Bedingungen die gewünschten Erstarrungseigenschaften zu erbnngen.
Eine andere Möglichkeit zur Rohrleitungseinbettung ergibt sich erfindungsgemäss dadurch, dass die Stützflüssigkeit während der Innendruckbeaufschlagung der Rohrleitung durch eine Bettungsmasse ausgetauscht wird, so dass einerseits die Stützflüssigkeit auf das Einziehen und Ausrichten und anderseits die Bettungsmasse auf das Einbetten der ausgerichteten Rohrleitung speziell abgestimmt werden können und beste Verlegebedingungen herrschen. Als Bettungsmasse eignet sich beispielsweise ein Bentonit-ZementSand-Wassergemisch, wobei es vorteilhaft ist, wenn beim Austausch die Bettungsmasse vom tieferen Bodenbohrungsende eingepresst wird, von wo aus sie die Stützflüssigkeit ansteigend verdrängt, die am höheren Bohrungsende abgesaugt und entsorgt wird.
Zum Durchführen dieses Verfahrens lassen sich durchaus bekannte Vomchtungen zum Rohreinziehen verwenden, die einen über eine Zugkupplung und einen Räumer an einem durch die Bodenbohrung verlaufenden Zuggestänge hängenden, eine Halterung für den ersten Rohrschuss der Rohrleitung aufweisenden Ziehkopf besitzen, wobei der Räumer an eine Flüssigkeitszuleitung des Zuggestänges angeschlossene Verteilerdüse zum Einbnngen der Stützflüssigkeit bildet.
Diese Vomchtung ist nun lediglich dahingehend zu ergänzen, dass der Ziehkopf einen äusseren, an den Bohrlochdurchmesser angepassten Dichtkörper trägt, der axiale, mit Rückschlagklappen versehene Durchströmkanäle für die Stützflüssigkeit besitzt, dass vorzugsweise in die Rohrschüsse zugfest miteinander verbindbare Behälter zur Wasser- oder Gasbefüllung einschiebbar sind, dass das einziehseittge Bohrlochende mit einer Rohrschleuse zum dichten Einführen der zugfest zusammensetzbaren Rohrschüsse ausgestattet ist und dass für das ziehkopfabgewandte Rohr ! ei- tungsende ein Verschlussdeckel mit einer Einrichtung zum Innendruckbeaufschlagen der Rohrleitung vorgesehen ist.
So ist es ohne Schwierigkeiten möglich, mit Hilfe des Zuggestänges die Rohrleitung in das Bohrloch einzuziehen und gleichzeitig im Masse dieses Einzuges Stutzflüssigkeit in den Ringraum zwischen Rohrleitung und Bodenbohrung einzufüllen. Die Stützflüssigkeit wird durch die Flüssigkeitsleitung des Zuggestänges und die Verteilerdüsen des Räumers in die Bodenbohrung eingebracht und dringt dann durch die Durchströmkanäle des Dichtkörpers in den Aussenbereich der einzuziehenden Rohrleitung ein.
Die Rückschlagklappen verhindern dabei ein Rückströmen der Stützflüssigkeit, was vor allem am Ende des Einziehvorganges wichtig ist, da dann der Dichtkörper den Abschluss der Bodenbohrung nach aussen hin mit sich bringen muss, wenn bereits der Räumer aus dem Bohrloch herausgezogen ist und keine Stützf) üss) gkeit mehr nachgepumpt wird. Die Rohrschteuse am einziehseitigen Bohrlochende ergibt hier den Abschluss des Bohrloches und verhindert ein Ausfliessen der Stützflüssigkeit, wobei das Einführen der Rohrschüsse zum Aufbau der Rohrleitung während des Einzugvorganges problemlos möglich bleibt.
Dazu ist auch das Gewicht der Rohrschüsse durch eine zusätzliche Be- oder Entlastung mittels der wasser- oder gasbefüllten Behälter an einen Schwebezustand in der Stützflüssigkeit abgestimmt und erleichtert so die Rohrbewegung. Ist das ziehkopfabgewandte Rohrleitungsende mit einem Verschlussdeckel versehen, entsteht zusammen mit dem Ziehkopf am anderen Leitungsende ein abgeschlossener Rohrinnenraum, der für die Innendruckbeaufschlagung notwendig ist. Diese Druckbeaufschlagung kann vorzugsweise mit Pressluft, aber durchaus auch mit einem Hydraulikmittel od. dgl. vorgenommen werden, wobei entsprechende Sicherheits- und Messeinrichtungen Verwendung finden.
Ist der Rohrschleuse eine Justiereinrichtung zur Lagesicherung der Rohrleitung zugeordnet, kann die Positionierung des Rohrleitungsendes gleich im Bereich der Rohrschleuse durchgeführt werden, wobei die Schleuse von sich aus bereits eine Vorzentrierung ergibt. Die Justiereinrichtung selbst kann dann mit einer Führungseinnchtung zur axial beweglichen Halterung der Rohrleitung kombiniert sein, so dass ein einwandfreier Längenausgleich der Rohrleitung beim Streckrichten unabhängig vom Reibungsschluss am ziehkopfseitigen Ende zwischen Dichtkörper und Bohrloch möglich ist, welcher Dichtkörper selbst ja für die Abdichtung und Lagejustierung des schleusenabgewandten Bohrlochendes bzw. Rohrleitungsendes sorgen soll.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch veranschaulicht und zwar zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum neigungsgenauen Verlegen unterirdischer Rohrleitun- gen an Hand eines Anlagenschemas sowie
Fig. 2 den Ziehkopf dieser Vorrichtung im Axialschnitt grösseren Massstabes und
Fig. 3 die Rohrschleuse dieser Vorrichtung ebenfalls im Axialschnitt grösseren Massstabes.
Um eine Rohrleitung 1 möglichst neigungsgenau im Untertageverfahren verlegen zu können, wird zuerst entlang dem durch die Planvorgabe bestimmten Leitungsverlauf eine Bodenbohrung 2 hergestellt,
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können.
Ist die Rohrleitung 1 eingezogen und durch die Innendruckbeaufschlagung streckgenchtet. nimmt sie
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Bett zur Aufnahme der Rohrleitung 1 bildet, womit auch der exakte Rohrleitungsverlauf langfnst ! g abgest- chert ist. Nach dem Erstarren der Stützflüssigkeit 10 werden Ziehkopf 5 und Rohrschleuse 18 abmontiert und die Verlegungsarbeltung können üblicherweise beendet werden.
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The invention relates to a method for the inclination-accurate laying of underground pipelines, first of all by making a bottom hole along the predetermined line course and
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Various drilling methods, so-called horizontal drilling methods, are already known for producing boreholes for the underground laying of pipelines or the like, mostly using a drilling fluid and a progressively controlled drilling head and which, with sufficient directional accuracy, permit the drilling of corresponding boreholes along a line course predetermined by the plan .
The actual laying of the pipe lines composed of individual pipe sections is then carried out by pulling the pipe string lengthening in sections due to the tensile strength of the pipe sections into the bottom bore, whereby it has also already been proposed to pump a supporting liquid into the borehole to facilitate this pipe pulling in, in order to be able to influence the friction and movement conditions while pulling in and on the other hand to obtain a bedding of the pipeline filling the space between the pipeline and the borehole wall after hardening of the supporting liquid.
Since it is necessary for the pipe laying to make the floor borehole with an oversize compared to the pipeline, which oversize depends on the geological conditions, on the control accuracy of the drill head, on the pipe material, on the type of pipe socket connections and the like. Like., Is the position of the pipeline within the borehole associated with considerable tolerances, even with a sufficiently precise course of the bottom bore, which has a particularly unfavorable effect especially for pipelines with a minimum gradient to be observed, since the inclination tolerances to be taken into account, especially with longer pipeline routes, lead to considerable, unpredictable Level differences and in the case of low
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The invention is therefore based on the object of eliminating these deficiencies and of tackling a method of the type described at the outset which permits rational laying of pipelines, even with a slight gradient, within the narrowest tolerances. In addition, an expedient device for simple implementation of this method is to be created.
The invention solves this problem in that the specific weights of the pipeline or the pipe sections and the supporting liquid are preferably matched to one another and in that the pipeline is secured in the correct position after pulling in at both ends and is then subjected to internal pressure for stretching. By aligning the specific weights of the pipeline and the supporting fluid, a floating floating state of the pipeline within the supporting fluid can be achieved, the softer floating state not only facilitates the drawing of the pipe sections into the bottom hole, but also favors a radial transverse movement of the pipeline relative to the bottom hole.
If the pipeline is then pressurized into the borehole after the pipeline has been drawn in, for which purpose the pipeline ends must of course be closed, this internal pressurization causes an axial tensile load and thus a straightening of the pipeline, so that if the pipe ends are adjusted accordingly, a uniform gradient over the entire pipeline length trains. As a result, the pipeline no longer adopts the tolerance-prone polygonal course within the floor bore when it is drawn in, but instead stretches to a course that is constantly inclined in height, thus ensuring pipe laying with the narrowest tolerances in terms of position and gradient.
The hardening properties of the supporting liquid are matched to this stretch leveling and then, by hardening after stretch leveling, allows the non-sealed pipeline to be permanently embedded within the bottom hole. As such, it does not matter whether the pipeline is drawn into the bottom hole upwards or downwards, it is only necessary to ensure that the borehole is sealed appropriately so that the support fluid filling of the bottom hole is not used to straighten and embed the pipeline endanger.
The internal pressurization of the pipeline is maintained until the supporting fluid has hardened. the aligned position of the pipeline can no longer be disturbed and the exact line routing can be permanently ensured.
If the pipeline is axially movably supported at one or both ends in the correct inclination position, the changes in length occurring during stretch straightening can be well absorbed and compensated, which further improves the positional accuracy.
In order to be able to match the specific weights of the pipeline and the supporting fluid to one another, the pipe sections are loaded with ballast containers that can be filled with water or with
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mixed used, whereby bentonite can be mixed with blast furnace slag, caustic soda and sodium carbonate and water or with sodium carbonate and polymers and other additives and water, in order to inherit the desired solidification properties depending on the respective geological, ecological and health conditions.
Another possibility for embedding the pipeline results according to the invention in that the supporting fluid is replaced by a bedding compound during the internal pressurization of the pipeline, so that on the one hand the supporting liquid can be specially adapted to the drawing in and aligning and on the other hand the bedding compound can be specially adapted to the embedding of the aligned pipeline Laying conditions prevail. A bentonite-cement-sand-water mixture, for example, is suitable as bedding compound, whereby it is advantageous if, during replacement, the bedding compound is pressed in from the lower end of the borehole, from where it displaces the supporting fluid, which is suctioned off and disposed of at the higher end of the borehole.
To carry out this method, well-known devices for pulling in the pipe can be used, which have a pulling head that hangs over a pull coupling and a scraper on a pull rod that runs through the bottom bore and has a holder for the first pipe section of the pipeline, the clearer being connected to a liquid supply line for the pull rod connected distributor nozzle for trapping the supporting liquid.
This requirement can now only be supplemented to the extent that the drawing head has an outer sealing body which is adapted to the borehole diameter and has axial flow channels for the supporting liquid which are provided with non-return flaps, so that containers for water or gas filling, which can be connected to one another in a tensile manner, can be inserted that the end of the hole on the pull-in side is equipped with a pipe lock for the tight insertion of the pipe sections that can be assembled with tensile strength and that for the pipe facing away from the drawing head! at the end of the line, a cover with a device for pressurizing the pipeline is provided.
It is therefore possible without difficulty to pull the pipeline into the borehole with the aid of the pulling rod and, at the same time, pour filler liquid into the annular space between the pipeline and the bottom hole in the mass of this draw-in. The support fluid is introduced into the bottom bore through the fluid line of the pulling rod and the distributor nozzles of the reamer and then penetrates through the flow channels of the sealing body into the outer region of the pipeline to be drawn in.
The non-return flaps prevent the support fluid from flowing back, which is particularly important at the end of the pull-in process, since the sealing body must then bring the bottom hole outwards when the reamer is already pulled out of the drill hole and no support feet) pumped more. The pipe lock at the pull-in end of the borehole here results in the completion of the borehole and prevents the supporting liquid from flowing out, the insertion of the pipe sections to build up the pipeline remaining easily possible during the pulling-in process.
For this purpose, the weight of the pipe sections is matched to a floating state in the supporting liquid by means of an additional loading or unloading by means of the water- or gas-filled containers, and thus facilitates the pipe movement. If the end of the pipe facing away from the drawing head is provided with a sealing cover, a closed pipe interior is created together with the drawing head at the other end of the pipe, which is necessary for the internal pressurization. This pressurization can preferably be carried out with compressed air, but definitely also with a hydraulic medium or the like, appropriate safety and measuring devices being used.
If an adjustment device for securing the position of the pipeline is assigned to the pipe lock, the positioning of the pipe end can be carried out immediately in the area of the pipe lock, the lock already resulting in a pre-centering. The adjustment device itself can then be combined with a guide device for axially movable mounting of the pipeline, so that a perfect length compensation of the pipeline during stretch straightening is possible regardless of the frictional connection at the end of the drawing head between the sealing body and the borehole, which sealing body itself is used for sealing and adjusting the position of the lock away End of the borehole or the end of the pipeline.
In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated purely schematically and shows
1 shows a device according to the invention for the inclination-accurate laying of underground pipelines using a system diagram and
Fig. 2 the drawing head of this device in axial section on a larger scale and
Fig. 3, the tube lock of this device also in axial section on a larger scale.
In order to be able to lay a pipeline 1 as precisely as possible in the underground method, a bottom hole 2 is first made along the line course determined by the plan,
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can.
Is the pipeline 1 retracted and stretched by the internal pressure. she takes
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Forms bed for receiving pipeline 1, which means that the exact pipeline run is long! g is flawed. After the supporting liquid 10 has solidified, the drawing head 5 and the tube lock 18 are removed and the laying process can usually be ended.