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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen eines Rohres bzw. eines Rohrstranges.
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Bekannte Verfahren zum Verlegen von Rohren und Rohrsträngen bzw. zur Ausbildung einer Rohrbettung sind beispielsweise aus der DIN 4033 oder aus den FBS-Richtlinien für den Einbau von Rohren und Schachtfertigteilen aus Beton und Stahlbeton bekannt.
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Bei bekannten Verfahren wird in einem ersten Schritt ein Graben für das zu verlegende Rohr ausgehoben. Die Oberfläche des Bodens eines solchen Grabens wird auch als Rohrsohle bezeichnet. Es ist in herkömmlichen Verfahren dann üblich, eine sogenannte Bettungsschicht auf die Rohrsohle aufzubringen. Auf diese Bettungsschicht wird dann das zu verlegende Rohr platziert.
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Durch diese Platzierung entsteht ein linienförmiger Kontakt zwischen dem Rohr und der Bettungsschicht. Ein solcher linienförmiger Kontakt kann zu Spannungen in dem verlegten Rohr führen. Hierdurch können Risse und somit Undichtigkeiten in dem verlegten Rohr entstehen. Um dies zu vermeiden, wird ein solches Rohr häufig seitlich unterstopft. Ein solches seitliches Unterstopfen erfordert regelmäßig eine große Grabenbreite, so dass die Rohrseiten für Baupersonal zugänglich sind. Ein solches Vorgehen ist zeit- und kostenintensiv. Außerdem erfordert es zusätzliche Füllstoffe, wie beispielsweise Sand und Kies.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verlegen eines Rohres zu schaffen, welches einfach, schnell und kostengünstig durchführbar ist und eine unzulässige Spannungsbildung im verlegten Rohr vermeidet.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verlegen eines Rohres umfasst demnach die Schritte
- a. Bereitstellen einer Rohrsohle derart, dass die Rohrsohle wenigstens bereichsweise entweder flach ist oder eine größere Weite aufweist als der größte Außendurchmesser des zu verlegenden Rohres;
- b. Positionieren des Rohres in oder auf die Rohrsohle derart, dass zwischen einer Außenseite des Rohres und der Rohrsohle, insbesondere zwischen einer unteren Scheitellinie des Rohres und der Rohrsohle, an jeder Stelle ein Abstand und zwischen dem Rohr und der Rohrsohle wenigstens bereichsweise ein Freiraum vorhanden ist, insbesondere zwischen der unteren Scheitellinie des Rohres und der Rohrsohle ein Freiraum vorhanden ist; und
- c. wenigstens teilweises Befüllen des Freiraums mit einem Füllmaterial.
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Unter der unteren Scheitellinie ist dabei eine entlang einer Längsrichtung des Rohres, welche von einem Spitzende zu einem Stumpfende verläuft, verlaufende Linie entlang der untersten Punkte des Rohres zu verstehen.
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Hierdurch wird erreicht, dass das verlegte Rohr in einer optimal ausgestalteten Rohrbettung verlegt wird. Unter der Rohrbettung ist hierbei das zum Befüllen des Freiraums verwendete Füllmaterial zu verstehen. Überdies vereinfacht das genannte Verfahren den gesamten Prozess der Rohrverlegung, da eine aufwendige Präparation einer Bettungsschicht entfallen kann. Vorzugsweise geschieht das Positionieren des Rohres in oder auf der Rohrsohle durch Unterstützung des zu verlegenden Rohres an einer oder mehrerer Stellen entlang einer Längsachse des zu verlegenden Rohres.
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Im Sinne der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn vor dem Schritt b in einem Bereich der Rohrsohle, in dem ein abragendes Ende des Rohres zu Liegen kommen wird, ein Material, vorzugsweise vom gleichen Typ wie das Füllmaterial im Schritt c, ausgebracht wird. Das in dem eben beschriebenen Schritt ausgebrachte Material bildet dann ein Auflager für das zu verlegende Rohr und schafft den Abstand zwischen Rohr und Rohrsohle. Durch Verwendung des gleichen Materials wie dem Füllmaterial im Schritt c ergibt sich eine homogene Beschaffenheit der Rohrbettung.
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Im eben genannten Verfahren ist es von Vorteil, wenn das Material am abragenden Ende derart und/oder in einer solchen Menge ausgebracht wird, dass hierdurch eine gewünschte Lage und Ausrichtung des Rohrs erreicht wird. Die ermöglicht ein direkt an das Einbringen des Rohres anschließendes Durchführen des Schrittes c, nämlich des mindestens teilweisen Befüllen des Freiraums mit einem Füllmaterial.
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Es hat sich überdies als vorteilhaft erwiesen, wenn das Füllmaterial im Schritt c ein körniges Füllmaterial, insbesondere Splitt und/oder ein fließfähiges und vorzugsweise aushärtendes Füllmaterial, insbesondere eine Suspension, und/oder ein Gemisch aus einem körnigem und einem fließfähigen Füllmaterial umfasst. Hierdurch gestaltet sich das Befüllen des Freiraums im Schritt c besonders vorteilhaft. Ein fließfähiges Füllmaterial, welches auch körniges Füllmaterial sein kann, das durch seine Körnigkeit eine gewisse Fließfähigkeit erhält, ermöglicht es den Freiraum in einfacher und schneller Weise zu befüllen. Hierdurch ergibt sich eine optimal an die Rohrform angepasste Rohrbettung. Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung eines aushärtenden Füllmaterials. Hierdurch wird eine besonders langlebige Struktur der Rohrbettung garantiert, was sich positiv auf die Betriebssicherheit des Rohres auswirkt.
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Im eben beschriebenen Verfahren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Rohr im Schritt c vollständig mit dem fließfähigen Füllmaterial umhüllt wird. Hierdurch wird die Lagerung des zu verlegenden Rohres verbessert.
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Im Sinne der Erfindung ist hierbei, dass das fließfähige Füllmaterial entweder vorgefertigt ist oder auf der Baustelle hergestellt wird. Die Verwendung eines vorgefertigten fließfähigen Füllmaterials bietet den Vorteil, dass keine Gerätschaften auf der Baustelle vorhanden sein müssen, um das fließfähige Füllmaterial herzustellen. Auf der anderen Seite bietet eine Herstellung auf der Baustelle den Vorteil, dass vor Ort die Materialzusammensetzung an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden können. Hierdurch wird die Flexibilität bei der Rohrverlegung erhöht.
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Im Sinne der Erfindung ist auch, wenn nach dem Schritt c der Bereich oberhalb des Rohres, vorzugsweise oberhalb des Rohrkämpfers, mit Boden verfüllt und verdichtet wird. Unter dem Rohrkämpfer versteht man hierbei die breiteste Querschnittsstelle eines Rohres. Dies führt zu einer gleichmäßigen Druckbelastung des Rohres.
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Als vorteilhaft hat sich ebenso erwiesen, wenn die Rohrsohle im Schritt a so ausgehoben wird, dass sie einen wenigstens in etwa dreieckigen Querschnitt (vorzugsweise wie bei einem gleichschenkligen Dreieck) hat, und zwei seitliche Wände der Rohrsohle einen Sohlenwinkel von ungefähr 80° bis ungefähr 100°, stärker bevorzugt von ungefähr 90° einschließen, und die Winkelhalbierende des Sohlenwinkels im Wesentlichen senkrecht bzw. vertikal verläuft. Unter dem Sohlenwinkel ist dabei derjenige Winkel zu verstehen, in welchem die seitlichen Wände der Rohrsohle am tiefsten Punkt der Rohrsohle aneinander angrenzen. Die Winkelhalbierende verläuft im Wesentlichen senkrecht bzw. vertikal, wenn sie in Richtung der Schwerkraft verläuft. Dies bietet eine Reihe von Vorteilen in Bezug auf die Schaffung der Rohrsohle, wie auch auf das Verlegen des Rohres. Es kann unabhängig vom Rohrdurchmesser ein beispielsweise baggergeführtes Aushubwerkzeug verwendet werden, welches sehr einfach aufgebaut sein kann. Durch die dreieckige Form ist bei größeren Rohren lediglich eine tiefere Aushebung mittels des gleichen Werkzeugs nötig. Überdies ist keine genaue Abstimmung der Tiefe der Aushebung auf den Rohrdurchmesser vorab nötig, da das Rohr flexibel in der dreieckig ausgehobenen Rohrsohle platziert werden kann.
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Bezüglich der Lagerung des Rohres ergibt sich durch die dreiecksförmige Rohrsohle eine vorteilhafte Kräfteverteilung an der Außenwand des verlegten Rohres. Die Kräfte auf das Rohr sind ohne ausgeprägte Spitzen um den Umfang verteilt. Hierdurch können die im befüllten Zustand zusätzlich auftretenden Gewichtskräfte in vorteilhafter Weise durch die Rohrwandung aufgenommen werden. Dies erhöht die Lebensdauer und Betriebssicherheit des verlegten Rohres.
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Vorteilhafterweise wird die Rohrsohle bei den vorher genannten Verfahren im Schritt a von einem Bagger unter Verwendung eines Kanallasers und/oder einer satellitengestützten Navigation vorbereitet. Hierdurch ergibt sich eine arbeitszeitoptimierte sowie in Bezug auf Anfallen des Aushubmaterials minimierte Aushubmethode der Rohrsohle im Schritt a.
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Vorteilhafterweise wird das Rohr bei den vorher genannten Verfahren im Schritt b unter Verwendung eines Baggers, vorteilhafterweise unter zusätzlicher Verwendung eines Kanallasers und/oder einer satellitengestützten Navigation, positioniert.
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Im Sinne der Erfindung ist ebenso ein Werkzeug zur Herstellung einer Rohrsohle, bei welchem eine Aushub und/oder Fräskontur mit einem wenigstens bereichsweise dreieckigen Querschnitt mit einer im Betrieb oben liegenden Grundseite und zwei Seitenlinien vorhanden ist, wobei die beiden Seitenlinien vorzugsweise einen Winkel von ungefähr 80° bis ungefähr 100°, stärker bevorzugt von ungefähr 90° einschließen. Das eben beschriebene Werkzeug ermöglicht eine arbeitszeiteffiziente Formung einer geeigneten Rohrsohle zum Verlegen eines Rohres nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das beschriebene Werkzeug eine Verbindungseinrichtung – beispielsweise in Form eines hydraulischen Schnellwechslers – aufweist, mit der es an einen Bagger oder einen Lader ankuppelbar ist. Dies ermöglicht ein baggergestütztes Verwenden des Werkzeugs und dadurch eine effiziente und zügige Rohrverlegung.
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Im Sinne der Erfindung ist überdies eine Vorrichtung zum Herstellen eines fließfähigen und vorzugsweise aushärtenden Füllmaterials und/oder zum Herstellen eines Gemischs aus einem körnigen und einem fließfähigen Füllmaterial, welches Füllmaterial in einen Freiraum zwischen einer Rohrsohle und einem Rohr einbringbar ist, wobei die Vorrichtung eine Verbindungseinrichtung aufweist, mit der sie an einen Bagger oder einen Lader ankuppelbar ist. Mittels der eben beschriebenen Vorrichtung lässt sich das zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens nötige fließfähige bzw. körnige Füllmaterial zum Befüllen des Freiraums effizient vor Ort herstellen.
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Ist die Vorrichtung an einen Lader oder einen Bagger ankuppelbar, so ermöglicht dies ein bagger- bzw. ladergestütztes Befüllen des Freiraums in Schritt c. Hierdurch kann der Schritt c des genannten Verfahrens maschinengestützt und besonders effizient durchgeführt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße Werkzeug und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen die:
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1 einen schematisierten Längsschnitt durch eine Rohrverlegungsstelle;
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2 die Rohrverlegungsstelle von 1 nach Schaffung einer Rohrsohle;
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3a eine Schnittansicht längs der Linie III-III von 2;
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3b eine schematische Darstellung der Fräskontur eines Werkzeugs zum Herstellen der Rohrsohle aus 1;
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4 die Rohrverlegungsstelle von 1 nach dem Positionieren eines zu verlegenden Rohres;
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5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V von 4;
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6 die Rohrverlegungsstelle von 1 nach einem Befüllen eines Freiraums mit Füllmaterial;
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7 eine Schnittansicht längs der Linie VII-VII von 6;
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8 eine Schnittansicht durch die Rohrverlegungsstelle von 1 nach dem Ende des Verlegeprozesses.
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1 zeigt eine Rohrverlegungsstelle 10, an welche ein bereits verlegtes Rohr 12a mit einem Stumpfende 14a angrenzt. Erdreich 16 erstreckt sich mit unregelmäßiger Oberfläche unterhalb von der Rohrverlegungsstelle 10. Eine Verlegelinie 18 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Sie wird durch die untersten Stellen des Rohres 12a außerhalb vom Stumpfende 14 gebildet. Sie kann daher auch als untere Scheitellinie bezeichnet werden. Das bereits verlegte Rohr 12a liegt auf Material 20.
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In 2 ist die Rohrverlegungsstelle 10 nach dem Abtragen eines Teils des Erdreichs 16 zur Schaffung einer Rohrsohle 22 dargestellt. Die Rohrsohle 22 wird dabei durch die durch den Abtrag und ggf. eine anschließenden Bearbeitung, beispielsweise eine Verdichtung, vorbereitete und vergleichmäßigte Oberfläche des Erdreichs 16 gebildet.
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Die Rohrsohle 22 wurde durch das Abtragen des Erdreichs 16 derart bereitgestellt, dass sie, wie weiter unten noch erläutert werden wird, bereichsweise flach und bereichsweise mit einer bestimmten Querschnittsform hergestellt ist, jedenfalls eine größere Weite aufweist als der größte Außendurchmesser eines zu verlegenden Rohres 12b. Das zu verlegende Rohr 12b ist in 2 an einem Tragesystem 24 eines nicht dargestellten Verlegekrans gezeigt. Die Rohrsohle 22 wird von einem nicht gezeigten Bagger unter Verwendung eines Kanallasers und/oder einer satellitengestützten Navigation vorbereitet bzw. hergestellt.
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3a zeigt einen Schnitt entsprechend der Schnittebene III-III aus 2. Die Verlegelinie 18 ist in den 2 und 3 durch eine dort beispielhaft horizontal eingezeichnete strichpunktierte Linie gekennzeichnet. An eine dort beispielhaft horizontal verlaufende Erdoberfläche 26 schließen sich senkrecht verlaufende Grabenwände 28 an, welche einen Graben 30 begrenzen.
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Die Rohrsohle 22 weist in einem in 3a mittigen Bereich einen weitestgehend dreiecksförmigen Querschnitt auf. Im dargestellten Beispiel entspricht der Querschnitt einem gleichschenkligen Dreieck. Zwei seitliche Wände 31 der Rohrsohle 22 schließen einen Sohlenwinkel 32 von ungefähr 90° ein. Eine Winkelhalbierende 33 des Sohlenwinkels 32 verläuft im Wesentlichen senkrecht bzw. vertikal, also in Richtung der Schwerkraft. Grundsätzlich sind aber auch ganz andere Querschnittsformen denkbar, so auch eine vollkommen flache Rohrsohle, beispielsweise bei einem schlecht bearbeitbaren Untergrund (Fels o. ä.).
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Zur Herstellung der Rohrsohle 26 wird ein nicht gezeigtes Werkzeug verwendet, das eine Aushub- und/oder Fräskontur 34 mit einem wenigstens bereichsweise dreieckigen Querschnitt mit einer Grundseite 35 und zwei Seitenlinien 36 aufweist, wobei die beiden Seitenlinien vorzugsweise einen Winkel 37 von ungefähr 80° bis ungefähr 100°, stärker bevorzugt von ungefähr 90° einschließen. Der Winkel 37 entspricht im Wesentlichen dem zu schaffenden Sohlenwinkel 34. Das Werkzeug weist eine Verbindungseinrichtung auf, mit der es an einen Bagger oder einen Lader ankuppelbar ist.
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Die 2 und 3a zeigen damit die Rohrverlegungsstelle 10 nach Abschluss eines Schritts a eines Verfahrens zum Verlegen des Rohres 12b, welcher im derartigen Bereitstellen der Rohrsohle 22 besteht, dass sie wenigstens bereichsweise entweder flach ist oder eine größere Weite aufweist als der größte Außendurchmesser des zu verlegenden Rohres 12b.
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4 zeigt die Rohrverlegungstelle 10 nach einem weiteren Verfahrensschritt. Man erkennt, dass das zu verlegende Rohr 12b mit seinem Spitzende 38b in das Stumpfende 14a des bereits verlegten Rohres 12a eingeführt ist. Das zu verlegende Rohr 12b ist an jedem Punkt zur Rohrsohle 22 beabstandet, insbesondere ist die untere Scheitellinie 18 des Rohres 12b an jedem Punkt zur Rohrsohle 22 beabstandet. Unter der unteren Scheitellinie 18 ist dabei eine entlang einer Längsrichtung des Rohres 12b, welche vom Spitzende 38b bis einem Stumpfende 14b verläuft, verlaufende Linie entlang der untersten Punkte des Rohres 12b zu verstehen.
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Mit seinem Stumpfende 14b liegt das zu verlegende Rohr 12b auf einem in der Art eines Haufens ausgebrachten Material 40 auf. Das Stumpfende 14b mit einem Rohrkämpfer 42 bildet in dieser Konstellation ein abragendes Ende des zu verlegenden Rohres 12b. Unter dem Rohrkämpfer 42 versteht man hierbei die einen größeren Durchmesser aufweisende und somit breiteste Querschnittsstelle des Rohres 12b, in die das Spitzende des nächsten zu verlegenden Rohres eingeführt wird.
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Das Material 40 wurde in einer solchen Menge ausgebracht, dass hierdurch eine gewünschte Lage und Ausrichtung des zu verlegenden Rohres 12b erreicht wurde. Zwischen dem zu verlegenden Rohr 12b und der Rohrsohle 22 ist ein Freiraum 44 vorhanden, insbesondere ist der Freiraum 44 zwischen der unteren Scheitellinie 18 des Rohres 12b und der Rohrsohle 22 vorhanden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Freiraum 44 entlang der Längsrichtung des Rohres 12b vom Material 20, welches sich unterhalb des bereits verlegten Rohres 12a befindet, bis zum haufenartig ausgebrachten Material 40.
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5 zeigt die Rohrverlegungsstelle 10 nach dem Positionieren des zu verlegenden Rohres 12b, beim Blick auf die Schnittebene V-V aus 4. Das haufenartig ausgebrachte Material 40 stützt das positionierte zu verlegende Rohr 12b an seinem abragenden Ende 42 ab.
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Die 4 und 5 zeigen demnach die Rohrverlegungsstelle 10 nach Durchführung eines Schrittes b des Verfahrens zum Verlegen des Rohres 12b, welcher im derartigen Positionieren des Rohres 12b in oder auf der Rohrsohle 22 besteht, dass zwischen einer Außenseite des Rohres 12b, insbesondere zwischen der unteren Scheitellinie 18 des Rohres 12b, und der Rohrsohle 22 an jeder Stelle ein Abstand A1 bzw. A2 und zwischen dem Rohr 12b, insbesondere der unteren Scheitellinie 18 des Rohres 12b, und der Rohrsohle 22 wenigstens bereichsweise der Freiraum 44 vorhanden ist.
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Das Rohr 12b im Schritt b wurde in diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines nicht gezeigten Baggers und unter zusätzlicher Verwendung eines ebenfalls nicht gezeigten Kanallasers und einer satellitengestützten Navigation positioniert. Im Sinne der Erfindung ist jedoch ebenso die Verwendung lediglich eines Baggers, sowie eines Baggers mit lediglich einem Kanallaser oder einer satellitengestützten Navigation.
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6 zeigt die Rohrverlegungstelle 10 nach einem weiteren Verfahrensschritt. Man erkennt, dass der Freiraum 44 mit einem Füllmaterial 46 befüllt ist. Das Füllmaterial 46 entspricht dem Material 40, welches im Bereich des abragenden Endes 42 des Rohres 12b ausgebracht wurde. Das Material 40 und das Füllmaterial 46 bilden insoweit nach diesem Verfahrensschritt eine wenigstens im Wesentlichen homogene Masse. Eine Grenze 48 zwischen dem Material 40 und dem Füllmaterial 46 ist mittels einer unterbrochenen Linie angedeutet. Das Material 40 und das Füllmaterial 46 können jedoch im Sinne der Erfindung auch unterschiedlich ausgebildet sein. In einem solchen Fall würde sich eine klare Grenze 48 ergeben.
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Grundsätzlich kann es bei dem Füllmaterial 46 um ein körniges Füllmaterial 46, insbesondere Split, und/oder ein fließfähiges und vorzugsweise aushärtendes Füllmaterial 46, insbesondere eine Suspension, und/oder ein Gemisch aus einem körnigen und einem fließfähigen Füllmaterial 46 handeln. Möglich ist dabei auch, dass das Rohr 12b vollständig mit dem fließfähigen Füllmaterial 46 umhüllt wird. Das fließfähige Füllmaterial 46 kann vorgefertigt sein oder auf der Baustelle hergestellt werden. Hierzu kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die eine Verbindungseinrichtung aufweist, mit der sie an einen Bagger oder einen Lader ankuppelbar ist. Das Material 40 und das Füllmaterial 46 bilden eine Rohrbettung 50 für das zu verlegende Rohr 12b.
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7 zeigt die Rohrverlegungsstelle 10 nach dem Befüllen des Freiraums 44 mit dem Füllmaterial 46, beim Blick auf die Schnittebene VII-VII aus 6. Das in den vorigen Freiraum 44 eingebrachte Füllmaterial 46 bildet die Rohrbettung 50. Die 6 und 7 zeigen demnach die Rohrverlegungsstelle 10 nach Durchführung eines Schrittes c des Verfahrens zum Verlegen des Rohres 12b, welcher in wenigstens teilweisem Befüllen des Freiraums 44 mit dem Füllmaterial 46 besteht.
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In 8 ist der Graben 30 und damit ein Bereich oberhalb des Rohrkämpfers 42 mit Boden 52 verfüllt, und eine Verdichtung dieses Bodens 52 ist durch einen Pfeil 54 angedeutet. Eine Kräfteverteilung auf den Außenumfang des Rohres 12b ist durch eine gepunktete Linie 56 und Pfeile 58 dargestellt. Durch die Schaffung der Rohrbettung 50 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich eine relativ gleichmäßige und nur geringe Spitzen aufweisen Kräfteverteilung, bei welcher Kräfte überwiegend seitlich im unteren Bereich auf das Rohr 12b einwirken. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass durch die Schaffung der Rohrbettung 50 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens das Auftreten von Kraftspitzen vermieden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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