DE102014101224B4

DE102014101224B4 - Verfahren zum unterirdischen Verlegen einer Leitung sowie Triebkopf und System zum Ausführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE102014101224B4
Application number: DE102014101224.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Benner
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2034-02-01
Also published as: DE102014101224A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum unterirdischen Verlegen einer Erdleitung, mit den Schritten: abschnittsweises Freilegen einer unterirdisch verlegten Altleitung (2) im Bereich einer Baugrube (5, 5.1, 5.2); zur Anlage Bringen eines Triebkopfes (20) mit der Altleitung im Bereich der Baugrube, wobei der Triebkopf mit einer Neuleitung (1) verbunden ist; Ausbringen eines druckbeaufschlagten Spülfluids in einer Vortriebsrichtung und Freilegen der Altleitung (2) in einem Abschnitt vor dem Triebkopf, wobei der Triebkopf mittels des Spülfluids einen Leitungstunnel (7) schafft; Vortreiben des Triebkopfes entlang der Altleitung in Vortriebsrichtung; und dadurch Verlegen der Neuleitung entlang der Altleitung im Leitungstunnel. Ferner betrifft die Erfindung einen Triebkopf (20) und ein System (10) zum Ausführen des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, einen Triebkopf und ein System zum unterirdischen Verlegen einer Erdleitung.
Bei der unterirdischen Verlegung von Kabelleitungen gibt es die Möglichkeit, ein neues Kabel in eine bereits verlegte Kabelkanalanlage einzugliedern oder das neue Kabel im Erdreich durch Ausheben eines Kabelkanals zu verlegen. Da meist keine Kabelkanalanlage vorhanden ist, muss der Kanal über die gesamte für die Kabelführung vorgesehene Strecke (Trasse) häufig entlang bereits verlegter Kabel ausgehoben werden.
Im Kanal ist ein bereits verlegtes Kabel üblicherweise in einem Sandbett gelagert, um eine Beschädigung des Kabels durch scharfkantige Gegenstände, wie Steine, zu vermeiden. Zu dem Sand können weitere Schichten beispielsweise mit Basaltschotter einer Körnung von 0 bis 30 mm zum Verfüllen dienen. Das Ausheben des Kabelkanals ist recht aufwändig. Insbesondere beansprucht der Aushub viel Platz und muss irgendwo zwischengelagert werden.
In den DE 198 02 691 C1 bzw. DE 10 2005 024 572 A1 werden Verfahren und/oder Vorrichtungen offenbart, bei denen grabenlos Kabel durch Überbohren des bereits verlegten Altkabels und anschließendes Herausziehen des Kabels aus dem Kanal geborgen werden. In der GB 2 357 328 A wird mittels einer Hülse, die im Erdrech über das bereits verlegte Kabel getrieben wird, die Möglichkeit geschaffen, das Altkabel zu entfernen und dieses durch anschließendes Einführen eines neuen Kabels, zu ersetzen. Die DE 10 2009 012 083 A1 offenbart ein Verfahren, zum grabenlosen Verlegen von Neuleitungen entlang einer bereits verlegten Leitung. Dabei wird ein Bohrkopf, welcher um das vorhandene Kabel greift mittels eines Bohrgestänges schiebend vorangetrieben und gleichzeitig die Neuleitung mittels des Bohrkopfes mit eingezogen.
Aufgabe ist es daher, das grabenlose Verlegen von Erdleitungen, insbesondere von Erdkabeln, weiter zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum unterirdischen Verlegen einer Erdleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und dem Triebkopf mit den Merkmalen des Anspruch 5. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Verfahrensgemäß wird zunächst eine unterirdisch verlegte Altleitung, beispielsweise ein Altkabel, im Rahmen einer Baugrube abschnittsweise freigelegt. Nachfolgend wird an der Altleitung im Bereich der Baugrube ein Triebkopf angesetzt, der mit einer Neuleitung, insbesondere einem Neukabel, gekoppelt ist. Erfindungsgemäß wird insbesondere an einem stirnseitigen Ende des Triebkopfes ein druckbeaufschlagtes Spülfluid in Vortriebsrichtung ausgebracht und die Altleitung in einem Abschnitt vor dem Triebkopf freigelegt, so dass der Triebkopf mittels des Spülfluids einen Leitungstunnel schafft. Der Triebkopf wird entlang der Altleitung in Vortriebsrichtung vorangetrieben und nimmt die Neuleitung mit, so dass ganz automatisch ein Verlegen der Neuleitung entlang der Altleitung im Leitungstunnel geschieht.
Mit der Erfindung kann das Verlegen neuer Leitungen stark vereinfacht werden, insbesondere da das Verlegen weitgehend autonom mittels des Triebkopfes durchgeführt werden kann und zu großen Teilen unterirdisch erfolgt. Es muss nicht die gesamte Trasse entlang der Altleitung freigelegt werden, sondern es reicht, einzelne Zugangspunkte zur Altleitung zu schaffen, insbesondere einzelne Baugruben im Abstand von etwa 100 Metern auszuheben. Der Triebkopf kann dann ferngesteuert durch das Erdreich entlang der Altleitung und geführt von der Altleitung von einer Baugrube bis zur nächsten Baugrube vorangetrieben werden. Dabei kann die mechanische Beanspruchung der Altleitung insbesondere durch Freilegen der Altleitung mittels des Spülfluids gering gehalten werden. Der Triebkopf muss nicht notwendigerweise eine hohe Anpresskraft auf die Altleitung umgebendes Material beispielsweise den Sand ausüben, sondern braucht sich vorrangig nur auf der Altleitung abzustützen, um einer aufgrund des mit Überdruck ausgebrachten Spülfluids hervorgerufenen Reaktionskraft (Rückimpuls) standzuhalten.
Das Spülfluid übt zwar einen beträchtlichen Impuls auf das die Altleitung umgebende Material aus, der bei hohem Druck im Bereich von bis zu 80 bar liegen kann. Dennoch müssen keine durch irgendwelche Bohr-, Hammer- oder Meißelarbeiten hervorgerufenen Axialkräfte von der Altleitung aufgenommen werden. Es erfolgt lediglich ein Freispülen und ein Entlangziehen an der Altleitung entlang und durch den so geschaffenen Leitungstunnel hindurch, dessen Durchmesser bevorzugt deutlich größer ist, als der maximale Außendurchmesser des Triebkopfes.
Über den Druck und/oder die Menge des ausgebrachten Spülfluids sowie über den Abstand zu dem die Altleitung umgebenden Material kann die erforderliche Vortriebskraft und damit die auf die Altleitung weitergeleitete Axialkraft begrenzt werden. Mechanische Schocks oder Spannungsspitzen können bei dieser Betriebsweise (druckbeaufschlagtes Spülfluid) weitgehend vermieden werden. Die auf die Altleitung weitergeleitete Axialkraft kann kontinuierlich und gleitend auf flexible Weise eingestellt werden (insbesondere über den Abstand, den Druck und/oder die Fluidmenge).
Besondere Vorteile ergeben sich in Gebieten mit hohem Verkehrsaufkommen: Absperrungen oder Verkehrsleitsysteme können eingespart werden, da wenige Zugangspunkte ausreichend sind. Auch kann die Wahrscheinlichkeit vermindert werden, dass Aushebungen bzw. Tunnel versehentlich an Stellen gegraben werden, an denen keine Kabelleitung vorliegt, was sonst wegen falscher oder ungenauer Planskizzen zum Kabelstreckenverlauf geschehen kann. Das Ausheben einzelner Baugruben nur an einzelnen Stellen der Kabelstrecke senkt auch die Gefahr, dass das Kabel dabei beschädigt wird. In Summe verringert sich auch das zu verlagernde Erdreich: Beim kompletten Freilegen eines Kabels, das in einer Tiefe von 2 m verlegt ist, fällt eine große Menge an Erdreich an, die irgendwo zwischengelagert werden muss. Dahingegen kann bei einzelnen Baugruben das Erdreich neben der Baugrube zwischengelagert werden, ohne dass weitläufige Absperrungen oder Sicherungen erforderlich sind. In diesem Zusammenhang werden auch die Vorteile ersichtlich, welche die Erfindung bei besonderst tief verlegten Kabeln liefert.
Zusammengefasst beruht die Erfindung auf dem Konzept, eine bereits verlegte Altleitung zu nutzen, um eine Neuleitung zu verlegen. Die Altleitung kann dabei als eine Art Tragseil für den Triebkopf genutzt werden. Der Triebkopf kann die Altleitung dabei vollumfänglich umschließen. Die beim Entlangziehen entlang der Altleitung entstehenden Zugkräfte können von der Altleitung aufgenommen werden. Die Zugkräfte können, insbesondere über den Druck eines Antriebsfluids, auch auf einen vorbestimmten Maximalbetrag begrenzt werden. Bevorzugt wird eine Neuleitung eingebracht, die dünner und leichter ist, als die Altleitung. Auch kann mittels der Düsen am Triebkopf jedenfalls sichergestellt werden, dass der geschaffene Leitungstunnel einen ausreichend großen Durchmesser für beide Leitungen aufweist.
Als ein „zur Anlage Bringen” ist bevorzugt ein Verfahrensschritt zu verstehen, bei dem der Triebkopf so an einer Oberfläche der Altleitung angebracht wird, dass eine Normalkraft zwischen der Altleitung und dem Triebkopf aufgebaut werden kann, insbesondere senkrecht zu einer Oberfläche der Altleitung. Mittels der Normalkraft kann eine Haftreibungskraft zwischen dem Triebkopf und der Altleitung sichergestellt werden. Bevorzugt kontaktiert der Triebkopf die Altleitung an mindestens drei Punkten entlang des Umfangs der Altleitung. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Altleitung innerhalb vom Triebkopf verspannt werden kann, so dass hohe Haftreibungskräfte hervorgerufen werden können. Alternativ hierzu kann die Altleitung auch an mindestens einer Stelle eingespannt werden und auf diesen Bezugspunkt ausgerichtet ein Vor- und/oder Rückwärtsbewegung erfolgen bei der ggf. an anderen Stellen weitere Einspannungen vorgenommen werden die koordiniert eine Bewegung ergeben die vergleichbar ist mit der einer Raupe im Tierreich. Diese zieht sich auch zusammen und dehnt sich wieder, die Koordination der Einspannpunkte ergibt ein vergleichbares Verhalten („Raupenantrieb”).
Als Altleitung ist bevorzugt ein bereits verlegtes Kabel, ein verlegter Leiter (z. B. Vollmetalleiter für den Blitzschutz) oder irgendeine andere bereits im Erdreich verlegte Leitung für ein Fluid, sei es ein Gas oder eine Flüssigkeit, zu verstehen. Als Neuleitung ist analog bevorzugt irgendeine neu zu verlegende Leitung oder ein Leiter zu verstehen.
Als Triebkopf sei bevorzugt eine Vorrichtung zu verstehen, die ferngesteuert und zumindest weitgehend autonom entlang der Altleitung vorantreibbar ist. Der Triebkopf weist einen Antrieb auf und ist eingerichtet, sich selbstständig zu verlagern, insbesondere sobald ein für den Antrieb vorgesehenes Antriebsfluid bereitgestellt wird. Der Antrieb kann aber auch auf andere Weise als mittels des Antriebsfluids erfolgen. Beispielsweise können elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch angetriebene Antriebsrollen und Antiebsmechanismen (z. B. Raupenantrieb) vorgesehen sein. Dabei ist der Triebkopf als ein Mittel zu verstehen, welches das Spülfluid und wahlweise ein Antriebsfluid bestimmungsgemäß einsetzt, nicht aber bevorraten muss.
Als Spülfluid ist jegliche Flüssigkeit zu verstehen, die unter Druck bereitgestellt werden kann, um die Altleitung frei zuspülen und von Erdreich bzw. Sand freizulegen.
Als Leitungstunnel sei eine zumindest annähernd oval oder ringförmig um die Altleitung vorliegende Kavität zu verstehen, die mittels des Spülfluids geschaffen wird. Der Leitungstunnel liegt dann vor, wenn eine Altleitung nicht mehr vollständig im Erdreich bzw. Sand eingebettet ist. Bevorzugt liegt der Leitungstunnel in Form einer Kavität vor, welche die Altleitung vollumfänglich umgibt. Mit anderen Worten ist die Altleitung bevorzugt vollumfänglich aus dem Erdreich bzw. Sand herausgelöst worden und ruht mit einer Unterseite im Leitungstunnel oder schwebt zumindest abschnittsweise frei im Leitungstunnel.
Als Vortriebsrichtung ist dabei bevorzugt die Richtung zu verstehen, in welcher der Triebkopf vorangetrieben wird, um das Altkabel freizulegen, also um den Leitungstunnel bzw. Kabeltunnel zu schaffen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Altleitung umgebendes Material während des Vortreibens in Vortriebsrichtung durch den Triebkopf aufgesaugt. Dadurch kann das Material in einem speziell dafür vorgesehenen und mit dem Triebkopf gekuppelten Zwischenbehälter zwischengelagert und beim darauffolgenden Zuschütten oder Versiegeln des Leitungstunnels wiederverwendet werden. Gleichzeitig kann ein Leitungstunnel bereitgestellt werden, der sowohl Platz für den Triebkopf als auch Platz für die Neuleitung schafft.
Bevorzugt ist das Spülfluid Wasser, da das Ausspülen eines Leitungstunnels mittels Wasserkraft auf besonders kostengünstige Weise erfolgen kann. Wasser kann nahezu überall bereitgestellt werden und ist umweltverträglich. Bevorzugt wird ein Gemisch aus dem Material und dem Spülfluid aufgesaugt. Mit anderen Worten wird das Spülfluid dazu genutzt, das Material aufzulockern und in einen zumindest annähernd viskosen Zustand zu versetzen, in dem es aufgesaugt werden kann. Der Triebkopf ist dabei eingerichtet, das Spülfluid als eine Art Trägerfluid für das Material zu nutzen. Das Spülfluid kann sicherstellen, dass das Material überhaupt aufgesaugt und aus dem Leitungstunnel heraustransportiert werden kann.
Nach dem Schaffen des Leitungstunnels, insbesondere bis hin zu einer weiteren Baugrube, kann die Neuleitung vom Triebkopf gelöst werden, um die Neuleitung parallel zur Altleitung auszurichten. Das Ausrichten der Neuleitung kann dabei auf manuelle (bei eher kurzen Abschnitten zwischen den einzelnen Baugruben) und/oder maschinelle Weise (bei eher langen Streckenabschnitten zwischen den Baugruben und damit einhergehenden höheren erforderlichen Zugkräften) erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Verlegen der Neuleitung der Leitungstunnel mittels des Triebkopfes verfüllt, wobei der Triebkopf entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung, insbesondere in Abhängigkeit der eingebrachten Menge von Füllmaterial, zurückbewegt wird. Dadurch kann derselbe Triebkopf auch für das Verfüllen des Tunnels genutzt werden. Sowohl bei einer Vorwärts- als auch einer Rückbewegung kann der Triebkopf eine Funktion erfüllen, was zu Zeiteinsparungen führt.
Bevorzugt wird der Leitungstunnel zumindest teilweise mittels des aufgesaugten Materials verfüllt. Hierzu kann der Triebkopf mit einem Zwischenspeicher verbunden sein, beispielsweise mit einem auf einem dafür vorgesehenen Fahrzeug angeordneten Zwischenspeicher. Das Fahrzeug kann zweckdienlicher Weise von einer zur nächsten Baugrube gefahren werden, um so die Neuleitung über die gesamte Trassenlänge einzuziehen. Bevorzugt besteht das Verfüllmaterial aus einem Gemisch aus Spülfluid und aufgesaugtem Material. Wahlweise kann ein Zusatz hinzugefügt werden, insbesondere am Triebkopf, um eine Verfestigung des Gemisches zu erleichtern.
Bevorzugt wird das Verfüllmaterial derart druckbeaufschlagt, dass es sich am Verfüllungsort vor dem Triebkopf selbst verfestigt. Bei einem Wasser-Sand-Gemisch als Verfüllmaterial wird der Druck bevorzugt derart eingestellt, dass der Sand sich selbst verfestigt und überschüssiges Wasser in der Verfüllungsrichtung insbesondere entlang der Altleitung bzw. des Leitungstunnels am Triebkopf vorbei aus dem Sand herausgedrückt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Triebkopf innerhalb des Leitungstunnels insbesondere auf mechanische Weise mittels einer am Triebkopf befestigten Zentriereinrichtung zentriert. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass sowohl die Altleitung als auch die Neuleitung innerhalb des Kanals zentriert werden und vollumfänglich im Verfüllmaterial eingebettet werden. Das kann direkt im Zusammenhang mit dem Verfüllen, also während einer Rückwärtsbewegung des Triebkopfes, geschehen. Ein Zentrieren bei einer Vorwärtsbewegung in Vortriebsrichtung ist nicht notwendigerweise erforderlich, da der Triebkopf durch die Altleitung geführt werden kann, welche zumindest vorne an der Stirnseite des Triebkopfes noch in Einbettungsmaterial eingebettet ist.
Eine Zentrierung auf mechanische Weise ist besonders robust und zuverlässig. Das Zentrieren kann beispielsweise durch vorgespannte, elastische Abstützelemente erfolgen, die sich radial nach außen von einer Außenmantelfläche des Triebkopfes zum Leitungstunnel hin erstrecken.
Gemäß einer bevorzugten Variante wird der Triebkopf entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung in Abhängigkeit eines Signals eines Sensors, beispielsweise eines am Triebkopf angeordneten mechanischen Sensors zurückbewegt. Ein solcher Sensor kann dann ein Signal abgeben oder eine mechanische Aktion hervorrufen, wenn sich das Verfüllmaterial vor dem Triebkopf staut. Über eine Federkraft von elastisch gelagerten Elementen des Sensors kann dann eingestellt werden, ab welchem Mindestdruck der Sensor eine Aktion wie das Weiterfahren des Triebkopfes hervorrufen soll. Bevorzugt bewirkt der Sensor ein Freigeben einer Wasserzufuhr zu einer oder mehreren Turbinen des Triebkopfes, welche die Antriebseinrichtung in einer vorgegebenen Richtung betätigen. Hierdurch kann auf einfache Weise ein Verfüllen in Abhängigkeit eines Fülldrucks, d. h. in Abhängigkeit einer bereits eingebrachten Materialmenge, erfolgen.
Es ist nicht erforderlich, zu erfassen, in welchen Streckenabschnitten wie viel Material aus dem Leitungstunnel entnommen wurde. Vielmehr kann das Verfüllen auf einfache Weise mit einer Geschwindigkeit erfolgen, welche an die eingebrachte Materialmenge und das jeweilige Volumen bzw. den jeweiligen Querschnitt des auszufüllenden Leitungstunnelabschnitts angepasst ist. Der Triebkopf ist dabei automatisch in einer für das Verfüllen optimalen Position angeordnet, insbesondere am Ende des Leitungstunnels, wodurch auch sichergestellt werden kann, dass die Leitung(en) zentriert wird bzw. werden.
Ein Teil der Erfindung ist auch ein Triebkopf, der zum unterirdischen Verlegen einer Erdleitung oder eines Erdkabels, insbesondere gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren, eingerichtet ist. Dieser hat eine Befestigungseinrichtung, insbesondere eine Spannvorrichtung, zum Verbinden einer Neuleitung mit dem Triebkopf und mindestens eine insbesondere am stirnseitigen Ende angebrachte Düse zum Ausbringen des Spülfluids in Vortriebsrichtung. Zudem weist der Triebkopf eine Antriebseinrichtung auf, die an einer bereits unterirdisch verlegten Altleitung zur Anlage angebracht werden kann, wobei der Triebkopf eingerichtet ist, mittels des Spülfuids einen Leitungstunnel zu schaffen und sich mittels der Antriebseinrichtung entlang der Altleitung vorzutreiben und dabei die Neuleitung entlang der Altleitung zu verlegen.
Die Antriebseinrichtung respektive die Antriebsrolle kann auf einer Außenmantelfläche der Altleitung zur Anlage kommen. Wahlweise kann die Antriebseinrichtung eine Fördereinrichtung, z. B. einen Riemen, Zahnriemen oder irgendeine Art Kette, antreiben, die auf der Außenmantelfläche der Altleitung zur Anlage kommt. Wahlweise können zwei gegenüberliegende Antriebsrollen um die Altleitung herum angeordnete Antriebsrollen vorgesehen sein.
Die Fördereinrichtung respektive die Antriebsrollen können aus einem Kunststoffmaterial, wie einem profilierten Hartgummi bestehen, das in Bezug auf das Material der Altleitung einen großen Haftreibungskoeffizienten aufweist. Ein großer Reibungskoeffizient hat den Vorteil hoher Energieeffizient beim Antreiben des Triebkopfes, selbst wenn der Triebkopf im Erdreich auf Widerstand stößt. Das Material der Fördereinrichtung kann speziell in Hinblick auf ein Material der Altleitung gewählt werden.
Die Antriebseinrichtung erstreckt sich bevorzugt über einen großen Bereich, beispielsweise 70% der Länge, entlang der Längsachse des Triebkopfes, um eine Haftreibungskraft entlang des gesamten Triebkopfes ausüben zu können. Die Fördereinrichtung kann in einer Ausführung als Endlosriemen eine Länge von z. B. 90 cm aufweisen. Bevorzugt ist die Antriebseinrichtung, insbesondere ein Förderriemen, zentrisch in Bezug auf die Längserstreckung des Triebkopfes am Triebkopf angeordnet. Dies kann ein Verkanten des Triebkopfes auf der Altleitung sowohl bei einer Vorwärts- als auch einer Rückwärtsbewegung verhindern. Der Triebkopf weist bevorzugt einen Zufuhrkanal zum Zuführen des Spülfluids zu der mindestens einen Düse auf, wobei der Zufuhrkanal auch eine oder mehrere Verteilungspunkte aufweisen kann, um das Spülfluid zu einer Vielzahl von Düsen zu leiten. Gemäß einer Variante sind z. B. sechs Düsen vorgesehen, wobei jeweils drei Düsen die Altleitung bzw. die Neuleitung umgrenzen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Triebkopf eine bevorzugt mittels eines Antriebsfluids antreibbare Turbine auf. Bevorzugt ist das Antriebsfluid Wasser, insbesondere Wasser, welches mit einem Druck von 20 bis 60 bar, bevorzugt 40 bis 60 bar bereitgestellt wird. Wahlweise können auch mehrere Turbinen vorgesehen sein, welche mittels des Antriebsfluids, insbesondere Wasser, angetrieben werden.
Bevorzugt weist der Triebkopf ein Getriebe auf, das zwischen einer Welle der Turbine und der Antriebseinrichtung angeordnet ist und die Turbinenwelle mit der Antriebseinrichtung verbindet. Dank des Getriebes führt eine hohe Rotation der Turbine zu einer langsamen Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsrollen. Hierdurch kann die Antriebseinrichtung mit einer hohen Kraft beaufschlagt werden, so dass der Triebkopf auch bei sehr dichtem, viel Widerstand bietendem Erdreich vorangetrieben werden kann.
Bevorzugt ist die Turbine mit einer Zufuhrleitung für ein Antriebsfluid verbunden, in welcher insbesondere an einem Verteilungspunkt eine Umschalteinrichtung (Leitmittel) vorgesehen ist, mittels welcher die Turbine in unterschiedlichen Drehrichtungen beaufschlagt werden kann. Hierdurch ist die Turbine in beiden Drehrichtungen antreibbar, wobei ein Antriebsfluid zum Wechseln der Drehrichtung von einem ersten Antriebskanal auf einen zweiten Antriebskanal umgeleitet werden kann
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Antriebseinrichtung eine Fördereinrichtung, insbesondere einen Riemen, welche an der Antriebseinrichtung anliegt und eine Außenoberfläche aufweist, die eingerichtet ist, den Triebkopf aufgrund von Haftreibung zwischen Altleitung und Fördereinrichtung entlang der Altleitung zu verlagern. Hierdurch kann eine hohe Haftreibung zwischen der Altleitung und dem Triebkopf bereitgestellt werden, insbesondere in Verbindung mit Hilfsrollen. Ferner kann der Triebkopf auf einfache Weise auf eine bestimmte Altleitung angepasst werden, indem eine Fördereinrichtung aus einem Material gewählt wird, welches eine große Haftreibungskraft zwischen der Altleitung und der Fördereinrichtung sicherstellen kann. Die Fördereinrichtung kann dabei auf einfache Weise ausgetauscht werden, insbesondere ohne die Antriebsrollen demontieren zu müssen.
Die Fördereinrichtung ist mittels der Antriebsrollen antreibbar. Die Fördereinrichtung kann z. B. als Gummiband bzw. -riemen ausgebildet sein und Andruckrollen und/oder Hilfsrollen umgrenzen. Die Fördereinrichtung kann eine Innenoberfläche aus einem profilierten Hartgummi oder beschichtet mit einem profilierten Hartgummi aufweisen. Dies kann sicherstellen, dass eine Bewegung der Antriebsrollen ohne Schlupf auf die Fördereinrichtung übertragen wird.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Triebkopf einen Saugkanal auf, mittels welchem der Triebkopf eingerichtet ist, die Altleitung umgebendes Material aufzusaugen und wieder abzugeben. Hierdurch kann der Triebkopf sowohl für ein Freilegen der Altleitung bzw. Schaffen eines Leitungstunnels als auch für ein Verfüllen des Leitungstunnels eingesetzt werden. Der Saugkanal kann demnach auch als Einbringkanal zum Einbringen von Verfüllmaterial in den Leitungstunnel bezeichnet werden.
Bevorzugt weist der Saugkanal einen Verteilungspunkt auf, ab welchem sich der Saugkanal in mindestens zwei Saugkanalabschnitte aufgliedert, insbesondere einen oberhalb der Leitungen bzw. Kabel angeordneten Saugkanalabschnitt und einen unterhalb der Leitungen bzw. Kabel angeordneten Saugkanalabschnitt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Verfüllmaterial (insbesondere Sand) derart in den Leitungstunnel eingebracht werden kann, dass es die Leitungen vollumfänglich umgibt. Bevorzugt ist vor dem Saugkanal ein insbesondere kegelförmiges Schutzgitter angeordnet, das eingerichtet ist, grobe Fremdkörper wie Steine vom Saugkanal fernzuhalten. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Triebkopf eine Kavität zur Aufnahme der Altleitung sowie eine Mehrzahl von Düsen auf, welche um die Kavität herum angeordnet sind. Hierdurch kann die Altleitung auf effektive Weise frei gespült werden.
Bevorzugt sind die Düsen eingerichtet, einen Leitungstunnel ringzylindrisch um die Altleitung herum zu schaffen, wobei der Ringzylinder einen Außendurchmesser aufweist, welcher größer ist als ein maximaler Außendurchmesser des Triebkopfes, bevorzugt mindestens 5 cm größer, weiter bevorzugt mindestens 10 cm größer. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Triebkopf nicht festklemmt. Bevorzugt sind die Düsen derart angeordnet und/oder ausgerichtet, dass der Ringzylinder sich über den gesamten Umfang um mindestens 5 cm weiter nach radial außen erstreckt als der Triebkopf. Ist der Querschnitt des Triebkopfes eher oval oder eckig als rund, so kann auch der Leitungstunnel eine entsprechende Geometrie erhalten.
Bevorzugt weist der Triebkopf eine weitere Kavität zur Aufnahme der Neuleitung auf, wobei die Befestigungseinrichtung in der weiteren Kavität angeordnet ist. Hierdurch kann die Neuleitung auf einfache Weise mit dem Triebkopf verbunden werden. Weiter bevorzugt sind die beiden Kavitäten übereinander angeordnet und die Düsen umgrenzen beide Kavitäten, so dass ein Leitungstunnel mit einem Querschnitt freigespült werden kann, welcher auch auf die Größenverhältnisse der beiden Leitungen angepasst ist.
Auch der gleichzeitige oder zeitlich leicht versetzte Einzug von mehreren Leitungen ist denkbar. Ein zeitlich leicht versetzter Einzug wird z. B. dadurch erreicht, dass neben oder Alternativ zur Neuleitung eine Einziehschnur eingezogen wird, die erst bei Erreichen des Endpunkts des Tunnels (z. B. nächste Baugrube) dann zum Einzug der Leitung(en) verwendet wird. Diese Einziehschnur kann z. B. aus einem dünnen Seil aus Metall- und oder Kunststofffasern bestehen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Triebkopf eine Zentriereinrichtung auf, welche eingerichtet ist, den Triebkopf innerhalb eines vom Triebkopf geschaffenen Leitungstunnels zu zentrieren. Hierdurch kann eine Abstützung innerhalb des Leitungstunnels erfolgen. Die Leitungen können zentriert werden, bevor der Leitungstunnel verfüllt wird. Dabei kann das Zentrieren an einer Stelle des Leitungstunnels erfolgen, an welcher auch das Verfüllen erfolgt, so dass die Leitungen mit hoher Genauigkeit mittig innerhalb eines Bettes aus Verfüllmaterial angeordnet werden können.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Triebkopf eine Trennebene auf, in welcher der Triebkopf derart unterteilbar ist, dass die Befestigungseinrichtung zugänglich ist. Der Triebkopf kann auf einfache Weise wieder von der Neuleitung entkoppelt werden, insbesondere an einer Baugrube, an welcher der Triebkopf nach einer Vorwärtsbewegung wieder zurückbewegt werden soll, nachdem die Neuleitung parallel zur Altleitung ausgerichtet wurde. Das Entkoppeln bzw. Verbinden ist dabei häufiger erforderlich, insbesondere an jeder Baugrube bzw. Stelle, an welcher die Bewegungsrichtung des Triebkopfes umgestellt wird. Das Befestigen der Neuleitung innerhalb des Triebkopfes hat den Vorteil, dass die Befestigungseinrichtung durch den Triebkopf selbst geschützt ist. Hierdurch kann eine sehr sichere bzw. robuste Verbindung zwischen dem Triebkopf und der Neuleitung sichergestellt werden. Bevorzugt ist die Befestigungseinrichtung innerhalb der für die Neuleitung vorgesehenen Kavität angeordnet.
Ein weiterer Teil der Erfindung ist auch ein System zum unterirdischen Verlegen einer Erdleitung, das einen erfindungsgemäßen Triebkopf sowie einen Kompressor zum Bereitstellen des Spülfluids mit einem Überdruck, insbesondere einem Überdruck im Bereich von 60 bis 80 bar, umfasst. Mit diesem System kann sichergestellt werden, dass der Triebkopf sich eigenständig durch das die Altleitung umgebende Material arbeiten kann. Bevorzugt weist das System auch eine Leitung für ein unter Druck stehendes Antriebsfluid auf, mittels welchem die Antriebseinrichtung antreibbar ist. Die mittels des Antriebsfluids angetriebene Antriebseinrichtung kann dann eine Verlagerung des Triebkopfes relativ zur Altleitung bewirken. Das System ist eingerichtet, druckbeaufschlagtes Antriebsfluid bereitzustellen. Der Druck des Antriebsfluids liegt dabei bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 bar.
Das System ist bevorzugt durch ein Fahrzeug und einen an das Fahrzeug gekoppelten Triebkopf gebildet, wobei Fahrzeug und Triebkopf über Schläuche miteinander verbunden sind, nämlich jeweils einen Schlauch für ein Spülmedium, ein Antriebsmedium und einen Absaugung bzw. Rückführung von Material, welches die Altleitung umgibt bzw. umgeben hat. Das Fahrzeug ist eingerichtet, einen Unterdruck aufzubauen, um die Altleitung umgebendes Material, insbesondere das Wasser-Sand-Gemisch, abzusaugen. Das Fahrzeug ist bevorzugt auch eingerichtet, ein homogenes Gemisch aus dem Material und einem Fluid bereitzustellen, mittels welchem ein geschaffener Leitungstunnel wieder verfüllt werden kann. Bevorzugt ist das Fahrzeug ferner eingerichtet, einen Überdruck aufzubauen, um das Material-Gemisch zum Verfüllungsort (zum Triebkopf) innerhalb vom Leitungstunnel zu pressen.
Über die Schläuche kann jedes der Fluide unabhängig vom Triebkopf zwischengelagert werden. Der Triebkopf stellt dabei nur die Schnittstelle zwischen dem Leitungstunnel und irgendwelchen Zwischenspeichern sicher. Mit anderen Worten kann der Triebkopf schlank und gewichtsoptimiert ausgeführt werden. Die benötigten Fluide können jeweils über speziell dafür vorgesehene Schläuche zu- und abgeführt werden. Bevorzugt ist der zweite Schlauch fest mit dem dritten Schlauch verbunden. Weiter bevorzugt ist der zweite Schlauch innerhalb vom dritten Schlauch angeordnet, insbesondere in einem in Bezug auf die Richtung der Gravitationskraft oberen Bereich des Schlauchquerschnitts des dritten Schlauchs. Bevorzugt ist das System ferner eingerichtet, einen Unterdruck zum Ansaugen von dem die Altleitung umgebenden Materials bereitzustellen.
In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung näher beschrieben, wobei bei einzelnen nicht explizit erwähnten Bezugszeichen auf die weiteren Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Triebkopfes in schematischer Darstellung;
2 eine Schnittansicht gemäß dem in 1 angedeuteten Schnitt A-A;
3 eine Turbine eines Triebkopfes;
4 eine Antriebseinrichtung eines Triebkopfes;
5 einen Triebkopf in Seitenansicht;
6 eine Querschnittsansicht eines Triebkopfes;
7 eine Querschnittsansicht eines Triebkopfes mit einem Schutzgitter;
8 einen Triebkopf mit einer Einbringhilfe;
9 einen Triebkopf mit an den Triebkopf gekoppelten Schläuchen;
10 einen Triebkopf, der mittels Schläuchen an ein Fahrzeug zum unterirdischen Verlegen eines Erdkabels gekoppelt ist;
11 eine Schnittansicht des Fahrzeugs zum unterirdischen Verlegen eines Erdkabels;
12 einen ersten Schritt eines Verfahrens zum unterirdischen Verlegen eines Erdkabels;
13 einen zweiten Schritt des Verfahrens;
14 einen dritten Schritt des Verfahrens;
15 einen vierten Schritt des Verfahrens;
16 einen fünften Schritt des Verfahrens;
17 bis 21 einen sechsten Schritt des Verfahrens bzw. einen Sensor zum Ausführen des sechsten Schrittes;
22 einen alternativen sechsten Schritt des Verfahrens;
23 ein Verfahren, das mittels zwei Triebköpfen durchgeführt wird;
24 eine Möglichkeit, um Störungen zu beseitigen; und
25 in einem Flussdiagramm einzelne Verfahrensschritte eines Verfahrens.
In der 1 ist ein Triebkopf 20 gezeigt, der eine Kavität 20.1 für ein bereits verlegtes Altkabel 2 sowie eine Kavität 20.2 für ein Neukabel 1 aufweist. Der Triebkopf 20 weist eine erste Wasserzufuhrleitung 16 auf, welche mit Wasserdüsen 24 verbunden ist, die an einem stirnseitigen Ende des Triebkopfes 20 angeordnet sind. Ferner weist der Triebkopf 20 eine zweite Wasserzufuhrleitung 17 auf, welche mit einer Antriebseinrichtung 26 verbunden ist. Die Antriebseinrichtung 26 weist Antriebsrollen auf, welche um das Altkabel 2 herum angeordnet sind. Ferner weist die Antriebseinrichtung 26 auch Andruckrollen 26b auf, welche eine Reaktionskraft auf das Altkabel 2 ausüben.
Im Triebkopf 20 ist ferner ein Saugkanal 22 vorgesehen, welcher sich in einen primären Saugkanal 22a und einen sekundären Saugkanal 22b unterteilt. Der primäre Saugkanal 22a dient beim Schaffen eines Kabeltunnels zum Ansaugen von das Altkabel 2 umgebenden Materials. Beim Verlegen des Neukabels 1 dient der primäre Saugkanal 22a dann auch zum Verfüllen des Kabeltunnels mit Material. Der sekundäre Saugkanal bzw. Druckkanal 22b bzw. Hilfskanal dient dann auch wie der primäre Saugkanal 22a zum Verfüllen des geschaffenen Kabeltunnels mit Material.
In der 1 ist die Antriebseinrichtung 26 mit Antriebsrollen und korrespondierenden Andruckrollen 26b an drei Steilen des Altkabels 2 gezeigt. Wahlweise können auch Antriebsrollen bzw. Andruckrollen 26b an weiteren Stellen vorgesehen sein, insbesondere um die Haftreibung zum Altkabel weiter zu verbessern. Das Neukabel 1 ist innerhalb der Kavität 20.2 mittels einer Einspannvorrichtung 28 eingespannt und dadurch relativ zum Triebkopf 20 fixiert. Die Einspannvorrichtung 28 ist innerhalb der Kavität 20.2 mit einer Wandung des Triebkopfes 20 verbunden.
Der Triebkopf ist in der Mitte zur Kabelaufnahme montier- und verändbar, damit er auf ein bereits vorhandenes Kabel aufgesetzt werden und das neu einzuziehende Kabel in ihm verspannt werden kann. Die Wasserzufuhr bewirkt eine Drehung der Antriebsrollen, das Wasser muss hierfür unter einem hohen Druck stehen (ca. 40–60 Bar).
Alternativ zu den Antriebsrollen kann zur besseren Kraft-Übertragung auf das Kabel auch ein auf den Antriebsrollen ein Gummiband montiert sein. Dies wäre dann quasi „Kettenantrieb” des Triebkopfs.
In der 2 ist die Anordnung der Wasserdüsen 24 gezeigt. Die Wasserdüsen 24 umgeben sowohl das Altkabel 2 als auch das Neukabel 1. Das Altkabel 2 ist von drei Antriebsrollen umgeben, welche zusammen mit unterhalb des Erdkabels 2 angeordneten Andruckrollen 26b einen zusammenwirkenden Teil der Antriebseinrichtung 26 bilden. Die Einspannvorrichtung 28 ist innerhalb der Kavität 20.2 angeordnet. In Richtung der Gravitationskraft unterhalb vom Neukabel 1 ist der Saugkanal 22 gezeigt. Unterhalb vom Saugkanal 22 ist eine Wasserdüse 24 angeordnet. Der Triebkopf 20 weist ferner eine Trennebene T auf, an welcher die Kavität 20.2 angeordnet ist. Der Triebkopf 20 kann an der Trennebene T unterteilt werden, so dass das Neukabel 1 in die Kavität 20.2 gelegt werden kann. Mit anderen Worten ist der Triebkopf 20 eingerichtet, auf ein bereits vorhandenes Altkabel 2 aufgesetzt zu werden und ein Neukabel 1 einzuspannen.
In der 3 ist eine Turbine 21 gezeigt, welche für den in den 1 und 2 gezeigten Triebkopf verwendbar ist. Die Turbine 21 weist ein Turbinengehäuse 21a auf, in welchem ein Turbinenrad 21b angeordnet ist, und das Turbinenrad kann in beiden Drehrichtungen betrieben werden. Hierzu ist das Turbinengehäuse 21a mit einer Wasserzufuhrleitung 17 an zwei unterschiedlichen Stellen verbunden, nämlich mit einem ersten Leitungsabschnitt 17a für eine Wasserzufuhr für eine Vorwärtsbewegung des Triebkopfes, und mit einem zweiten Leitungsabschnitt 17b für eine Wasserzufuhr für eine Rückwärtsbewegung des Triebkopfes. Zum Leiten des Wassers ist ein Leitmittel 21.1 innerhalb der Zufuhrleitung 17 angeordnet, welches z. B. als eine Art Klappe oder Schieber ausgebildet sein kann und das Antriebsfluid, insbesondere den Wasserstrom auf den ersten oder zweiten Leitungsabschnitt umleiten kann. Das Turbinengehäuse 21a ist ferner mit einem Ablauf 17.1 verbunden, über welchen das Antriebsfluid das Turbinengehäuse verlassen kann.
Die Wasserleitung 17 führt über die Turbine 21 und den Ablauf 17.1 zu einem vorderen stirnseitigen Ende des Triebkopfes, so dass das für den Betrieb der Turbine 21 genutzte Wasser bzw. Antriebsfluid vorne am Triebkopf herausgeleitet werden kann und die Altleitung direkt vor dem Triebkopf freispülen kann. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Triebkopf direkt auf der Altleitung aufliegen kann (was eine hohe Haftreibungskraft sicherstellen kann), also dass Partikel (insbesondere Sand) von der Altleitung weggespült werden.
In der 4 ist die Antriebseinrichtung 26 gezeigt, die im Wesentlichen durch Antriebsrollen und Andruckrollen 26b sowie Hilfsrollen 26a gebildet ist. Die Andruckrollen 26b sind in Kontakt mit dem Altkabel 2, und um die Antriebsrollen und Hilfsrollen 26a herum ist eine Fördereinrichtung 27 vorgesehen, welche in Kontakt mit dem Altkabel 2 ist. Die Antriebsrollen treiben die Fördereinrichtung 27 an, wobei eine Haftreibung zwischen den Antriebsrollen und der Fördereinrichtung entsteht, und die dadurch hervorgerufene Oberflächenkraft kann mittels der Fördereinrichtung in axialer Richtung auf das Altkabel 2 übertragen werden. Hierzu weist die Fördereinrichtung 27 eine Außenoberfläche auf, die eine gute Haftreibung auf dem Altkabel 2 sicherstellen kann. Die Hilfsrollen 26a können sicherstellen, dass die Fördereinrichtung 27 entlang eines großen Längenabschnitts am Altkabel 2 anliegt und eine Haftkraft entlang einer großen Fläche auf das Altkabel 2 ausüben kann. Die Antriebsrollen werden mittels der in der 3 gezeigten Turbine angetrieben. Mit anderen Worten kann mittels unter Druck stehendem Wasser bzw. Antriebsfluid eine Rotation der Antriebsrollen bewirkt werden, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes.
In der 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Triebkopfes 20 gezeigt, bei welchem eine Videoüberwachung des Verfahrens zum Verlegen einer Erdleitung möglich ist. Eine Vorwärtskamera 39.1 ist im Bereich eines stirnseitigen Endes des Triebkopfes 20 angeordnet, speziell an einer oberen Seite des Triebkopfes 20. Ferner ist eine Rückwärtskamera 39.2 am anderen stirnseitigen, nach hinten gewandten Ende des Triebkopfes 20 angeordnet, ebenfalls an einer oberen Seite des Triebkopfes.
In der 6 ist eine weitere Einbauoption für eine Vorwärtskamera 39.1 und eine Rückwärtskamera 39.2 dargestellt. Obgleich 6 als Schnittbild dargestellt ist, sind die beiden Kameras 39.1 und 39.2 an unterschiedlichen axialen Positionen des Triebkopfes 20 angeordnet. Die Vorwärtskamera 39.1 ist an einem vorderen stirnseitigen Ende des Triebkopfes 20 angeordnet, und die Rückwärtskamera 39.2 entsprechend an einem hinteren stirnseitigen Ende. Im Gegensatz zur in 5 gezeigten Anordnung sind die Kameras in 6 in einer Richtung quer zur Vortriebsrichtung, also seitlich zueinander versetzt.
Die in den 5 und 6 gezeigten Kameras 39.1 und 39.2 können über optische und/oder elektrische Leitungen verbunden sein, welche innerhalb der (zweiten) Zufuhrleitung 17 für die Antriebseinrichtung angeordnet sein können. Hierdurch kann eine weitere (separate) Leitung für eine elektrische Versorgung der Kameras überflüssig werden.
In der 7 ist ein Triebkopf 20 in Vorwärtsbewegung („Kabel einziehen”) gezeigt, an welchem ein Schutzgitter 23 angeordnet ist. Das Schutzgitter 23 verhindert, dass Steine oder andere grobe Fremdkörper in den Saugkanal 22 gelangen können. Bevorzugt ist das Gitter 23 als ein sich in Vortriebsrichtung zuspitzender Kegel ausgebildet. Hierdurch kann verhindert werden, dass Fremdkörper sich am Gitter 23 festsaugen und den Einlass zum Saugkanal 22 verstopfen. Die Kegelform bewirkt, dass irgendwelche Fremdkörper am Schutzgitter 23 vorbei und weg vom Einlass des Saugkanals 22 transportiert werden.
Die Wasserdüsen sind vorteilhafterweise so ausgeprägt, dass sie im Wesentlichen nach vorne ausgerichtet sind und trennscharf einen Wasserstrahl erzeugen der nach allen Seiten ca. 5 cm größer als der Triebkopf ist. Hierdurch wird ein ausreichend großer „Tunnel” geschaffen indem sich der Triebkopf bewegen kann.
In der 8 ist ein Triebkopf 20 in Rückwärtsbewegung („Verfüllen”) gezeigt, welcher im Bereich des Saugkanals 22 eine Einbringhilfe 29 aufweist. Diese Einbringhilfe 29 kann dann am Auslass bzw. Einlass des Saugkanals 22 vorgesehen werden, wenn der Triebkopf 20 dazu eingesetzt wird, einen Tunnel zu verfüllen, also Material in einen Tunnel einzubringen. Der Saugkanal 22 übernimmt dann die Funktion, Füllmaterial bereitzustellen. Die Einbringhilfe 29 kann dann die Funktion erfüllen, das Füllmaterial in Richtung der Kabel zu bringen, also entgegen einer Gravitationskraft. Für den Fall, dass als Füllmaterial ein Wasser-Sand-Gemisch verwendet wird, kann ein Strahl aus Wasser bzw. Sand mittels der Einbringhilfe 29 nach oben entgegen einer Gravitationskraft gerichtet werden, wodurch eine Verfüllung um die Kabel herum von oben nach unten ermöglicht wird. Mit anderen Worten ist ein primärer Saugkanal 22a zwar unterhalb der Kabel angeordnet, mittels der Einbringhilfe 29 kann jedoch das Verfüllmaterial auch in einen Bereich oberhalb der Kabel gebracht werden. Zusätzlich zum primären Saugkanal 22a ist der sekundäre Saugkanal 22b oberhalb der Kabel vorgesehen, und aus dem sekundären Saugkanal 22b kann das Füllmaterial auch ohne Einbringhilfe bzw. Einfüllhilfsmittel 29 oberhalb der Kabel ausgebracht werden. Die Einbringhilfe 29 kann als Umlenkeinrichtung bezeichnet werden und als Leitblech ausgebildet sein, insbesondere als ein in einem Winkel von 45° gegenüber der Horizontalen bzw. gegenüber der Stirnfläche des Triebkopfes 20 geneigten Bleches.
Bei der Rückwärtsbewegung muss durch den Absaugkanal, der jetzt als Einbringkanal wirkt, ein Sand-Wassergemisch unter einem von der Länge der Leitung abhängigen Druck (20 bis 60 Bar) zum Verfüllungsort gebracht werden. Die Konsistenz und der Förderdruck sind in Anlehnung an Spritzbeton (Nassspritzverfahren) einzustellen. Durch den Druck beim Aufprall verdichtet sich das Gemisch automatisch, das Wasser wird aus dem Sand dabei herausgedrückt und am Triebkopf vorbei in der Verfüllrichtung herausgedrängt.
Mit einer Einbringhilfe wird der Strahl des Wasser-/Sandgemischs vom primären Einbringanal nach oben gerichtet, damit eine Verfüllung von oben nach unten durchgeführt wird. Der sekundäre Einbringkanal verfüllt oberhalb des bereits vorhandenen Kabels.
In der 9 ist im Detail gezeigt, auf welche Weise die unterschiedlichen Leitungen für das Spülfluid bzw. das Antriebsfluid miteinander gekoppelt sein können. Der Saugkanal 22 ist mit einem dritten Schlauch 38 verbunden, und die Wasserzufuhrleitung 17 ist mit einem ersten Schlauch 36 verbunden, und die Wasserzufuhrleitung 16 für die Wasserdüsen ist mit einem zweiten Schlauch 37 verbunden. Der zweite Schlauch 37 ist mit dem dritten Schlauch 38 derart verbunden, dass sich der zweite Schlauch oberhalb innen an einer Innenmantelfläche des dritten Schlauchs 38 befindet. Der zweite Schlauch 37 ist mit einer wasserdurchlässigen Mantelfläche ausgeführt, so dass Wasser aus dem zweiten Schlauch in den dritten Schlauch gelangen kann. Hierdurch kann erzielt werden, dass ein Wasser-Sand-Gemisch im dritten Schlauch 38 nicht austrocknet, wodurch elf Verstopfen des dritten Schlauchs vermieden werden kann.
Die Saugleitung 22 unterteilt sich in den primären Saugkanal 22a und den sekundären Saugkanal 22b, wobei im sekundären Saugkanal 22b ein Schieber 25 angeordnet ist, mittels welchem der sekundäre Saugkanal 22b gesperrt werden kann, um den Auslass des sekundären Saugkanals 22b als Wasserdüse 24 zu nutzen und umgekehrt. Mit anderen Worten kann mittels des Schiebers 25 die Wasserzufuhrleitung 16 mit der Wasserdüse 24 gekoppelt werden, nämlich für eine Vorwärtsbewegung des Triebkopfes 20, und für eine Rückwärtsbewegung kann die Wasserdüse 24 aufgrund einer geänderten Stellung des Schiebers 25 umfunktioniert werden als Auslass für den sekundären Saugkanal 22b, nämlich um bei einer Rückwärtsbewegung Verfüllmaterial in einen Tunnel einzubringen. Der sekundäre Saugkanal 22b wird dann als Einbringkanal genutzt.
Der erste Schlauch 36 führt bevorzugt ein partikelbereinigtes Fluid, also ein Fluid, in welchem zumindest annähernd kein Sand oder irgendwelche Feststoffe vorliegen. Die lichte Weite des ersten Schlauchs 36 beträgt bevorzugt ungefähr 0,5 cm. Die lichte Weite kann dabei deutlich kleiner gewählt werden als die lichte Weite des zweiten Schlauchs 37 oder des dritten Schlauchs 38.
Der zweite Schlauch 37 ist eingerichtet, ein Fluid zu führen, welches keinen besonderen Qualitätsanforderungen unterliegt. Das Fluid kann Wasser sein, wobei die Qualität des Wassers vergleichweise gering sein kann. Es kann sich z. B. um wiederaufbereitetes Brauchwasser handeln. Ein Kriterium, welches bei der Wahl des Brauchwassers zu beachten ist, könnte die Bodenverträglichkeit sein. Abgesehen davon kann das Fluid weitgehend frei gewählt werden. Die lichte Weite des zweiten Schlauchs 37 beträgt bevorzugt ungefähr 1 cm.
Bevorzugt ist der zweite Schlauch 37 in Abhängigkeit des Druckbereichs, in welchem das Fluid darin geführt wird, derart semipermeabel, dass das Fluid in Form von einzelnen Perlen bzw. Tropfen an der Außenoberfläche austritt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei einer Anordnung des zweiten Schlauchs 37 innerhalb des dritten Schlauchs 38 das im dritten Schlauch 38 geführte Fluid sich nicht verfestigt, sondern ausreichend viskos bleibt.
Der dritte Schlauch 38 ist eingerichtet, ein Gemisch eines Fluids mit Feststoffpartikeln zu führen, weist also eine gegenüber Abrasion beständige Schauch(innen-)wandung auf. Das Fluid kann Wasser sein. Die lichte Weite des dritten Schlauchs 38 beträgt bevorzugt ungefähr 3,5 cm. Bevorzugt ist die lichte Weite des dritten Schlauchs 38 um einen Faktor von 3 bis 5 größer als die lichte Weite des zweiten Schlauchs 37.
Alle drei Schläuche können mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser ausgeführt werden, was ein geringes längenspezifisches Gewicht der Schlauchanordnung ermöglicht und die zum Verlagern des Triebkopfes erforderlichen Kräfte klein hält.
In der 10 ist ein System 10 gezeigt, welches den Triebkopf 20 sowie ein Fahrzeug oder eine entsprechende Systemkomponente mit einem Unterbau bzw. einem Chassis 10.1 aufweist, auf welchem Komponenten angeordnet sind, um eine Wasserzufuhr bzw. einen Unter- oder Überdruck am Triebkopf 20 sicherzustellen. Hierzu weist das System 10 eine Mischvorrichtung 12 auf, welche einen Frischwassertank 12.1 sowie einen Brauchwassertank 12.2 umfasst. Die Mischvorrichtung 12 ist mit der Wasserzufuhrleitung 16 und der Wasserzufuhrleitung 17 gekoppelt, und ein Kompressor 12.3 stellt sicher, dass in einem Schlauch 36 ein ausreichender Überdruck vorherrscht, um das Spülfluid bzw. Wasser an entsprechenden Düsen des Triebkopfes 20 bereitzustellen. Das System 10 umfasst ferner eine Vorrichtung zum Aufrollen 19 von mindestens drei Schläuchen, insbesondere den im Zusammenhang mit der 9 beschriebenen Schläuchen. Das System 10 weist ferner einen Zwischenspeicher 13 bzw. Tank auf, welcher über einen ersten Anschluss 18.1 mit dem Saugkanal 22 verbunden ist. Im Zwischenspeicher 13 ist ein Trichter 14.1 vorgesehen, welcher Verfüllmaterial, insbesondere ein Wasser-Sand-Gemisch, zu einer Förderschnecke 14.2 leitet, welche über einen zweiten Anschluss 18.2 mit dem Saugkanal 22 verbindbar ist, und zwar für den Verfahrensschritt des Verfüllens. Der Saugkanal 22 ist zunächst über den ersten Anschluss 18.1 mit dem Zwischenspeicher 13 verbunden, um Material in den Zwischenspeicher 13 umzuleiten. Erst wenn ein geschaffener Tunnel verfüllt werden soll, wird der Saugkanal 22 vom ersten Anschluss 18.1 losgelöst und mit dem zweiten Anschluss 18.2 verbunden. Dann kann das in den Zwischenspeicher 13 eingebrachte Material über den zweiten Anschluss 18.2 wieder ausgebracht werden.
Mittels der Aufrollvorrichtung 19 können die drei Schläuche 36, 37, 38 unter Zug gehalten werden. Hierdurch kann bei einer Zurückbewegung des Triebkopfes 20 verhindert werden, dass die Schläuche 36, 37, 38 den Triebkopf 20 behindern. Die Aufrollvorrichtung 19 kann hierfür einen Antrieb aufweisen, welcher eingerichtet ist, ein vordefiniertes Drehmoment an einer Drehachse der Aufrollvorrichtung 19 bereitzustellen. Dies erleichtert eine Automatisierung beim Verlegen der Neuleitung.
Der Frischwassertank 12.1 ist mit dem ersten Schlauch 36 verbunden. Das Frischwasser weist eine im Vergleich zum Brauchwasser hohe Reinheit bzw. wenig Partikel auf, um sicherzustellen, dass die damit betriebene(n) Turbine(n) des Triebkopfes 20 nicht verstopfen.
In der 10 ist ferner eine Steuerungsvorrichtung 40 gezeigt, welche mit dem Mischsystem 12 und/oder dem Triebkopf 20 verbunden ist. Die Steuerungsvorrichtung 40 ist eingerichtet, das Mischsystem 12 bzw. den Triebkopf 20 derart anzusteuern, dass zugeführtes Verfüllmaterial in einer vorbestimmbaren Menge in Bezug auf einen bestimmten Längenabschnitt der Altleitung eingebracht wird.
In der 11 ist das System 10, insbesondere das Spezialfahrzeug, im Querschnitt gezeigt, und der im Zwischenspeicher 13 angeordnete Trichter 14.1 ist diagonal nach unten ausgerichtet und grenzt an Seitenwände des Zwischenspeichers 13 an. Der Trichter 14.1 leitet Füllmaterial (nicht dargestellt) zur Förderschnecke 14.2 bzw. zum zweiten Anschluss 18.2. Im Bereich des Auslasses des Trichters 14.2 kann ein Sensor 15.3 vorgesehen sein, welcher Füllmaterial erfasst. Am Trichter 14.1 können Sensoren 15.1, 15.2 vorgesehen sein, welche Füllmaterial erfassen. Wahlweise können auch Wasserdüsen 15.1, 15.2 vorgesehen sein, welche Füllmaterial verlagern können. Mit anderen Worten können die Wasserdüsen 15.1, 15.2 dafür sorgen, dass das Füllmaterial, insbesondere ein Wasser-Sand-Gemisch, eine geeignete Konsistenz aufweist, um zur Förderschnecke 14.2 zu rutschen. Im Zwischenspeicher 13 oder daneben ist ferner eine Pumpe 12.4 angeordnet, welche mit dem in 10 gezeigten Brauchwassertank verbunden ist und Wasser von der Förderschnecke 14.2 zurückpumpen kann, insbesondere Wasser, welches in der Förderschnecke aus dem Gemisch abgeschieden wird. Am ersten Anschluss 18.1 zum Zwischenspeicher 13 ist ein Massensensor 13.1 angeordnet welcher eingerichtet ist, die angesaugte Materialmenge generell aber auch in Abhängigkeit der Position des Triebkopfes zu erfassen.
In der 12 ist ein erster Schritt eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem eine Baugrube 5 ins Erdreich 3 gegraben wird, und dabei wird ein bereits vorhandenes Altkabel 2 abschnittsweise freigelegt. Das vorhandene Altkabel 2 ist in einer Sandschicht 4 eingebettet, und das ebenfalls gezeigte Neukabel 1 soll, wie bereits im linken Abschnitt links von der Baugrube 5 gezeigt, parallel zum Altkabel 2 ebenfalls in der Sandschicht 4 verlegt werden.
In der 13 ist ein zweiter Schritt gezeigt, bei welchem ein System 10, umfassend einen Triebkopf 20, in den Bereich der Baugrube 5 gebracht wird, und der Triebkopf 20 wird mit dem Altkabel 2 gekuppelt, insbesondere um das Altkabel herum angeordnet.
In der 14 ist eine Situation gezeigt, in welcher der Triebkopf 20 bereits entlang des Altkabels 2 vorangetrieben wurde, wobei das Neukabel 1 mit dem Triebkopf 20 verbunden ist. Der Triebkopf 20 saugt dabei die Sandschicht 4 auf und fördert den Sand zu einem Tank des nicht vollständig gezeigten Systems 10. Dabei schafft der Triebkopf einen Tunnel 7. Der Tunnel 7 ist derart dimensioniert, dass das Neukabel 1 parallel zum Altkabel 2 innerhalb des Tunnels 7 verlegt werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die gesamte das Altkabel 2 umgebende Sandschicht entfernt, und der dadurch entstandene Tunnel 7 ist bereits ausreichend dimensioniert, um das Neukabel 1 zu verlegen und auch den Triebkopf 20 entlang des Altkabels 2 zu verlagern.
In der 15 ist ein vierter Schritt gezeigt, in welchem der Triebkopf 20 von einer ersten Baugrube 5.1 bis hin zu einer zweiten Baugrube 5.2 durch das Erdreich 3 vorangetrieben wurde, und das Neukabel 1 ist vom Triebkopf 20 entkoppelt, um das Neukabel 1 parallel zum Altkabel 2 ausrichten zu können, wie in der folgenden 16 gezeigt. Das Neukabel 1 kann manuell oder maschinell durch den Triebkopf 20 hindurch gezogen werden, bis es zumindest annähernd parallel zum Altkabel 2 ausgerichtet ist. Der Triebkopf 20 kann hierbei an seiner Position relativ zum Altkabel 2 verbleiben. Von dieser Endposition kann der Triebkopf nun zurückbewegt werden, um den geschaffenen Tunnel 7 wieder mit Material zu verfüllen und die beiden Kabel 1, 2 zu stabilisieren und einzubetten.
In der 17 ist eine erste Variante zum Ausführen eines sechsten Schrittes, nämlich eines Verfüllens des Tunnels 7, gezeigt. Der Antrieb des Triebkopfes 20 wurde von einem Vorwärtsgang auf einen Rückwärtsgang umgestellt, insbesondere wurde eine Wasserzufuhr auf eine Turbine des Triebkopfes 20 in einer Gegenrichtung ausgerichtet. Mit anderen Worten rotiert die Turbine nun in entgegengesetzter Richtung und treibt eine Antriebseinrichtung (insbesondere Antriebsrollen) des Triebkopfes 20 in entgegengesetzter Richtung an. Um die beiden Kabel in dem nun von Sand weitgehend befreiten Tunnel 7 zu zentrieren, wird am Triebkopf eine Zentrierhilfe bzw. Zentriereinrichtung 32 angebracht, insbesondere außen um den Triebkopf 20 herum, und die Zentriereinrichtung 32 weist Abstützelemente 33 auf, welche radial nach außen vom Triebkopf 20 abstehen und eingerichtet sind, den Triebkopf 20 innerhalb des Tunnels 7 an den Tunnelwänden abzustützen. Die Abstützelemente 33 können zum Beispiel aus gebogenem Federstahl ausgeführt sein. Bevor mit dem Verfüllen des Tunnels 7 begonnen wird, kann eine Platte 34 innerhalb der zweiten Baugrube 5.2 von außen an einem Ende bzw. einer Stirnseite des Tunnels 7, also im Bereich des Auslasses des Tunnels angebracht werden, wobei die Platte 34 aus zwei Hälften besteht, welche um die Kabeln 1, 2 herum zusammengeschoben werden können. Die Kabel 1, 2 durchtreten die Platte dann in entsprechenden Aussparungen der Platte. Die Aussparungen können dabei zumindest annähernd den Durchmesser des jeweiligen Kabels aufweisen, wobei die Platte bevorzugt an einer Trennebene unterteilt ist, welche beide Aussparungen durchtrennt, insbesondere an einer Stelle des größten Durchmessers der jeweiligen Aussparung. Wird nun mit dem Verfüllen begonnen, so kann das Verfüllmaterial innerhalb des Tunnels 7 gehalten werden, ohne in die zweite Baugrube 5.2 zu fließen. Dabei kann die Platte an mindestens einem der Kabel ortsfest fixiert werden, so dass ein Druck zwischen dem Triebkopf und der Platte aufgebaut werden kann und das Verfüllmaterial auch verfestigt werden kann.
In den 18 bis 20 ist ein mechanischer Sensor 31 gezeigt, welcher an einer Stirnseite des Triebkopfes 20 angeordnet ist. Der mechanische Sensor 31 ist eingerichtet, Verfüllmaterial zu erfassen. Der Sensor 31 kann zum Beispiel als eine oder mehrere federelastisch gelagerte Platte(n) ausgebildet sein, welche (jeweils) in einem zumindest annähernd entspannten Zustand in Vortriebsrichtung ausgerichtet ist, und welche bei Vorhandensein von Füllmaterial zur Seite gedrückt bzw. seitlich ausgeschwenkt wird. In der 18 ist der Sensor 31 in einem Ruhezustand gezeigt, in der 19 hingegen in einem bereits teilweise ausgelenktem bzw. vorgespanntem Zustand, also wenn Verfüllmaterial derart stark gegen den Sensor 31 drückt, dass z. B. eine Vorspannkraft des Sensors 31 in radialer Richtung überschritten wird. Die Auslenkung des Sensors 31 soll in der in 19 gezeigten Stellung jedoch noch nicht ausreichen, um einen Antrieb des Triebkopfes 20 einzuschalten. In dieser Position erfolgt also ein Verfüllen, ohne dass sich der Triebkopf zurückbewegen soll. In der 20 hingegen ist der Sensor 31 bereits derart ausgelenkt, dass ein Antrieb des Triebkopfes 20 eingeschaltet wird, damit sich der Triebkopf 20 zurückbewegt. Das Verfüllmaterial liegt bereits mit einem gewissen Druck vor, welcher bewirkt, dass der mechanische Sensor 31 relativ weit in Richtung der Rückwärtsrichtung vorgespannt wird.
In der 21 ist die Ausrichtung des Sensors 31 innerhalb des Verfüllmaterials 4 gezeigt, welche eine Rückwärtsbewegung hervorruft. Es liegt bereits derart viel Verfüllmaterial 4 vor, dass zwischen der Platte 34 und dem Triebkopf 20 ein gewisser Druck aufgebaut wird, welcher den mechanischen Sensor 31 zurückbiegt, bzw. umklappen lässt. Diese Ausrichtung des Sensors 31 kann dann bewirken, dass der Triebkopf 20 zurückbewegt wird (Einschalten des Rückwärtsantriebs). Auf diese Weise kann eine automatische Einstellung der Position des Triebkopfes sichergestellt werden, und zwar derart, dass immer ausreichend Verfüllmaterial eingebracht wird, dass also vermieden wird, dass die Kabel 1, 2 zu lose bzw. locker im Erdreich eingebettet werden oder schwimmen. Mit anderen Worten: erst wenn die Verfüllung rund um den Triebkopf 20 erfolgt ist, insbesondere mit einem vorgebbaren Überdruck, wird die Rückwärtsbewegung eingeleitet bzw. fortgesetzt.
In der 22 ist angedeutet, dass das Verfüllen wahlweise auch ohne einen mechanischen Sensor oder auf alternative Weise (zusätzlich) erfolgen kann, nämlich indem beim Aufsaugen von Sand-Wasser-Gemisch oder allgemein Material 4 auch erfasst wird, wie viel Sand-Wasser-Gemisch je Längeneinheit aufgesaugt wurde, und zwar an welcher spezifischen Position innerhalb des Tunnels 7. Diese Messwerte können beim Verfüllen dazu genutzt werden, an einer jeweiligen Position des Tunnels 7 wieder eine vergleichbare Menge an Sand-Wasser-Gemisch einzubringen, die zuvor aufgesaugt wurde. Die Position des Triebkopfes 20 kann dann in Abhängigkeit der eingebrachten Materialmenge eingestellt werden, ohne den Druck bzw. die tatsächlich vorliegende Materialmenge messen zu müssen. Mit anderen Worten wurde beim Absaugen des die Altleitung umgebenden Materials erfasst, wie viel Material je Längeneinheit (Trassenzentimeter) aufgesaugt wurde, insbesondere auch in Bezug auf eine bestimmte Position entlang der Altleitung.
Gemäß einer Variante kann auf einem der (drei) verwendeten Schläuche eine Längenskala aufgedruckt sein. Dann kann bei bestimmten Positionen entlang der Altleitung jeweils ein Signal ausgegeben werden, sei es manuell oder auf automatisierte Weise, mittels welchem die längenspezifisch aufgenommene Materialmenge erfasst werden kann. Dadurch kann erfasst werden, wie viel Material zwischen zwei Zugangspunkten (insbesondere Baugruben) zur Altleitung aufgenommen wurde. Die Position entlang der Altleitung kann dabei auch z. B. über Antriebsrollen oder die Bewegung der Fördereinrichtung erfasst werden. Diese Art Massenbilanz kann sicherstellen, dass zwischen zwei Zugangspunkten im Wesentlichen die gleiche Menge Material zurückgeführt wird, die auch entnommen wurde, freilich abzüglich des Volumens, welches zusätzlich durch die Neuleitung eingenommen wird. Dies kann sicherstellen, dass beide Leitungen wieder stabil eingebettet werden, und dass der gesamte Boden um die Alt- bzw. Neuleitung herum ausreichend verfestigt wird, also stabil bleibt und nicht absackt.
Ein Zurückfahren des Triebkopfes 20 kann also in Abhängigkeit der eingebrachten Materialmenge erfolgen, wahlweise auch durch eine Steuerungsabfrage sowohl in Abhängigkeit eines Verfülldrucks (also in Abhängigkeit eines Sensorsignals) als auch in Abhängigkeit der eingebrachten Materialmenge. Durch Berücksichtigung der Axialposition bzw. der entnommenen und bereits eingebrachten Materialmenge kann z. B. ermittelt werden, ob der Verfülldruck tatsächlich durch Rückstau von bereits eingebrachtem Material entstanden ist oder nicht doch auf irgendeine andere Ursache zurückzuführen ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass sich unbemerkt irgendwelche Kavitäten innerhalb des Tunnels bilden, in welchen die Kabel nicht ordnungsgemäß eingebettet sind.
Gemäß einer Variante wird die Verlagerungsgeschwindigkeit des Triebkopfes 20 als Funktion der entnommenen und bereits eingebrachten Materialmenge und in Bezug auf eine momentane Längsposition entlang der Altleitung gesteuert. In Längenabschnitten, in welchen zuvor viel Material abgesaugt wurde, wird eine eher kleine Verlagerungsgeschwindigkeit eingestellt, und in Längenabschnitten, in welchen zuvor wenig Material abgesaugt wurde, kann eine vergleichsweise große Verlagerungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Diese Steuerung ermöglicht ein besonders sicheres Verlegen und Einbetten des Neukabels, insbesondere unabhängig von der Art und Menge des die Altleitung ursprünglich umgebenden Materials. Mittels dieser Steuerung kann das Freilegen der Altleitung auf vergleichsweise einfache Weise erfolgen. Insbesondere muss nicht darauf geachtet werden, dass der geschaffene Leitungstunnel immer einen bestimmten Durchmesser aufweist. Vielmehr kann der Durchmesser des geschaffenen Leitungstunnels durchaus stark variieren, sofern ein bestimmter Mindestdurchmesser eingehalten wird, welcher eine widerstandsarme Verlagerung des Triebkopfes zulässt. Dies ist vorteilhaft in Hinblick auf die Ungewissheit, welche Art von Material die Altleitung umgibt, und in welcher Konsistenz das Material vorliegt. Alternativ oder zusätzlich zum Einstellen der Verlagerungsgeschwindigkeit kann über den Druck bzw. den Volumenstrom des eingebrachten Materials berücksichtigt werden, dass der Tunnel nicht notwendigerweise überall den gleichen Querschnitt aufweist. Gemäß einer weiteren Variante sind die Abstützelemente eingerichtet, einen Abstand zwischen dem Triebkopf und der Tunnelwand zu erfassen, also einen Durchmesser des Tunnels zu erfassen. Über diesen zusätzlichen Messwert, welcher z. B. an die Steuerungseinrichtung weitergegeben wird und von der Steuerungseinrichtung weiterverarbeitet wird, kann das Verfahren noch sicherer oder effizienter ausgeführt werden.
In der 23 ist eine Variante gezeigt, bei welcher das System 10 auch eingerichtet ist, einen ersten Triebkopf 20a und einen zweiten Triebkopf 20b simultan zu betreiben, wobei ein zu verlegendes Neukabel 1 simultan in entgegengesetzten Richtungen entlang des bereits vorhandenen Altkabels 2 eingebracht wird. Hierzu weist das System 10 bevorzugt Redundanz auf, insbesondere zumindest bei den Systemkomponenten Triebkopf, Schläuche und Massensensor. Durch den simultanen Einsatz von zwei Triebköpfen kann die Effizienz des Verfahrens gesteigert werden. Der simultane Einsatz von zwei Triebköpfen kann zu Beginn beim Verlegen einer neuen Leitung den Vorteil liefern, dass die Triebköpfe in beide Richtungen entlang der Altleitung verlagert werden. Der Startpunkt entspricht dann einem (entlang der Altleitung vom Soll-Ausgangspunkt der Neuleitung aus gesehen) zweiten Zugangspunkt 5.1 entlang der Altleitung. Einer der Triebköpfe wird dann zu einem ersten Zugangspunkt (Soll-Ausgangspunkt der Neuleitung) verlagert, wobei die dafür bereitgestellte Länge der Neuleitung 1 abgestimmt sein kann auf die Entfernung zwischen dem ersten Zugangspunkt (Soll-Ausgangspunkt der Neuleitung) und dem zweiten Zugangspunkt 5.1.
In der 24 ist eine Variante gezeigt, bei welcher ein erster Triebkopf 20a einer Störung 6 unterliegt, also nicht mehr einsatzbereit ist. Ein zweiter Triebkopf 20b kann dann in derselben Richtung wie der erste Triebkopf 20a entlang des Altkabels 2 bis zur Störstelle 6 vorangetrieben werden und den ersten Triebkopf 20a befreien. Beide Triebköpfe 20a, 20b können mit demselben System 10 betrieben werden, und sobald die Störstelle 6 entfernt wurde, können beide Triebköpfe zurückbewegt werden in Richtung der ersten Baugrube 5.1. Als Störstelle kann z. B. ein Sandeinbruch vorliegen. Der Triebkopf 20a kann die Störstelle dann möglicherweise nicht ohne Hilfe passieren.
Gemäß einer Variante sind beide Triebköpfe 20a, 20b mit einer Steuerungsvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden, welche eingerichtet ist, die vom weiteren Triebkopf 20b aufgenommene Materialmenge zu erfassen und beim Einstellen der vom Triebkopf 20a einzubringenden Materialmenge diesen Messwert zu berücksichtigen.
In der 25 ist schematisch das zuvor in den 12 bis 24 beschriebene Verfahren als Flussdiagramm erläutert. Das Verfahren beginnt mit einem ersten Verfahrensschritt S1, umfassend ein abschnittsweises Freilegen einer unterirdisch verlegten Altleitung im Bereich einer Baugrube, also auch das Ausheben einer Baugrube. Darauf folgt ein zweiter Schritt S2, umfassend ein Kuppeln eines Triebkopfes mit der Altleitung im Bereich der Baugrube. In einem dritten Schritt S3 wird der Triebkopf entlang des Altkabels mittels eines Antriebsfluids, insbesondere Wasser, sowie eines Spülfuids, insbesondere Wasser, durch das Erdreich vorangetrieben. Hierbei kann vom Triebkopf 20 aufgespültes Material, insbesondere Sand, dank des Spülfluids auch mittels des Triebkopfes 20 angesaugt und an einen Zwischenbehälter des Systems weitergegeben werden. Der Triebkopf 20 wird so weit vorangetrieben, bis eine weitere Baugrube erreicht wird. In einem vierten Schritt S4 kann nun das Neukabel 1 vom Triebkopf 20 gelöst werden, um das Neukabel in einem fünften Schritt S5 parallel zum Altkabel auszurichten, mit anderen Worten maschinell oder manuell zu strecken und grade zu ziehen. Gemäß einer ersten Variante kann nun in einem sechsten Schritt S6a.1 eine Zentrierhilfe (insbesondere mechanischer Lage-Sensor) am Triebkopf angebracht werden, und gleichzeitig wird auch eine Platte an der Schnittstelle zwischen der Baugrube und dem Tunnel angeordnet, welche sicherstellt, dass Verfüllmaterial nicht in die Baugrube gelangen kann. Daraufhin kann in einem Schritt S6a.2 der Triebkopf zurückbewegt werden, und die Rückbewegung kann mittels eines (Druck-)Sensors in Abhängigkeit eines Fülldrucks von Verfüllmaterial zwischen der Platte und dem Triebkopf eingestellt werden. Wahlweise kann als sechster Schritt auch ein Schritt S6b ausgeführt werden, bei welchem zwar auch eine Platte vorgesehen wird, der Triebkopf jedoch ohne (Druck-)Sensor nur in Abhängigkeit von Messwerten zurückbewegt wird, welche die zuvor aufgenommene Menge an Sand-Wasser-Gemisch in Bezug auf die Länge eingestellt wird.
Durch Verwendung von weiteren Sensoren, z. B. optisch (Kamera) oder per Infra/-Ultraschall kann der in 25 dargestellte schematische Gesamtablauf zur Verlegung eines oder mehrerer Neukabel noch weitergehender Überwacht und ggf. bei bestehenden Problemen/Störungen diese gezielt behoben werden. Indem z. B. die Verlagerungsrichtung, Dauer und Druck des Spülsulfids und/oder der Zug an den Schläuchen bei der Rückwärtsbewegung (Verfüllung) gezielt hierfür eingesetzt, bzw. verändert werden.
Bezugszeichenliste

1: Neuleitung, insbesondere Neukabel
2: Altleitung, insbesondere Altkabel
3: Erdreich
4: das Altkabel umgebenes Material, insbesondere Sandschicht bzw. Sand
5: Zugangspunkt, insbesondere Baugrube
5.1: erste Baugrube
5.2: zweite Baugrube
6: Störung bzw. Gefahrenstelle
7: Leitungstunnel, insbesondere Kabeltunnel
10: System, insbesondere mit einem Fahrzeug
10.1: Systemunterbau bzw. Chassis
12: Mischvorrichtung
12.1: (Frisch-)Wassertank
12.2: (Brauch-)Wassertank
12.3: Kompressor
12.4: Pumpe
12.5: Wasserzulauf/-ablauf
13: Zwischenspeicher (Tank)
13.1: Massensensor
14.1: Trichter
14.2: Förderschnecke
15.1: Düse
15.2: Düse
15.3: Sensor
16: erste Wasserzufuhrleitung zu Wasserdüsen (Zufuhrkanal)
17: Antriebskanal bzw. zweite Wasserzufuhrleitung zur Antriebseinrichtung
17a: Antriebskanal-Abschnitt für Vorwärtsbewegung des Triebkopfes
17b: Antriebskanal-Abschnitt für Rückwärtsbewegung des Triebkopfes
17.1: Ablauf
18.1: erster Anschluss
18.2: zweiter Anschluss
19: Aufrollvorrichtung
20: Triebkopf
20a: erster Triebkopf
20b: zweiter Triebkopf
20.1: Kavität für Altleitung
20.2: Kavität für Neuleitung
21: Turbine
21a: Turbinengehäuse
21b: Turbinenrad
21.1: Leitmittel
22: Saugkanal
22a: primärer Saugkanal bzw. Einbringkanal
22b: sekundärer Saugkanal bzw. Einbringkanal
23: Schutzgitter
24: Wasserdüse
25: Schieber
26: Antriebseinrichtung, insbesondere Antriebsrolle(n)
26a: Hilfsrolle
26b: Andruckrolle
27: Fördereinrichtung, insbesondere Riemen oder Kette
28: Einspannvorrichtung
29: Einbringhilfe bzw. Umlenkeinrichtung
31: mechanischer Sensor
32: Zentriereinrichtung
33: Abstützelement
34: Platte
36: erster Schlauch
37: zweiter Schlauch
38: dritter Schlauch
39.1: Vorwärtskamera
39.2: Rückwärtskamera
40: Steuerungseinrichtung
S1: erster Schritt
S2: zweiter Schritt
S3: dritter Schritt
S4: vierter Schritt
S5: fünfter Schritt
S6a.1: erster Teilschritt eines sechsten Schrittes
S6a.2: zweiter Teilschritt eines sechsten Schrittes
S6b: alternativer sechster Schritt
T: Trennebene

Claims

Verfahren zum unterirdischen Verlegen einer Erdleitung mit den Schritten abschnittsweises Freilegen einer unterirdisch verlegten Altleitung (2) im Bereich einer Baugrube (5, 5.1, 5.2); zur Anlage bringen eines Triebkopfes (20) an der Altleitung im Bereich der Baugrube, wobei der Triebkopf mit einer Neuleitung (1) verbunden ist; Vortreiben des Triebkopfes entlang der Altleitung in Vortriebsrichtung und dadurch Verlegen der Neuleitung entlang der Altleitung in einem Leitungstunnel, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein in Vortriebsrichtung ausgebrachtes druckbeaufschlagtes Spülfluid die Altleitung (2) in einem Abschnitt vor dem Triebkopf freigelegt und der Leitungstunnel (7) zum Verlegen der Neuleitung geschaffen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Altleitung (2) umgebendes Material (4) während des Vortreibens in Vortriebsrichtung mittels des Triebkopfes (20) aufgesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verlegen der Neuleitung (1) der Leitungstunnel (7) mittels des Triebkopfes (20) verfüllt wird, wobei der Triebkopf entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung zurückbewegt wird, insbesondere in Abhängigkeit der eingebrachten Menge von Füllmaterial.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebkopf (20) innerhalb des Leitungstunnels (7) zentriert wird, insbesondere auf mechanische Weise, und bevorzugt mittels einer am Triebkopf befestigten Zentriereinrichtung (32).
Triebkopf (20) zum unterirdischen Verlegen einer Erdleitung oder eines Erdkabels gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Befestigungseinrichtung (28) zum Verbinden einer Neuleitung (1) mit dem Triebkopf; mindestens einer Düse (24) zum Ausbringen eines druckbeaufschlagten Spülfluids in Vortriebsrichtung; dadurch gekennzeichnet, dass der Triebkopf eine Antriebseinrichtung (26) aufweist, welche an einer bereits unterirdisch verlegten Altleitung (2) zur Anlage bringbar ist, wobei der Triebkopf eingerichtet ist, ausschließlich mittels des Spülfuids die Altleitung (2) in einem Abschnitt vor dem Triebkopf freizulegen und einen Leitungstunnel (7) zu schaffen und wobei der Triebkopf eingerichtet sich mittels der Antriebseinrichtung entlang der Altleitung vorzutreiben und dabei die Neuleitung entlang der Altleitung zu verlegen.
Triebkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebkopf eine Turbine (21) oder einen Elektroantrieb aufweist, mit welcher die Antriebseinrichtung (26) gekoppelt ist.
Triebkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung eine Fördereinrichtung (27) umfasst, welche an der Antriebseinrichtung (26) anliegt und eine Außenoberfläche aufweist, die eingerichtet ist, den Triebkopf (20) aufgrund von Haftreibung (inkl. Einspannung) zwischen der Altleitung (2) und der Fördereinrichtung entlang der Altleitung zu verlagern.
Triebkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebkopf (20) einen Saugkanal (22) aufweist, mittels welchem der Triebkopf eingerichtet ist, die Altleitung (2) umgebendes Material (4) aufzusaugen und wieder abzugeben.
Triebkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebkopf (20) eine Kavität (20.1) zur Aufnahme der Altleitung (2) sowie eine Mehrzahl von Düsen (24) aufweist, welche um die Kavität herum angeordnet sind.
Triebkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebkopf (20) eine Zentriereinrichtung (32) aufweist, welche eingerichtet ist, den Triebkopf innerhalb eines vom Triebkopf geschaffenen Leitungstunnels (7) zu zentrieren.
Triebkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebkopf (20) eine Trennebene (T) aufweist, in welcher der Triebkopf derart unterteilbar ist, dass die Befestigungseinrichtung (28) zugänglich ist.
Triebkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebkopf (20) über Sensoren (z. B. optische, elektrische und/oder mechanische) verfügt, die das Verfahren überwachen und ggf. auch steuern.
System (10) zum unterirdischen Verlegen einer Erdleitung, umfassend einen Triebkopf (20) nach einem der Ansprüche 5 bis 11 sowie einen Kompressor zum Bereitstellen des Spülfluids mit einem Überdruck, insbesondere einem Überdruck im Bereich von 60 bis 80 bar.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebkopf (20) mit drei Schläuchen (36, 37, 38) verbunden ist, wobei ein erster Schlauch (36) ein Antriebsfluid führt und ein zweiter Schlauch (37) das Spülfluid führt, und wobei ein dritter Schlauch (38) zum Absaugen von die Altleitung (2) umgebenden Materials (4) und Zuführen des Materials (4) in den vom Triebkopf geschaffenen Leitungstunnel (7) eingerichtet ist.