DE19713737A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausbau eines Erdkerns aus einem grabenlos verlegten Rohr - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Ausbau eines Erdkerns aus einem durch Rammen oder Pressen grabenlos verlegten Rohr, dessen beide Rohrenden freiliegen, wobei ein Molch in ein Rohrende eingesetzt und in Längsrichtung durch das Rohr bewegt wird und dabei den Erdkern aus dem anderen Rohrende herausdrückt.

Es ist bekannt, Stahlrohre von einer Startgrube aus durch das Erdreich in eine Zielgrube zu rammen oder zu pressen, beispielsweise, um Straßen, Bahndämme, Flüsse, Kanäle u. a. ohne Beeinträchtigung des fließenden Verkehrs zu queren. Häufig wird am rückwärtigen Ende des Vortriebsrohrs eine zumeist mittels Druckluft selbstangetriebene, auf einer Lafette abgestützte Rohrvortriebsmaschine nach Art einer Horizontalramme eingesetzt, die die Stahlrohre offen nach dem Schlag-Preßverfahren ohne Preßwiderlager dynamisch schlagend durch das Erdreich preßt. Innerhalb der Horizon­ talramme oszilliert ein elektrisch, pneumatisch oder hy­ draulisch beaufschlagter Kolben, der so gesteuert wird, daß er am Ende seines Vorwärtshubes gegen einen Anschlag des Gehäuses prallt und einen Vorwärtsimpuls auf das Ge­ häuse überträgt. Am Ende des Rückwärtshubes wird der Schlagkolben abgebremst, so daß die Reaktionskräfte klein bleiben und die von außen wirkenden Reibungs- und Halte­ kräfte nicht überwinden.

Für Rohre bis Nennweite DN 200 eignet sich das Verdrän­ gungsverfahren, d. h., das vorn abgedichtete Rohr ver­ drängt den Boden. Für Rohre mit einer Nennweite ab DN 200 werden die benötigten Rammkräfte zur Bodenverdrängung aber unverhältnismäßig groß, weshalb diese Rohre offen im Hori­ zontal-Ramm- oder Preßverfahren vorgetrieben werden, wo­ durch nur der Boden im Bereich der Stirnfläche des Rohrmantels bzw. des dort angesetzten Schneidschuhs ver­ drängt werden muß. Beim Vortreiben durch die auf der La­ fette nachfolgenden Horizontalramme wird das Rohr weiter und weiter durch das Erdreich geschoben, wobei ein Erdkern in das offene Rohr eindringt. Bei längeren Strecken ent­ spannt sich der Erdkern am hinteren Rohrende an Entlee­ rungsöffnungen im Aufsteckkegel und kann dort mit Hilfsge­ rät aufgenommen und abtransportiert werden (DE 83 20 972 U1).

Nach Beendigung des Vortriebs muß immer noch der verblei­ bende, oftmals verdichtete Erdkern im Rohr entfernt wer­ den, was bisher sehr aufwendig ist.

Eine häufig genutzte Methode hierzu ist der mechanisch­ manuelle Abbau des Erdkerns, der jedoch erst ab Rohrnenn­ weiten DN 1000 anwendbar, zeitaufwendig und körperlich schwer ist.

Ein weiteres Verfahren beruht auf dem Beräumen des Rohrs mittels einer Bohrschnecke. Doch ist hier der Erfolg sehr bodenabhängig. Bei bindigen Böden verklebt die Schnecke derart, daß keine Förderung mehr erfolgt, bei sehr steini­ gen Böden kommt es zum Blockieren der Schnecke, weshalb Handarbeit unverzichtbar einhergehen muß. Oft erforderlich ist eine Nachreinigung, z. B. durch Spülen des Rohrs. Die Schneckenförderung greift die Rohrinnenwand an und ist deshalb z. B. im Pipelinebau nicht zugelassen. Außerdem ist es für Nennweiten größer DN 1000 nicht mehr effizient.

Ferner ist es bekannt, den Erdkern mittels Luft- oder Was­ serdruck als Ganzes aus dem Rohr zu pressen bzw. zu spu­ len. Bei der Verwendung von Wasser als Spülmedium hängt die Erfolgsquote stark von der Bodenqualität ab und geht bei bindigen Böden gegen Null. Nachteilig ist auch, daß der Baugrund in der näheren Umgebung aufweicht, Spezial­ spül- und Absauggerät benötigt wird und die Gefahr der Un­ terspülung der zu querenden Anlagen besteht. Auch das be­ nötigte Wasser in ausreichender Menge bereit zustellen, schafft zusätzliche Aufwendungen. So ist beispielsweise die Spülung von durchörterten Bahndämmen auf diese Weise nicht zugelassen.

Die Anwendung von Druckluft erfordert Vorsichtsmaßnahmen anderer Art. Abgesehen von der ebenfalls eher geringen Er­ folgsquote besteht für Personal und Umwelt ein beträchtli­ ches Unfallrisiko aufgrund der Kompression der Luft auf 7 bis 12 bar. Bei einem plötzlichen Entspannen nach Überwin­ dung der Reibung des Erdkerns wird der Erdkern urplötzlich unkontrolliert und ohne Warnung aus dem Rohrende geschleu­ dert. Je größer die Rohrnennweite ist, desto gefährlicher wird das Verfahren, weshalb umfangreiche Sicherheitsmaß­ nahmen zu treffen sind.

Nach dem DE 296 13 295 U1 ist deshalb auch schon vorge­ schlagen worden, an das Rohrende einen Auffangsack zu mon­ tieren, der die austretende Erde abfängt. Da es bei größe­ ren Rohren - und gerade bei diesen ist das Druckluft­ verfahren am gefährlichsten - es kaum möglich sein wird, den gesamten Erdkern auf einmal aufzufangen, muß der Auf­ fangsack zwischendurch mehrmals geleert und zum Zwecke des ungehinderten Luftdurchlasses gereinigt oder gewechselt werden. Im Betrieb besteht weiterhin das Problem, daß die ausgestoßene Teilmenge nicht dosiert werden kann und der Auffangsack einfach abreißt oder aufplatzt.

Die Rohrentleerung mittels Druckluft ist im übrigen für sensible Bereiche, wie beispielsweise Bahndämme, stark frequentierte Straßen usw. auch nicht zugelassen, da aus dem Rohr geschleuderte und unkontrolliert abprallende Einlagerungen des Erdkerns bzw. der sich am Erdkernende üblicherweise befindliche Hartschaummolch eine erhebliche Gefahr darstellen.

Weiter ist es bereits bekannt, den Erdkern mittels eines hydraulischen Schrittmolchs auszudrücken, an dem eine Kopfplatte angesetzt ist (DE 44 04 712 A1). Dieses Verfah­ ren eignet sich jedoch nur für Rohre mit Nennweiten, für die Molche gefertigt werden und ist für größere Nennweiten aufgrund des großen Herstellungs- und Bedienungsaufwands überhaupt ungeeignet. Der schrittweise Molchvortrieb ist technisch und technologisch aufwendig aufgrund der minde­ stens drei hydraulisch zu betätigenden, kräftig auszule­ genden Spannvorrichtungen. Die Arbeitsgeschwindigkeit ist gering und zwar annähernd unabhängig von der Art des her­ auszudrückenden Bodens, da die Arbeitsschritte zur Fortbe­ wegung des Molchs den größten Zeitanteil einnehmen.

Aus der DE 31 03 155 A1 ist ein Verfahren zur Reinigung von in den Boden beim grabenlosen Verlegen eingeführten Rohren und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Ver­ fahrens bekannt, das auf dem zyklischen Abgraben, Aufneh­ men und Ausheben des Bodens aus dem Rohr mittels eines vorn offenen Räumwerkzeugs beruht. Das Abgraben und Auf­ nehmen des Bodens wird während der Verschiebung des Räum­ werkzeugs längs des Rohres unter Wirkung einer Ramme aus­ führt. Gleichzeitig wird in dem Rohr eine Unterbettungs­ schicht aus Boden formiert, auf der das Räumwerkzeug glei­ tet und welche die Aufnahme von rückwärtigen Impulsen bei der Verschiebung des Räumwerkzeugs gewährleisten soll. Nach beendeter Aufnahme des Bodens erfolgt zyklisch eine Richtungsänderung zwecks Entleerung des Räumwerkzeugs am hinteren Rohrende. Ist das Rohrende erreicht, muß anschlie­ ßend die Unterbettungsschicht in gleicher zyklischer Ar­ beitsweise entfernt werden. Das Verfahren ist durch das zyklische Leeren des Rohrs sehr zeitaufwendig, zudem in einem zweiten Durchlauf noch die Unterbettungsschicht her­ ausgeholt werden muß. Die Aufnahme der rückwärtigen Im­ pulsbelastung ist durch die Unterbettungsschicht zudem ge­ ring, da gerade in Richtung dieser Belastung beim ersten Durchlauf die Unterbettungsschicht durch das Räumwerkzeug geglättet wird und beim zweiten Durchlauf völlig fehlt. Auch muß bei jeder Leerung zunächst die angreifende Ramme abmontiert und verlagert werden, um das Räumwerkzeug aus dem hinteren Rohrende zwecks Leerung holen zu können.

Es ist auch schon in Erwägung gezogen worden, bei einem Stahlrohrüberpressen eines alten Steinzeugrohrs mittels einer selbstangetriebenen Ramme, wobei das überpreßte Steinzeugrohr zerbirst, die Steinzeugtrümmer nach Abschluß des Rohrvortriebs aus dem Stahlrohrstrang herauszuholen, indem man gegebenenfalls die Ramme mit einem geeigneten Räumaufsatz versieht und durch den Rohrstrang befördert (DE 43 08 547 C1). Das Räumen des Rohrs von Trümmern be­ gründet sich in seiner Funktion darauf, daß der entgegen der Vortriebsrichtung gerichtete Impuls, durch das Zurück­ laufen des Schlagkolbens hervorgerufen, durch eine zusätz­ liche Preß- oder Zugeinrichtung, die mit der Ramme verbun­ den ist, abgefangen wird. Nur dadurch wird die Vorwärtsbe­ wegung der Ramme ermöglicht. Die Entleerung des Räumauf­ satzes erfolgt dabei auf der Startseite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, um einen Erdkern rein maschinell, störungsarm, kontinuierlich und damit relativ schnell, rohrschonend, gefahrlos und mit weitgehend vor­ handenen Mitteln aus einem im Ramm- oder Preßverfahren im Erdreich verlegten Rohr zu entfernen. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen über einen großen Nennweitenbereich einsetzbar sein, nicht auf Fremdleistungen angewiesen sein und auch in sensiblen Bereichen, wie Dämmen, stark fre­ quentierten Straßen und Schienenwegen eingesetzt werden können. Weiterhin soll der Einsatz bei allen für das Ramm- und Preßverfahren gängigen Bodenklassen erfolgreich sein. Die Handhabung der Vorrichtung soll problemlos sein und der Platzbedarf nicht über die ohnehin vorhandene Arbeits­ grube gehen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprü­ chen angegeben.

Erfindungsgemäß treibt eine Rohrvortriebsmaschine in der Art einer elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch be­ triebenen Horizontalramme ein spezielles Räumwerkzeug durch das Rohr und baut so den Erdkern kontinuierlich am anderen Rohrende aus. Um bei ungünstigen Bodenverhältnis­ sen mit dem nötigen Energieüberschuß arbeiten zu können, ist das verlegte Rohr zu diesem Zwecke gegebenenfalls in Längsrichtung durch ein einfaches Widerlager zu fixieren. Das Verfahren benötigt zur Rohrentleerung nur einen Bruch­ teil der sonst üblichen Ausräumarbeiten, ist zuverlässig, sicher, kostengünstig und nahezu ohne Einschränkungen an­ wendbar. In vorteilhafter Weise greift das Verfahren dabei auf eine Antriebstechnik zurück, die ohnehin auf der Bau­ stelle zur Verfügung steht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens ist dadurch charakterisiert, daß ein im vorderen Bereich schildartig abgedecktes Kaliberstück von einem im Gebrauchszustand mechanisch fest mit dem Kaliberstück ver­ bundenen und an der Führungsspitze geschlossenen Führungs­ rohr deutlich überragt wird, wobei im rückwärtigen Bereich der Vorrichtung Vorkehrungen zum Ansetzen eines Horizon­ talrammgerätes getroffen sind. Die Vorrichtung ist nach Art eines antriebslosen Molches ausgebildet. Den Antrieb übernimmt in vorteilhafter Weise eine Horizontalramme. Diese wird ohnehin auf der Baustelle vorhanden sein, da mittels solcher Horizontalrammen auch die Rohre selbst in an sich bekannter Weise durch das Erdreich gerammt werden. Wesentlich für die Erfindung ist ein langes, aus der Stirnseite des Kaliberstücks herausstehendes Führungsrohr. Dessen Mantelreibung im Erdkern ist die Voraussetzung für die unmittelbare Übertragung der Rammenergie auf den Erd­ kern. Die Rammenergie wird mittels eines Horizontalrammge­ räts über einen Adapter auf die schildartige vordere Stirnwandung gebracht und damit auf die Querschnittsfläche des Erdreichs übertragen. Das in das Erdreich gebohrte Führungsrohr verhindert, daß mit jedem Rückimpuls der an­ gesetzten Horizontalramme die Vorrichtung zurückgesetzt wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist entweder das rückwärtige Ende des Kaliberstücks oder das rückwärti­ ge Ende des Führungsrohrs als Adapter für den Rammkopf des Horizontalrammgeräts ausgebildet.

In Fortführung des Erfindungsgedankens kann das Kaliber­ stück auch nach Art eines Kaliberrohrs ausgebildet sein. Damit wird die Konstruktion insgesamt sehr einfach und preiswert. Das Führungsrohr kann dann beide Stirnseiten des Kaliberrohrs durchsetzen, wobei natürlich der vordere Teil des Führungsrohrs wesentlich weiter aus dem Kaliber­ rohr herausragen muß als der hintere Teil.

Das Führungsrohr wird dann regelmäßig konzentrisch im Ka­ liberrohr befestigt und mindestens in den Stirnbereichen mit diesem mechanisch fest verbunden sein.

Um einen möglichst universellen Einsatz der Vorrichtung für Rohre unterschiedlichen Nenndurchmessers zu realisie­ ren, ist es weiterhin zweckmäßig, das Führungsrohr, das Kaliberstück und/oder den Adapter in verschiedenen Baugrö­ ßen zueinander wahlweise kombinierbar zu gestalten. Bei­ spielsweise kann für einen Nenngrößensprung einfach ein anderes Kaliberrohr zum Einsatz kommen.

Um ein nachträgliches Säubern des Rohrinnern zu vermeiden oder wenigstens zu erleichtern, trägt das Kaliberstück vorteilhafterweise eine Reinigungsmanschette.

Ferner können in Weiterbildung der Erfindung vom Führungs­ rohr abstrebende Zusatzflächen angeordnet werden, die die Reibung im Erdkern noch erhöhen.

Insgesamt wird eine zuverlässige, schonende, vergleichs­ weise schnelle, sichere und gefahrlose Arbeitsweise für alle gängigen Rohrgrößen erreicht. Der Einsatz erfordert keine großen Startlöcher, Gefahren für den Oberbau oder das Bedienpersonal gehen nicht aus. Die Anschaffungskosten sind relativ gering. Schwere körperliche Arbeit entfällt und die Handhabung des Geräts ist problemlos.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Rammentleerungsmolch nach der Erfindung im Querschnitt mit einem Kaliberrohr und durchgehendem Führungsrohr,

Fig. 2 einen Rammentleerungsmolch im Querschnitt mit einem Kaliberstück und angesetztem Führungsrohr.

Der Rammentleerungsmolch nach Fig. 1 ist insbesondere für größere Rohrdurchmesser gedacht. Ein grabenlos verlegtes Rohr 1 ist noch teilweise mit Erdkern 2 gefüllt. Dieser soll mit dem Rammentleerungsmolch aus dem Rohrende heraus­ gedrückt werden. Dazu greift ein Horizontalrammgerät 3 an einem Adapter 4 an, der den hinteren Abschluß eines durch­ gehenden Führungsrohrs 5 bildet. Das Führungsrohr 5 ist an der Führungsspitze 6 geschlossen, so daß kein Erdreich hineingelangt. Getragen wird das Führungsrohr 5 von einem Kaliberrohr 7'. Im vorderen Bereich des Kaliberrohrs 7' ist eine schildartige Stirnwandung 8 vorgesehen, die kreisringartig die Querschnittsfläche zwischen dem Füh­ rungsrohr 5 und dem Rohrmantel ausfüllt und damit verhin­ dert, daß Erdreich sich durch das Kaliberrohr 7' schiebt.

Natürlich kann die Stirnwandung 8 auch aus Einzelblechen zusammengesetzt sein. Sie stützt allein oder zusätzlich das Führungsrohr 5 im vorderen Bereich ab. Im hinteren Be­ reich sind Speichen 9 oder ähnlich stützende Elemente für das Führungsrohr 5 vorgesehen. Die stützenden Elemente müssen sehr großzügig dimensioniert werden, weil über sie die Schubkraft in den Erdkern 2 eingeleitet wird. Sie dür­ fen deswegen auch nicht federn. Eine Reinigungsmanschette 10, die um das Kaliberrohr 7' gelegt ist, streift die Erde sauber von der Rohrinnenwandung ab.

Der Rammentleerungsmolch nach Fig. 2 ist eher für kleinere Rohrnennweiten geeignet. Das Rohr 1 hat beispielsweise Nennweite DN 160. Das nicht näher dargestellte Horizontal­ rammgerät greift am als Adapter 4 ausgebildete Endteil ei­ nes Kaliberstücks 7 an, daß beispielsweise auch mehrteilig sein kann. Die schildartige Stirnwandung 8 des Kaliber­ teils 7 wird von einem Führungsrohr 5 durchdrungen, das an der Führungsspitze 6 geschlossen ist. Das Führungsrohr 5 ist durch seine Länge und Formgebung in der Lage, Rück­ stoßbewegungen des angesetzten Horizontalrammgeräts abzu­ fangen. Der sich vor der Stirnwandung befindliche nicht näher dargestellte Erdkern wird in einem Zuge aus dem Rohr geräumt. Selbstverständlich kann am Mantel des Kaliber­ stücks 7 wiederum eine Reinigungsmanschette anliegen. Soll die Vorrichtung für die nächstgrößere Nennweite eingesetzt werden, muß nur ein größeres Kaliberstück 7 verwendet wer­ den. Um bei ungünstigen Bodenverhältnissen mit dem nötigen Energieüberschuß arbeiten zu können, ist das verlegte Rohr gegebenenfalls in Längsrichtung durch ein einfaches Wider­ lager zu fixieren.

Bezugszeichenliste

1

Rohr

2

Erdkern

3

Rammgerät

4

Adapter

5

Führungsrohr

6

Führungsspitze

7

Kaliberstück

7

' Kaliberrohr

8

Stirnwandung

9

Speiche

10

Reinigungsmanschette

Claims (12)

1. Verfahren zum Ausbau eines Erdkerns aus einem durch Rammen oder Pressen grabenlos verlegten Rohr, dessen beide Rohrenden freiliegen, wobei ein Molch in ein Rohrende ein­ gesetzt und in Längsrichtung durch das Rohr bewegt wird und dabei den Erdkern aus dem anderen Rohrende heraus­ drückt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rohrvortriebsma­ schine in der Art einer elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Horizontalramme ein spezielles Räumwerkzeug durch das Rohr treibt und so der Erdkern kon­ tinuierlich am anderen Rohrende ausgebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungünstigen Bodenverhältnissen das verlegte Rohr in Längsrichtung durch ein einfaches Widerlager fixiert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 zum Ausbau eines Erdkerns aus einem durch Rammen oder Pressen grabenlos verlegten Rohr, dessen beide Rohrenden freiliegen, wobei ein Molch in ein Rohrende ein­ gesetzt und in Längsrichtung durch das Rohr bewegt wird und dabei den Erdkern aus dem anderen Rohrende heraus­ drückt, dadurch gekennzeichnet, daß ein im vorderen Be­ reich schildartig abgedecktes Kaliberstück (7) von einem im Gebrauchszustand mechanisch fest mit dem Kaliberstück (7) verbundenen und an der Führungsspitze (6) geschlosse­ nen Führungsrohr (5) weit überragt ist und im rückwärtigen Bereich der Vorrichtung Vorkehrungen zum Ansetzen eines Rammgerätes (3) getroffen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Ende des Kaliberstücks (7) als Adapter (4) für ein Rammgerät (3) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Ende des Führungsrohrs (5) als Adapter (4) für ein Rammgerät (3) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kaliberstück (7) nach Art eines Kaliber­ rohrs (7') ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (5) beide Stirnseiten des Kaliber­ rohrs (8') durchsetzt, wobei der vordere Teil des Füh­ rungsrohrs (1) wesentlich weiter aus dem Kaliberrohr (7') ragt als der hintere Teil.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Führungsrohr (5) konzentrisch das Kaliberrohr (7') durchsetzt und mindestens in den Stirnbe­ reichen des Kaliberrohrs (7') mit diesem verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (5), das Kaliberstück (8) und/oder der Adapter (4) in verschie­ denen Baugrößen zueinander wahlweise kombinierbar sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliberstück (7) eine oder mehrere Reinigungsmanschetten (2) trägt.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Führungsrohr (5) die Erdreibung erhöhende Zusatzflächen abstreben.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Horizontalrammgerät (3) eine mit Rammkopf ausgestatteter Erdverdrängungshammer ist.