DE19508703A1 - Verfahren zum Einbringen eines Rohres in das Erdreich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, Rohre mit Hilfe eines vor dem jewei­ ligen Rohr angeordneten Spülkopfes horizontal in das Erdreich einzubringen. Der Spülkopf ist mit Hilfe einer Laser-Meßanordnung hydraulisch steuerbar und bestimmt die Richtung des Rohrvorschubs. Das Rohr mit dem aufgesetzten Spülkopf wird von hinten in das Erd­ reich hineingedrückt. Der Spülkopf bewirkt eine Frei­ spülung des von dem Rohr benötigten Raumes, so daß das Eindringen in das Erdreich erleichtert wird. Die­ ses bekannte Verfahren hat jedoch verschiedene Nach­ teile. So müssen die Rohre, um der Druckbeanspruchung zu widerstehen, als spezielle Preßrohre mit einer relativ großen Wandstärke ausgebildet werden. Da die Hydraulikleitungen zum Steuern des Spülkopfes durch das Rohr geführt werden, besteht die Gefahr, daß bei einer Undichtigkeit dieser Leitungen Hydrauliköl in das Rohr gelangt. Wenn das Rohr als Trinkwasserlei­ tung verwendet werden soll, muß es eine Zementaus­ kleidung erhalten. Wenn diese Auskleidung durch Öl verunreinigt wird, ist sie für die Trinkwasserleitung unbrauchbar. Daher müssen die Rohre, wenn sie unter Anwendung dieses bekannten Verfahrens verlegt wurden, erst nach dem Einbringen in das Erdreich mit Zement ausgekleidet werden. Diese Maßnahme ist sehr aufwen­ dig. Schließlich ist der Spülkopf durch die Verwen­ dung der Laser-Meßanordnung und durch die hydrauli­ sche Steuervorrichtung kompliziert und daher anfällig sowie mit hohen Herstellungskosten verbunden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Verfahren zum Einbringen eines Rohres in das Erdreich zwischen zwei unterhalb der Erdoberflä­ che liegenden, von dieser aus zugänglichen Gruben, bei dem ein in Bewegungsrichtung vor dem Rohr ange­ ordneter Spülkopf den für das Rohr benötigten Raum mittels einer unter Druck in das Erdreich eingebrach­ ten Spülflüssigkeit freispült und die Spülflüssigkeit mit dem Spülgut entgegen der Bewegungsrichtung durch das Rohr abgeführt wird, so zu verbessern, daß Rohre mit geringerer Wandstärke eingebracht werden können, daß bereits mit einer Zementauskleidung versehene Rohre verlegt werden können und daß das verfahren insgesamt sehr einfach und kostengünstig durchzufüh­ ren ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Dadurch, daß in der geplanten Trasse des einzubrin­ genden Rohres das Erdreich mit einem gesteuerten Pi­ lotgestänge durchbohrt wird und anschließend das Rohr mit dem Spülkopf über das Pilotgestänge oder einen an dieses angehängten Zugstab mittels einer in der einen Grube angeordneten Ziehvorrichtung durch das Erdreich gezogen wird, braucht der Spülkopf nicht gesteuert zu werden und das Rohr, das gegenüber Zugkräften wesent­ lich widerstandsfähiger ist als gegenüber Druckkräf­ ten, kann relativ dünnwandig ausgebildet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung des Verfahrensablaufs,

Fig. 2 die Verbindung zwischen dem Pilotge­ stänge und dem einzuziehenden Rohr in Schnittdarstellung,

Fig. 3 den Spülkopf in Schnittdarstellung, und

Fig. 4 die Hinteransicht des Spülkopfes.

Gemäß Fig. 1 soll ein Rohr 1 von einer Rohrbaugrube 2 zu einer Zielbaugrube 3 durch das dazwischenliegende Erdreich 4 gezogen werden. Dazu wird zunächst ein bekanntes, nicht dargestelltes steuerbares Pilotge­ stänge von der Rohrbaugrube 2 aus entlang der Trasse, die für das Rohr 1 vorgesehen ist, zur Zielbaugrube 3 vorgeschoben. Das Pilotgestänge hat einen Durchmesser beispielsweise im Bereich von 90 bis 130 mm. Nachdem die Spitze des Pilotgestänges in der Zielbaugrube 3 angekommen ist, wird es mit einer Ziehvorrichtung 5, die eine hydraulisch betriebene Zylinder/Kolbenanord­ nung aufweisen kann, gekoppelt. An dem noch in die Rohrbaugrube 2 ragenden anderen Ende des Pilotgestän­ ges kann eine Zugstange befestigt werden, die dann mittels der Ziehvorrichtung 5 zur Zielbaugrube 3 ge­ zogen wird. Wird keine derartige Zugstange verwendet, dann wird ein Kopplungsstück 6 in der Zielbaugrube 3 direkt mit dem Pilotgestänge verbunden; anderenfalls erfolgt diese Verbindung zwischen der Zugstange und dem Kopplungsstück 6. Das Kopplungsstück 6 ist über einen in Fig. 1 nicht näher dargestellten Spülkopf fest mit dem einzuziehenden Rohr 1 verbunden. Durch das Rohr 1 sind Schlauchleitungen 7 und 8 für die Zu- und Abfuhr von Spülflüssigkeit zum bzw. vom Spülkopf geführt. Die Spülflüssigkeit, üblicherweise Wasser, wird aus einem Hydranten 9 entnommen und in einen Behälter 10 geleitet. Aus diesem wird es von einer Pumpe 11 entnommen und unter hohem Druck durch die Schlauchleitung 7 zum Spülkopf befördert.

Das von der Spülflüssigkeit im Spülkopf aufgewirbelte Erdreich wird von dieser durch die Schlauchleitung 8 abgeführt und in eine sich längs der Rohrbaugrube 2 erstreckende geneigte Rinne 12 abgelassen, aus der die mit dem Erdreich belastete Spülflüssigkeit in einen Behälter 13 fließt. Aus diesem wird sie mittels einer Pumpe 14 in ein Absetzbecken 15 gepumpt, in welchem sich die mitgeführte Erde absetzt und aus welchem diese sowie die Spülflüssigkeit getrennt ent­ nommen werden können. Die Spülflüssigkeit kann nach einer Filterung in den Behälter 10 zurückgeführt wer­ den, so daß der Verbrauch an Spülflüssigkeit mini­ miert wird. Die Rinne 12 ist vorzugsweise als selbst­ spülende Rinne ausgebildet, das heißt an ihrem oberen Rand befinden sich Spüldüsen, die etwaige in der Rin­ ne abgesetzte Erde in den Behälter 13 spülen.

Das Rohr 1 ist auf Rollen 16 gelagert, wobei derarti­ ge Rollen vorzugsweise auch seitlich des Rohres 1 angeordnet sind, so daß es beim Einziehen in das Erd­ reich sowohl in der Höhe als auch seitlich geführt wird.

Nach der Ankopplung des Rohres 1 an das Pilotgestänge bzw. die Zugstange wird es von der Ziehvorrichtung 5 in das Erdreich 4 eingezogen, wobei gleichzeitig der Spülkopf das Erdreich vor dem Rohr 1 wegspült. Das Rohr 1 kann daher mit relativ geringer Kraft zur Zielbaugrube 3 hin gezogen werden.

Fig. 2 zeigt das Koppelstück 6 in Form eines Zieh­ sterns, der starr mit dem Spülkopf 17 verbunden ist. Von einem Zuganker 18 (Pilotgestänge oder Zugstab) werden die von der Ziehvorrichtung 5 ausgeübten Zug­ kräfte über eine Muffe 19 in den Ziehstern 6 und dann in einen Schneidschuh 20 des Spülkopfes 17 übertra­ gen. Der Ziehstern 6 ist vorzugsweise mit sechs Armen ausgestattet, um größere Hindernisse wie Wurzeln und Steine abweisen zu können. Zu diesem Zweck weisen die Arme einen Überschnitt 21 gegenüber dem Schneidschuh 20 auf, um zum Beispiel Wurzeln wegdrücken zu können, ohne daß sich diese auf dem Schneidschuh 20 abstützen können.

Zur Verbesserung und Stabilisierung der Führung des Spülkopfes 17 ist auf dem Zuganker 18 eine Führungs­ hülse 22 mit einem dem Durchmesser der Pilotbohrung entsprechenden Außendurchmesser angeordnet.

In der Spülkammer 23 des Spülkopfes 17 befinden sich ein Steinfanggitter 24 und Leitbleche 25 für die Ein­ leitung der die losgelöste Erde mitführenden Spül­ flüssigkeit in die Schlauchleitung 8. Es ist vorzugs­ weise eine Fernsehkamera 26 vorgesehen, mit der das Innere der Spülkammer 23 beobachtet werden kann. Ins­ besondere soll mit Hilfe der Fernsehkamera 26 festge­ stellt werden, ob eine Überspülung stattfindet, so daß entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden können. Um eine einwandfreie Beobachtung durchzufüh­ ren, kann es vorteilhaft sein, kurzzeitig anstelle von Spülflüssigkeit Druckluft zuzuführen, die die Spülflüssigkeit aus der Spülkammer 23 drückt und so eine freie Sicht sicherstellt. Hierzu kann eine der noch zu beschreibenden Düsen auf die Vorderseite der Fernsehkamera 26 gerichtet sein, um diese zu säubern.

Die Schlauchleitung 7 ist mit einem äußeren Ringraum 27 des Spülkopfes 17 verbunden (Fig. 3), über den die Spülflüssigkeit zu Düsen 28, 29 und 30 geführt wird. Die Düsen 28 sind radial nach innen, die Düsen 29 radial nach innen unter einem Winkel von 30° nach vorn und die Düsen 30 axial nach vorn gerichtet. Die radialen Düsen 28 dienen bei lockerem Sandboden, der durch den Schneidschuh 20 komprimiert wird, zur Durchmischung dieses Bodens mit der Spülflüssigkeit für den Abtransport über die Schlauchleitung 8. Die schräg angeordneten Düsen 29 legen bei festeren Sand­ böden einen Hohlraum frei, der den Schneidschuh 20 entlastet. Die Größe dieses Hohlraums kann über den Druck der Spülflüssigkeit eingestellt werden. Die jeweiligen Düsen 28 und 29 sind leicht gegeneinander verschwenkt, so daß deren Spülflüssigkeitsstrahlen nicht in der Mitte der Spülkammer 23 aufeinandertref­ fen. Hierdurch können die Strahlen über die Mittel­ achse der Spülkammer 23 hinausgehen und somit eine größere Wirksamkeit entfalten. Die axialen Düsen 30 bewirken bei bindigem Boden einen Vorschnitt, während das Lösen und Vermischen der Erde weitgehend von den Düsen 29 und 28 übernommen wird. Je nach Art des Bo­ dens können die Düsen 30 und gegebenenfalls auch die Düsen 29 geschlossen werden. In der Sohle der Spül­ kammer 23 befinden sich zwei weitere vom Ringraum 27 ausgehende, radial nach innen gerichtete Düsen 43, die zur Auflockerung des Spülgutes vor dem Einlaßende der Schlauchleitung 8 vorgesehen sind. Damit keine Überspülung vor dem Schneidschuh 20 auftritt, sollten die Düsen 28, 29 und 30 gegenüber der Vorderkante des Schneidschuhs 20 (Ortsbrust) etwa 15 cm zurückver­ setzt sein. Der Ringraum 27 kann in der Weise geteilt sein, daß den Düsen 28, 29 und 30 je nach Bodenbe­ schaffenheit getrennt Spülflüssigkeit zugeführt wer­ den kann. Es sind in diesem Fall mehrere Schlauchlei­ tungen 7 oder ein entsprechender Verteiler zwischen der Schlauchleitung 7 und dem Ringraum 27 erforder­ lich.

Um eine Überspülung zu vermeiden, sollte die auf das Koppelstück 6 ausgeübte Zugkraft gemessen werden, und, wenn die Zugkraft einen vorgegebenen Wert unter­ schreitet, die Zufuhr von Spülflüssigkeit gedrosselt oder sogar ganz eingestellt werden.

An die Hinterwand 31 des Spülkopfes 17 ist ein ring­ förmiger Stutzen 32 angeschweißt, der mit dem hinte­ ren Ende der Außenwand des Spülkopfes 17 einen Ring­ kanal 33 bildet. In diesen Ringkanal kann über eine ebenfalls durch das Rohr 1 geführte Leitung 34 sowie über eine Öffnung 35 im Stutzen 32 Bentonit einge­ bracht werden, das über eine Vielzahl kleiner axialer Öffnungen 36 in den Zwischenraum zwischen dem Rohr 1 und dem Erdreich 4 austritt. Das Bentonit setzt die Reibungskraft zwischen Rohr 1 und Erdreich 4 herab und wird daher besonders bei längeren Rohren oder aus mehreren Rohren bestehenden Rohrstrecken oder sehr festem Boden eingesetzt.

Insbesondere bei längeren Rohren 1 oder Rohrstrecken werden diese an den Stutzen 32 angeschweißt, um mit dem Spülkopf 17 durch das Erdreich 4 gezogen zu wer­ den. Bei kürzeren Rohren 1, bei denen die zum Ein­ bringen erforderliche Kraft nicht größer als die zu­ lässige Druckkraft des jeweiligen Rohres ist, kann die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Konstruktion ge­ wählt werden. Bei dieser wird das Rohr 1 über eine an der Hinterwand 31 angeschweißte Ankermuffe 37, einen in diese eingeschraubten und durch das Rohr 1 geführ­ ten Ankerstab 38 und eine hinter dem hinteren Ende des Rohres 1 durch eine Mutter 39 auf dem Ankerstab 38 befestigte Ankerplatte 40 an den Spülkopf 17 ange­ koppelt. Weiterhin ist hierbei ein Muffenstück 41 mit einer Gummidichtung 42 an den Stutzen 32 ange­ schweißt, um das Innere des Rohres 1 vor dem Eindrin­ gen von Fremdmaterial zu schützen. In diesem Fall wird die Zugkraft der Ziehvorrichtung 5 über den An­ kerstab 38 auf die Ankerplatte 40 übertragen, die ihrerseits eine entsprechende Druckkraft auf das Rohr 1 ausübt, um dieses hinter dem Spülkopf 17 durch das Erdreich 4 zu schieben.

Insbesondere beim Einbringen von Trinkwasserrohren ist es sinnvoll, die Schlauchleitungen 7, 8 und 34 sowie etwaige elektrische Leitungen innerhalb des Rohres 1 mit einem zusätzlichen Hüllrohr zu umgeben, um zu vermeiden, daß die in der Regel verschmutzten Leitungen mit der Innenwand des Rohres 1 in Berührung kommen.

Claims (19)

1. Verfahren zum Einbringen eines Rohres in das Erdreich zwischen zwei unterhalb der Erdoberflä­ che liegenden, von dieser aus zugänglichen Gru­ ben, bei dem ein in Bewegungsrichtung vor dem Rohr angeordneter Spülkopf den für das Rohr be­ nötigten Raum mittels einer unter Druck in das Erdreich eingebrachten Spülflüssigkeit freispült und die Spülflüssigkeit mit dem Spülgut entgegen der Bewegungsrichtung durch das Rohr abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der geplanten Trasse des einzubringenden Rohres (1) das Erdreich (4) mit einem gesteuer­ ten Pilotgestänge durchbohrt wird und anschlie­ ßend das Rohr (1) mit dem Spülkopf (17) über das Pilotgestänge oder einen an dieses angehängten Zugstab mittels einer in der einen Grube (3) angeordneten Ziehvorrichtung (5) durch das Erd­ reich (4) gezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß durch das Rohr (1) Schlauchleitungen (7, 8) für die Zuleitung der Spülflüssigkeit zum Spülkopf (17) sowie für die Ableitung der mit dem Spülgut belasteten Spülflüssigkeit vom Spül­ kopf (17) geführt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die mit dem Spülgut belastete Spülflüs­ sigkeit aus der Schlauchleitung (8) in eine sich unterhalb und längs des Rohres (1) erstreckende Ablaufrinne (12) geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ablaufrinne (12) selbstspülend ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der noch nicht in das Erdreich (4) eingebrachte Teil des Rohres (1) von seitlich und von unten stützenden Rollen (16) geführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Spülkopf (17) über einen Ziehstern (6) mit einem Zuganker (18) des Pilotgestänges oder Zugstabes gekoppelt ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Spülkopf (17) ra­ dial nach innen, axial nach vorn und schräg nach innen und vorn gerichtete Düsen (28, 30, 29) auf­ weist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die radial und schräg gerichteten Düsen (28, 29) jeweils so gegeneinander verschwenkt sind, daß ihre Strahlen nicht aufeinandertref­ fen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Spülkopf (17) mit einer Bentonitzuführung (34) verbunden wird und über Öffnungen (36) im Spülkopf (17) Bentonit in den Zwischenraum zwischen dem Rohr (1) und dem Erdreich (4) eingebracht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) an den Spülkopf (17) angeschweißt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß ein durch das Rohr (1) geführter Ankerstab (38) am Spülkopf (17) und hinter dem Rohr (1) eine am Rohrende anliegende Ankerplatte (40) am Ankerstab (38) befestigt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der offene Rohranfang durch eine diesen übergreifende, am Spülkopf (17) befestigte Muffe (41) gegenüber dem Erdreich (4) abgedichtet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrauchte Spül­ flüssigkeit nach einer Reinigung erneut verwen­ det wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülvorgang durch eine Fernsehkamera (26) beobachtet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Fernsehbeobachtung die Spül­ flüssigkeit aus dem Bereich vor der Fernsehkame­ ra (26) herausgedrückt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Spül­ flüssigkeit in Abhängigkeit von der von der Ziehvorrichtung (5) ausgeübten Zugkraft gesteu­ ert wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit den unterschiedlich gerichteten Düsen (28, 29, 30) getrennt steuerbar zugeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Düsen (28, 29, 30) gegenüber der Vorderkante des Spülkopfes (17) etwa 15 cm zurückversetzt sind.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Rohr (1) geführten Leitungen (7, 8, 34) innerhalb des Rohres (1) von einem Hüllrohr umgeben sind.