DE19520363A1 - Verfahren zum Verlegen von Leitungen in Böden geringer oder wechselnder Tragfähigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verlegen von Leitungen, insbesondere für den Trans­ port von Erdöl oder Erdgas, in Böden geringer oder wechselnder Tragfähigkeit, speziell Moor-, Karst- oder Permafrostböden.

Vielfach ergibt sich die Notwendigkeit, Leitungen in Böden zu verlegen, die nur eine geringe oder eine wechselnde Tragfähigkeit aufweisen. Dies be­ trifft insbesondere Erdöl- und Erdgas-Pipelines, die in arktischen oder subarktischen Regionen über weite Strecken in Moor- oder Permafrostböden zu verlegen sind, aber auch Wasserleitungen oder Ka­ belschächte in wenig tragfähigem Erdreich. Neben einem Untergrund, der stets eine geringe Tragfähig­ keit aufweist, wie Moor, verursachen auch Böden wechselnder Tragfähigkeit große Schwierigkeiten bei der Verlegung von Leitungen, wobei sowohl eine zeitliche Schwankung der Tragfähigkeit möglich ist, etwa bei einem im Sommer oberflächlich auftauenden Permafrostboden, als auch eine lokale Schwankung, wie ein Karstboden, bei dem stets die Gefahr räum­ lich begrenzter Unterspülungen der Leitung besteht. Fehlt auf einer hinreichend langen Strecke die Un­ terstützung des Erdreiches, so sinkt die Leitung in diesem Bereich ab, bis ein Versagen durch Bruch oder Riß mit teilweise unabsehbaren Folgen für die Umwelt auftritt. Besondere Gefahren bestehen dabei gerade für Pipelines, die aus einem starren, dünn­ wandigen und damit vergleichsweise leicht brechen­ den Material bestehen. Bei leeren oder gasgefüllten Pipelines, die in Sumpfböden oder unter Wasser ver­ legt sind, besteht daneben die Gefahr eines Auf­ schwimmens, das gleichfalls zur Zerstörung der Lei­ tung führen kann.

Zur Vermeidung entsprechender Schäden ist es be­ kannt, die Pipeline in regelmäßigen Abständen im Erdreich zu fixieren, wobei häufig trapezförmige Böcke aus Beton zum Einsatz kommen, die bis in eine hinreichend tragfähige Bodenschicht hinein reichen. Eine derartige Notwendigkeit besteht insbesondere bei der Verlegung einer Pipeline im Permafrostbo­ den, da aufgrund des zur Erhöhung der Flußfähigkeit warmen Leitungsinhaltes das umgebende Erdreich an­ getaut wird, so daß sich die Pipeline zunehmend tiefer in den Boden einschmilzt. Der Nachteil die­ ses Verfahrens besteht in einem erheblichen Ar­ beitsaufwand und dem Erfordernis, große Material­ mengen zur Verankerung der Pipeline sowie schwere Maschinen zum Eintreiben der Fixierungsanker in den Boden in vielfach unzugängliche Gebiete mit unsi­ cherem Untergrund transportieren zu müssen.

Weiterhin ist es im gattungsfremden Bereich des Tiefbaus bekannt, zur Stabilisierung von Böden sog. Geogitter einzusetzen, die aus einem flächig in das Erdreich eingebrachten Netzwerk aus einem flexi­ blen, nicht dehnbaren Material bestehen. Geeignet sind zu diesem Zweck z. B. Kunststoffäden, etwa Ara­ mid, die vielfach mit einer elastischen, mehrere Fäden miteinander zu einem Strang verbindenden, eine hohe Reibung zum umgebenden Erdreich erzeu­ genden Ummantelung versehen sind. Infolge der weit­ läufigen Vernetzung des Bodens mit Hilfe des Geo­ gitters entsteht eine großräumige Stabilisierung, die auch in Bereichen mit nachgiebigem Untergrund eine sichere Erstellung von Bauwerken und Fundamen­ ten ermöglicht.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Verlegen von Leitungen in Böden geringer oder wechselnder Trag­ fähigkeit zu entwickeln, das eine sichere Veranke­ rung im Boden bewirkt, ohne den Aufwand beim Verle­ gen wesentlich zu erhöhen oder den Transport großer Materialmengen oder schwerer Maschinen zum Verle­ gungsort zu erfordern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leitung mit einem flächig, im wesentlichen horizontal in das umgebende Erdreich eingebrachten Netzwerk auf flexiblem, inelastischem Material ver­ bunden wird.

Die Art der Verbindung zwischen Leitung und Netz­ werk ist im Prinzip beliebig und kann im einfach­ sten Fall dadurch erfolgen, daß die Leitung lose auf einem in horizontaler Richtung in das Erdreich eingebrachten Netzwerk aufliegt. Andere Möglichkei­ ten bestehen darin, daß das Netzwerk an der Ober­ fläche der Leitung, beispielsweise in Ösen, befe­ stigbar oder herstellerseitig, etwa im Zuge der Aufbringung äußerer Isolations- oder Schutzschich­ ten, im Mantel des Rohres befestigt ist. Zum Ein­ bringen in das Erdreich ist ein der vorgesehenen Verankerungsfläche entsprechender Aushub notwendig, wobei die Fläche des Netzwerks entsprechend der ma­ ximal aufzunehmen Kräfte und in Anpassung an die Struktur des Untergrundes sowie das Gewicht der Pi­ peline zu bemessen ist. Nach dem Auslegen des Netz­ werkes in die ausgehobene Grube und ggf. einer Be­ festigung an der Leitung erfolgt eine Fixierung im Boden durch das Zuschütten des Kanals. Zu diesem Zweck läßt sich im allgemeinen das ausgehobene Erd­ reich verwenden, wobei im Fall einer mäßigen Boden­ qualität die Verwendung von Kies oder anderer Füll­ materialien als Zuschlagsstoff zum Aushub möglich ist. Aufgrund der form- und reibschlüssigen Verbin­ dung des Netzwerks zum umgebenden Boden bietet es der Leitung auch dann einen sicheren Halt, wenn der sie unterstützende Boden bereichsweise nachgibt. Ist aufgrund spezieller geologischer Formationen nur eine lokale Nachgiebigkeit des Bodens zu erwar­ ten, ist eine asymmetrische, z. B. nur auf einer Seite der Leitung angebrachte, oder nur den kriti­ schen Bereich überdeckende Anbringung des Netzwerks möglich.

Das vorgeschlagene Verlegungsverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß bei nur geringfügig erhöhtem Arbeitsaufwand eine sichere Fixierung der Pipeline im Erdreich erfolgt. Durch die großflächige Vertei­ lung der Auflagekraft wird es möglich, auch Berei­ che fehlender oder geringer Unterstützung durch den Untergrund zu überbrücken. Bei hinreichender Quali­ tät des Erdreiches läßt sich der Aushub zur Fixie­ rung des Netzwerkes verwenden, so daß die Notwen­ digkeit eines Transportes großer Mengen von Veran­ kerungsmaterialien in die Verlegungsgebiete ent­ fällt, die vielfach unzugänglich sind, da eine man­ gelnde Untergrundqualität nicht nur die Verlegung von Pipelines, sondern auch den Bau von Transport­ wegen behindert. Daneben erübrigt sich das Problem, schweres Gerät zum Setzen oder Eintreiben von Fun­ damenten für die Pipeline zum Verlegungsort zu ver­ bringen. Schließlich gestattet die durch Abschnei­ den oder Anstücken leicht veränderbare Fläche des Netzwerkes auch bei unvorhergesehenen Schwankungen der Bodenqualität eine einfache Anpassung der Stärke der Verankerung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht das Netzwerk aus Fäden eines Kunststoffes, beispielsweise Aramid. Zweckmäßig ist eine elasti­ sche oder klebende Ummantelung der Kunststoffäden, die sie gruppenweise zusammenfaßt und die Verbin­ dung zum umgebenden Erdreich verbessert. Kunst­ stoffe sind im Vergleich zu alternativen Materia­ lien, etwa Metallnetzen, wesentlich preiswerter in der notwendigen Qualität herzustellen, korrosions­ unanfällig sowie von geringem Eigengewicht. Im Hin­ blick auf die Verlegung in Permafrostböden ist ihre geringe Wärmeleitfähigkeit von Vorteil, so daß die Verankerung die Wärme der Pipeline nicht in den um­ gebenden Boden überträgt und zu seinem Auftauen mit einem nachfolgenden Absinken der Leitung führt.

Bevorzugt erfolgt die Befestigung des Netzwerks an der Leitung streifenweise, um eine leichte Anpaß­ barkeit an unterschiedliche lokale Gegebenheiten zu gestatten. Während in Bereichen vergleichsweise guter Tragfähigkeit in größeren Abständen ange­ brachte Streifen zur Fixierung der Leitung ausrei­ chen, ist es erforderlich, in Gebieten geringer Tragfähigkeit die Streifen mit geringem oder ohne Abstand aneinander angrenzen zu lassen. Auch die Länge der einzelnen Streifen kann in Anpassung an die Untergrundqualität unterschiedlich gewählt wer­ den.

Eine vorteilhafte Methode der Befestigung der Netz­ werkstreifen besteht darin, sie in einer Schlaufe um die Leitung zu legen, wobei ihre freien Enden, wie oben beschrieben, zur Fixierung der Leitung dienen. Diese Ausführung der Verbindung ist beson­ ders einfach in der Herstellung und verhindert sowohl ein Aufschwimmen wie auch ein Absinken der Leitung. Darüber hinaus wird auch die Leitung selbst auf diese Weise mit einer netzartigen Ober­ fläche versehen, die einen guten Kontakt zum an­ grenzenden Erdreich herstellt und damit die Fixie­ rung wesentlich verbessert.

Um die Größe der zur Verankerung der Leitung, d. h. der zum Auslegen des Netzwerkes notwendigen Aus­ hubsfläche nicht übermäßig zu erhöhen, ist in vielen Fällen seine außenseitige Verankerung im Bo­ den vorteilhaft. Zu diesem Zweck ist es beispiels­ weise vor der vollständigen Abdeckung des Netzwerks möglich, seinen äußeren Rand nach Aufbringen einer dünnen Bodenschicht in Richtung auf die Rohrleitung zu umzuschlagen, ggf. um Baumstämme, Steine oder Pfähle herum, um die Verankerung zu verbessern. Ferner ist auch eine Verankerung an schräg oder senkrecht in den Boden eingebrachten Pfählen oder Haken denkbar.

Bei Böden extrem geringer Tragfähigkeit läßt sich eine Stabilisierung erreichen, indem auch parallel der Leitungsrichtung verlaufende Streifen des Netz­ werks in den Boden eingebracht werden. In der Regel ist eine Verbindung mit den an der Leitung befe­ stigten Teilen des Netzwerkes zweckmäßig, wobei diese beispielsweise bei einer beabstandeten Verle­ gung im Boden über Stangen erfolgen kann. Das ent­ stehende räumliche Netzwerk ist beispielsweise zur Verminderung von Ausspüleffekten geeignet, wie sie beim Queren einer Pipeline von Flußläufen oder ei­ ner Verlegung auf dem Meeresboden entstehen können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird. Es zeigen in prinzipienhafter Darstel­ lung

Fig. 1 Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ver­ legte Leitung.

Fig. 2 Schnitt entlang der Line A-A′.

Die Draufsicht in Fig. 1 stellt unter Weglassung des umgebenden Erdreichs einen Abschnitt einer Lei­ tung (1) dar, die auf zwei unterschiedliche Weisen mit einem Netzwerk (2) in Bodenbereichen geringer Tragfähigkeit verankert ist. Eine einfache Möglich­ keit der Befestigung des Netzwerks (2) besteht darin, es in einem streifen (3) oder einem Band in einer Schlaufe (4) um die Leitung (1) zu legen und die freien Enden des Streifens (3) in das umgeben­ den Erdreich einzubringen. Zu diesem Zweck werden vom Kanal der Leitung (1) abgehende Stichgräben (5) ausgehoben, in die die Enden der Streifen (3) ein­ gelegt und anschließend mit Erdreich bedeckt wer­ den. Alternativ besteht die im rechten Teil der Zeichnung dargestellte Möglichkeit eines großflä­ chigen Netzwerks (2), auf dem die Leitung (1) frei aufliegt. Auf diese Weise ist es möglich, auch Be­ reiche einer lokalen Bodensenkung (6), wie sie bei­ spielsweise durch ein Antauen eines Permafrostbo­ dens oder eine Ausspülung in einem Karstboden ent­ stehen kann, zu überqueren, ohne daß die Gefahr ei­ ner Beschädigung oder gar eines Bruchs der Leitung (1) besteht.

Der Querschnitt entlang der Linie A-A′ in Fig. 2 zeigt die Leitung (1) zusammen mit dem umgebenden Erdboden. Zur Verlegung wird zunächst ein Kanal (7) ausgehoben, auf dessen ebene oder gewellte Oberflä­ che das Netzwerk (2) aufgebracht und ggf. durch eine randseitige Verankerung (8) festgelegt wird. Anschließend erfolgt das Einbringen der Leitung (1) in den Kanal (7) sowie sein Ausfüllen mit einem Füllmaterial (9), wobei im Fall hinreichender Bo­ denqualität der ursprüngliche Aushub verwendbar ist, der ansonsten durch Kies oder ein anderes Ma­ terial zu ersetzen oder ergänzen ist. Erfolgt nach dem Verlegung im unveränderten Erdreich (10) eine Bodensenkung (6), wird die Leitung (1) durch das Netzwerk (2) unterstützt, das seinerseits im Füll­ material (9) verankert ist, so daß keine Gefahr ei­ nes Bruches oder einer Beschädigung besteht.

Im Ergebnis läßt sich eine Leitung auf diese Weise auch in Böden geringer Tragfähigkeit sicher veran­ kern, ohne daß der dazu notwendige Arbeitsaufwand wesentlich ansteigt.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verlegen von Leitungen, insbeson­ dere für den Transport von Erdöl oder Erdgas, in Böden geringer oder wechselnder Tragfähigkeit, spe­ ziell Moor-, Karst- oder Permafrostböden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (1) mit einem flä­ chig, im wesentlichen horizontal in das umgebende Erdreich eingebrachten Netzwerk (2) aus flexiblem, inelastischem Material verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Netzwerk (2) aus Kunststoff besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kunststoff mit einer elastischen oder klebenden Ummantelung versehen ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (2) streifenweise an der Leitung (1) befestigt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Netzwerk (2) in Schlaufen (4) um die Leitung (1) gelegt ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (2) außenseitig im Boden verankert ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß parallel der Lei­ tungsrichtung verlaufende Streifen des Netzwerks (2) in den Boden eingebracht werden.