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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur unterirdischen Verlegung einer Rohrleitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Deich gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 7.
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Die unterirdische Verlegung von Rohrleitungen oder Kanälen, insbesondere von Abwasser- oder Versorgungsleitungen, ist hinlänglich bekannt. Dabei wird unterschieden, ob die Verlegung durch das Ausgraben und anschließende Verfüllen des Untergrundes oder grabenlos erfolgt. In beiden Fällen spielt die Zusammensetzung und Beschaffenheit des Untergrundes, in dem die Rohrleitung verlegt werden soll, eine entscheidende Rolle hinsichtlich der Ausführungsdauer der Baumaßnahme, der einzusetzenden Bodenbearbeitungsmittel sowie der durchzuführenden Begleit- und Sicherungsmaßnahmen bei der Verlegung. Hintergrund hierfür ist, dass die Beschaffenheit des Untergrunds in der Regel nicht bekannt ist, was oftmals dazu führt, dass eine vorgenommene Planung zur unterirdischen Verlegung nicht eingehalten werden kann. Außerdem ist häufig eine lange Vorlaufzeit für die Genehmigung von derartigen Baumaßnahmen zu berücksichtigen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur unterirdischen Verlegung einer Rohrleitung sowie einen Deich mit einer darin verlegten Rohrleitung bereitzustellen, welches sich durch eine höhere Planungssicherheit auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie einen Deich nach Anspruch 7 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß dem Anspruch 1 ein Verfahren zur unterirdischen Verlegung einer Rohrleitung, insbesondere eines Medienkanals mit darin aufgenommenen Ent- oder Versorgungsleitungen, vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rohrleitung in einem Deich, mittels eines Rohrvortriebsverfahrens in einer Längsrichtung des Deiches verlaufend verlegt wird, wobei der Deich der einen sich in einer Querrichtung von einem ersten Deichfuß über eine Deichkrone bis zu einem zweiten Deichfuß erstreckenden Deichkörper, eine sich von dem ersten Deichfuß zumindest bis zur Deichkrone erstreckende Dichtung sowie eine den Deichkörper und die Dichtung zumindest abschnittsweise überdeckende Abdeckung umfasst. Der erste Deichfuß ist typischerweise wasserseitig, der zweite Deichfuß landseitig. Dabei wird ein zum Verlauf der Deichkrone im Wesentlichen paralleler Vortrieb des Rohres durchgeführt. Die unterirdische Verlegung der Rohrleitung in einem Deich hat den Vorteil, dass die Zusammensetzung oder Beschaffenheit des Deiches sowie dessen Untergrund bekannt sind, da es sich um ein künstlich errichtetes Bauwerk handelt. Dieses Wissen ist für die Planung und Durchführung der Verlegung mittels des Rohrvortriebverfahrens von besonderem Vorteil. Zudem bestehen die Deichkörper meist aus lokal vorhandenen, eher feinen Sanden und Flusskiesen, sodass der Vortrieb des zumindest einen Rohres einfach und schnell erfolgen kann. Ein weiterer Vorteil der Verlegung des zumindest einen Rohres in einem Deich resultiert daraus, dass Deiche entlang der Meeresküste oder entlang von, oftmals begradigten, fließenden Gewässern verlaufen, an denen sich größere Städte befinden und diese miteinander verbinden. Dies erlaubt eine sehr gute Linienführung der zu verlegenden Rohrleitung. Aus der Kombination aus Verlegung einer Rohrleitung in einem Deich und Verlegung mittels des Rohrvortriebverfahrens resultieren neben einer kürzeren Bauzeit ein äußerst geringer Platz- und Ressourcenbedarf. Die Verlegung der Rohrleitung kann auch in größeren Bodentiefen erfolgen. Es findet kein Bodenaustausch statt, sodass die Oberfläche unversehrt bleibt und auch die damit verbundenen Erdbewegungen minimal sind. Für die Verlegung erforderliche Start- und Zielschächte können später für einen Einstieg oder technische Bauwerke nutzbar sein.
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Grundsätzlich kann die Rohrleitung unterhalb der Abdeckung verlaufend verlegt werden. Diese relativ oberflächennahe Verlegung reduziert den Aufwand für das Verlegen mittels des Rohrvortriebverfahrens.
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Vorteilhaft ist es, dass die Rohrleitung im Inneren des Deichkörpers verlegt wird. Eine tiefere Verlegung schützt die Rohrleitung vor äußeren Einflüssen. Insbesondere lässt sich dadurch die Gefahr einer Beschädigung bei einem eventuellen Deichbruch reduzieren.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Rohrleitung in einem vorderen, zwischen Deichkrone und erstem Deichfuß oder in einem hinteren, zwischen Deichkrone und zweitem Deichfuß befindlichen Bereich des Deichkörpers verlegt. Im zweiten Fall bleibt die strukturelle Integrität des Deiches insbesondere auf der dem Gewässer zugewandten Seite, d.h. zwischen Deichkrone und erstem Deichfuß, erhalten.
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Eine Verlegung der Rohrleitung unterhalb der Deichkrone, sei es unmittelbar darunter oder im Bereich zwischen Deichkrone und erstem Deichfuß oder zwischen Deichkrone und zweitem Deichfuß, ist ebenfalls denkbar.
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Weiterhin kann die Rohrleitung unterhalb des Deichkörpers verlegt werden. Hierbei kommt eine Verlegung im Untergrund unterhalb des Deichkörpers oder Deichlagers, der vom ersten wasserseitigen bis zum zweiten landseitigen Deichfuß reichenden Grundfläche des aufgeschütteten Deichkörpers, in Betracht. Der Untergrund wird oftmals durch sogenannten Auelehm gebildet, bei welchem es sich um Sedimentgestein sehr geringer Korngröße, welches im Überschwemmungsgebiet ständig fließender Gewässer vorkommt, handelt. Hierdurch wird das Rohrvortriebverfahren ebenfalls begünstigt.
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Die Verlegung im Deich kann durch ein unbemanntes und/oder steuerbares Rohrvortriebverfahren durchgeführt werden.
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Dabei kann als Rohrvortriebverfahren ein Bodenverdrängungsverfahren oder ein Bodenentnahmeverfahren zur Anwendung kommen. Als insbesondere steuerbares Bodenverdrängungsverfahren kämen ein Verfahren mit steuerbaren Verdrängungshammer, ein Horizontal-Bohrverfahren mit Verdrängungshammer, ein Pilotrohr-Vortrieb mit Bodenverdrängung oder ein Mikrotunnelbau mit Bodenverdrängung in Frage. Für ein insbesondere steuerbares Bodenentnahmeverfahren bieten sich der Pilotrohr-Vortrieb, Mikrotunnelbau mit hydraulischer, pragmatischer oder mechanischer Förderung, oder ein Spielrohrverfahren an.
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Weiterhin wird ein Deich mit einem sich in einer Querrichtung von einem ersten Deichfuß über eine Deichkrone bis zu einem zweiten Deichfuß erstreckenden Deichkörper, einer sich von dem ersten Deichfuß zumindest bis zur Deichkrone erstreckenden Dichtung sowie einer den Deichkörper und die Dichtung zumindest abschnittsweise überdeckenden Abdeckung vorschlagen, wobei in dem Deich in einer Deichlängsrichtung eine Rohrleitung verlegt ist. Zweckmäßigerweise ist die Rohrleitung mittels eines Verfahrens nach der Erfindung verlegt.
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Dies hat den Vorteil, dass aufgrund der bekannten Zusammensetzung des Deichs bzw. des Untergrunds, auf dem der Deich errichtet ist, die Planung und Durchführung insbesondere beim Rohrvortrieb vereinfacht wird. Die Rohrleitung kann zur Aufnahme von Stromleitungen oder Telekommunikationsleitungen, aber auch Leitungen zum Transport von Gasen oder Flüssigkeiten dienen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Rohrleitung als begehbares Beton- oder Stahlbetonrohr mit einer innenliegenden Medienleitung ausgeführt ist. Insbesondere können in der Rohrleitung Sensoren angeordnet sein, die ein Austreten eines Mediums aus einer darin befindlichen Medienleitung detektieren.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das verlegte Rohr mit einer externen Wärmesenke verbunden oder verbindbar ist. Diese Maßnahme kann bei einer Verlegung einer Hochspannungsleitung in dem zumindest einen Rohr erforderlich werden, da es aufgrund der Erwärmung der in dem Rohr befindlichen Hochspannungsleitung zu Durchleitungsverlusten kommen kann.
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Die Wärmesenke kann ein Gewässer, beispielsweise ein dem Deich benachbartes und von diesem eingedeichtes, insbesondere fließendes, Gewässer sein. Aus dem Gewässer kann mittels einer Pumpe oder Pumpstation Wasser zur aktiven Kühlung der Rohrleitung oder einer darin angeordneten Medienleitung, insbesondere einer in der Rohrleitung befindlichen Hochspannungsleitung, herangeführt werden.
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Im Unterschied zu einem Damm, der bei Talsperren und ähnlichen Bauwerken zum Einsatz kommt und im Verhältnis zu seiner Dicke, quer zur Längsrichtung gesehen, eine relativ kurze Länge aufweist, bspw. eine der fünf- bis zehnfachen Breite (an einer Dammbasis) entsprechende Länge, besitzt ein Deich typischerweise eine erhebliche Länge, typischerweise mehr als 10, 20, 50, 100 oder 500 km und ein entsprechendes Verhältnis von Länge zu Breite von typischerweise mehr als 20, 30, 50, 100, 500 oder 1000.
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Ein Deich unterliegt im Gegensatz zu einem Damm nur einem geringen Wasserdruck, wobei ein maximaler Stauwasserdruck bei einem Hochwasserereignis weniger als 0,2, 0,5, 1 oder 1,5 bar beträgt. Ebenso liegt eine zeitlich begrenzte, vergleichsweise geringe Staudauer im Falle eines Hochwasserereignisses vor, die in den meisten Fällen weniger als 6 Stunden, 10 Stunden, 15 Stunden, 24 Stunden oder weniger als 2, 3 oder 5 Tage beträgt.
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Der Deich verläuft entweder an einer Meeresküste oder entlang eines fließenden oder stehenden Gewässers. Auch besteht die Möglichkeit, dass der Deich als zweiseitiger Deich ausgebildet ist und beidseitig an ein stehendes oder fließendes Gewässer, Binnengewässer oder Meer, angrenzt.
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Die Erfindung sieht bevorzugt vor, dass die Rohrleitung begehbar ist, wobei ein Innendurchmesser mindestens 1 Meter, 1,2 Meter, 1,5 Meter oder 1,8 Meter beträgt. Zweckmäßigerweise ist in der Rohrleitung mindestens eine Medienleitung aufgenommen, die zur Durchleitung von flüssigen oder gasförmigen Medien, von Elektrizität in Form einer Nieder- oder Hochspannungsleitung oder von Daten dienen kann. Eine in der Rohrleitung angeordnete Stromleitung kann eine zwischen 200 und 250 V liegende Netzspannung führen, oder eine Hochspannung von mehr als 1000, 5000, 10.000, 20.000, 50.000 oder 100.000 V.
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Die Rohrleitung kann als Infrastrukturkanal ausgebildet sein, in dem mindestens eine Ver- oder Entsorgungsleitung für flüssige Medien, eine Versorgungsleitung für gasförmige Medien, eine Versorgungsleitung für Elektrizität und eine Datenleitung angeordnet ist.
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Die Rohrleitung besteht bevorzugt aus Beton- oder Stahlbetonrohrelementen, beispielsweise DN1200 bis DN3600.
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Die Erfindung sieht bevorzugt vor, dass der Deich und die darin verlegte Rohrleitung eine Länge von mindestens 1 km, 5 km, 10 km, 50 km oder 100 km besitzt. Ein Startschacht kann einen entsprechenden Abstand von einem Zielschacht aufweisen, d.h. mindestens 1km, 5km, 10km, 50km oder 100km. In Abständen von 200 bis 2000 Meter, bevorzugt 300 bis 1000 Meter, werden Zwischenschächte angeordnet, die als Absenkschächte ausgeführt werden können. In Abständen von zwischen 200m und 2000m können Belüftungsschächte eingebaut sein bzw. werden.
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Zweckmäßigerweise wird für die Verlegung eine Schildmaschine mit Vollschnittabbau eingesetzt, wobei die Ortsbrust mechanisch, mit Druckluft, mit Flüssigkeit oder über Erddruck gestützt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Querschnittsansicht eines Deiches mit einer in dem Deich in Längsrichtung verlegten Rohrleitung;
- 2 eine Querschnittsansicht des Deiches mit möglichen Verlegepositionen von Rohrleitungen in dem Deich;
- 3 eine Querschnittsansicht des Deiches mit einer darin verlegten Rohrleitung.
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In 1 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Deiches 1 dargestellt. Die Darstellung zeigt einen grundsätzlichen Aufbau des Deiches 1, welcher aus einem Deichkörper 2 besteht, der auf seiner einem Flussbett 11 eines fließenden Gewässers zugewandten Seite einen ersten Deichfuß 2a aufweist und mit einer Dichtungsschicht 3 versehen ist. Die Dichtungsschicht 3 erstreckt sich vom ersten Deichfuß 2a oder von dem Flussbett 11 bis hinauf zu einer Deichkrone 5 und besteht in der Regel aus Ton oder Lehm mit sehr geringer Durchlässigkeit. Die wasserseitige Deichböschung bzw. Außenböschung 15 kann abschnittsweise mit Schüttsteinen 6 gesichert werden, um Ausspülungen zu verhindern. An die Schüttsteine 6 schließt sich eine Abdeckung 4 an, welche sich von der Außenböschung 15 über die Deichkrone 5 bis zu einer Binnenböschung 16, der wasserabgewandten Deichböschung, des Deiches 1 erstreckt. Ein stufenförmiger Absatz in der Binnenböschung 16 bildet einen Deichwehrweg 7 aus, der beispielsweise der Heranführung von Sandsäcken als Deichschutzmaßnahme bei Hochwasser dienen kann. Landseitig erstreckt sich der Deichkörper 2 in Querrichtung bis zu einem zweiten Deichfuß 2b.
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Der Deich 1 weist auf der Binnen- oder Landseite einen Grobfilter 8 sowie einen Feinfilter 9 auf, welche jeweils als eine Schicht aus einem Material mit definierter Kornverteilung und/oder eine Lage einem Geotextil gebildet sind. Der Grobfilter 8 und der Feinfilter 9 sollen bei Wasserdurchtritt einen Materialtransport verhindern. Sie dienen zur insbesondere zur Entwässerung einer benachbarten Zone mit einer geringeren Durchlässigkeit für Wasser.
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Der Deich 1 ist auf einem Untergrund 10 errichtet. Dabei handelt es sich in der Regel um sogenannten Auelehm, ein vorwiegend pelitisches Lockergestein, d.h. Sedimentgestein geringer Korngröße, welches im Überschwemmungsgebiet ständig fließender Gewässer vorkommt.
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Weiterhin sind in 1 Pegelstände angedeutet, wobei mit dem Bezugszeichen 13 der Pegelstand eines mittleren Hochwassers und mit dem Bezugszeichen 14 der Pegelstand eines sogenannten Bemessungshochwassers, eines angenommenes Hochwasserereignisses, das zur bautechnischen Dimensionierung des Deiches 1 herangezogen wird, bezeichnet ist.
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Im Deichkörper 2 im Bereich der Binnenböschung 16 ist eine dem Verlauf des Deiches 1 im Wesentlichen folgende oder in Längsrichtung des Deiches angeordnete Rohrleitung 12, insbesondere eine Ent- und Versorgungsrohrleitung oder eine Ent- oder Versorgungsleitungen oder Medienleitungen aufnehmende Rohrleitung, verlegt. Die Verlegung der Rohrleitung 12 erfolgt mittels eines Rohrvortriebverfahrens, welches sich durch einen geringen Platz- und Ressourcenbedarf auszeichnet. Vor allem aber bleibt die Oberfläche des Deiches 1 unversehrt. Das Maß an Erdbewegungen ist bei einem Rohrvortriebverfahren gering.
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Die Verlegung der Rohrleitung 12 im Inneren des Deiches 1 mittels Rohrvortriebverfahren bedeutet eine Vereinfachung für die Verlegung von unterirdischen Ent- und Versorgungsleitungen. Dazu werden von der Oberfläche aus ein Start- und ein Zielschacht eingerichtet, deren gegenseitiger Abstand je nach Nennweite des Rohres, Geologie sowie Material des Rohrs variiert und viele Kilometer betragen kann. In dem Startschacht wird in an sich bekannter Weise ein Vortriebsrohr abgesenkt, an der Spitze eines zu verlegenden Rohrstrangs eingebaut und mit Hilfe hydraulischer Pressen in Richtung auf den beabstandet angeordneten Zielschacht vorgetrieben. Durch Wiederholung dieses Vorgangs erreicht der Rohrstrang schließlich den Zielschacht. Durch das aus der Bauphase vorhandene Wissen über die Beschaffenheit des Deiches 1 und die für den Deichbau verwendeten Materialen lässt sich die Planungssicherheit für die Verlegung von Rohren deutlich erhöhen. Zudem sind die Deichkörper 2 oftmals aus lokal vorhandenen eher feinen Sanden und Flusskiesen errichtet worden, durch die sich die Rohre 12 sehr gut und schnell vortreiben lassen, was das Rohrvortriebverfahren kosteneffizient werden lässt. Die in dem Deich 1 verlegte Rohrleitung 12 kann der Durchführung von Kabeln, beispielsweise Stromkabel oder der Telekommunikation dienender Kabel wie Lichtwellenleiter oder dergleichen, aber auch von gasförmigen oder flüssigen Medien wie Gas, Öl, Frischwasser, Abwasser und dergleichen mehr dienen. Die Rohrleitung 12 kann als Kanal oder Infrastrukturkanal ausgeführt sein, in dessen Inneren ein oder mehrere Medienleitungen 12 a verlegbar sind.
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Die Darstellung in 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Deiches 1 mit möglichen Verlegepositionen einer Rohrleitung 12 im Deich 1. Der Bereich, innerhalb dessen die Verlegung einer Rohrleitung 12 im Deich 1 oder unterhalb des Deiches 1 sinnvoll ist, ist durch Schraffur hervorgehoben. So kann die Rohrleitung 12 im Wesentlichen parallel zu der Deichkrone 5 im Deichkörper 2 verlegt werden. Eine Verlegung entlang der Binnenböschung des Deiches 1 unterhalb des Deichwehrweges 7 oder im Bereich des zweiten oder binnenseitigen Deichfußes 2b sind beispielhaft dargestellt. Selbstverständlich ist eine Verlegung auch unterhalb des Deichkörpers im Auelehm bzw. Untergrund 10 möglich. Grundsätzlich ist eine möglichst tiefe Verlegung unterhalb der Abdeckung 4 vorteilhaft, um die Rohrleitung 12 vor Beschädigungen zu schützen, beispielsweise bei einem möglichen Deichbruch. Der grabenlose Rohrvortrieb hat viele Vorteile, denn die Oberfläche bleibt beim Rohrvortrieb nahezu völlig unberührt. Die Baustelle kommt ohne große Erdbewegungen aus, es genügen eine Anzahl von Schächten als Start-, Zwischen- und Zielschacht. Aufgrund der geringen Erdbewegung und der weitgehenden Unversehrtheit der Deichoberfläche ist ein Vortrieb auch entlang der Außenböschung 15 des Deiches 1 unkritisch.
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Die Darstellung in 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Deiches mit einer als Versorgungskanal ausgeführten Rohrleitung 12, welche der Durchführung einer erdverlegten Hochspannungsleitung dient. Die Nutzung von erdverlegten Hochspannungsleitungen führt aufgrund des elektrischen Widerstandes der Leitungen zu Durchleitungsverlusten und Wärmeentwicklung. Zur Reduzierung oder Begrenzung der erreichten Temperaturen ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine aktive Kühlung der Hochspannungsleitung vorgesehen. Durch die räumliche Nähe zu einem Gewässer besteht die Möglichkeit, mittels einer Pumpe 17 durch Zuleitungen 18 der Rohrleitung 12 Wasser zuzuführen, um die Hochspannungsleitung zu kühlen. Mittels den Deichkörper querenden Ableitungen 19 strömt das erwärmte Wasser zurück in das Gewässer. Hierzu kann die Rohrleitung 12 eine in der Rohrwandung vorgesehene Geometrie 20 aufweisen, die sich abschnittsweise in das Innere des Rohres 12 erstreckt. Die Geometrie 20 bildet einen koaxial zur Rohrleitung 12 verlaufenden Durchleitungsraum für das Hochspannungskabel. Eine doppelwandige Ausführung der Geometrie 20 erlaubt das Umströmen mit dem der Kühlung dienenden Wasser. Eine Anordnung von Pumpstationen mit einer Pumpe 18 sowie Zuleitungen 18 und Ableitungen 19 kann in regelmäßigen Abständen vorgesehen sein.
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In einer konkreten Ausführungsform wird in einem Deich eine Rohrleitung als Medienkanal ausgeführt, wobei ein begehbares Rohr aus Beton- oder Stahlbetonrohrelementen mit einem Innendurchmesser im Bereich von 1200 bis 1800 mm im Rohrvortriebsverfahren verlegt wird. Innerhalb der begehbaren Rohrleitung wird mindestens eine Medienleitung verlegt. Die Deichlänge und somit auch die Länge der Rohrleitung beträgt beispielsweise 50 km. Über diese Länge verteilt werden 5 Startschächte und 5 Schachtbauwerke, ein Zielschacht, 20 Zwischenschächte und 25 Absenkschächte verlegt. 25 Schächte werden zu Belüftungsschächten ausgebaut, so dass der gegenseitige Abstand der Belüftungsschächte etwa 2000 Meter beträgt.
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Da Deiche über dem mittleren Hochwasser als Hochwasserschutzeinrichtung den Ländern gehören, bedarf es im Gegensatz zu Überlandtrassen oder erdverlegten Rohren im Allgemeinen keiner ausgeprägten Vorplanung oder Genehmigung in Bezug auf Durchleitungsrechte. Dadurch werden die Planfeststellungs- und Genehmigungsverfahren erheblich beschleunigt. Hierin liegt ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Deich
- 2
- Deichkörper
- 2a
- erster Deichfuß
- 2b
- zweiter Deichfuß
- 3
- Dichtungsschicht
- 4
- Abdeckung
- 5
- Deichkrone
- 6
- Schüttsteine
- 7
- Deichwehrweg
- 8
- Grobfilter
- 9
- Feinfilter
- 10
- Untergrund/Auelehm
- 11
- Flussbett
- 12
- Rohrleitung
- 12a
- Medienleitung
- 13
- Pegelstand
- 14
- Pegelstand
- 15
- Außenböschung
- 16
- Binnenböschung
- 17
- Pumpe
- 18
- Zuleitung
- 19
- Ableitung
- 20
- Geometrie
