DE19713737C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausbau eines Erdkerns aus einem grabenlos verlegten Rohr - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Ausbau eines Erdkerns aus einem grabenlos verlegten RohrInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein 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. ä.
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 spü
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 bereitzustellen,
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 - 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 ausgebildeten Endteil ei
nes Kaliberstücks 7 an, das 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.
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 vom Führungsrohr
(5) die Erdreibung erhöhende Zusatzflächen abstreben.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Horizontalrammgerät (3)
ein mit Rammkopf ausgestatteter Erdverdrängungshammer
ist.
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Publication number | Publication date |
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DE19713737A1 (de) | 1998-10-08 |
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