DE2211390A1

DE2211390A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern oder Herabsetzen der Erosion eines Strandes und dabei oder anderweitig verwendbares, rohrförmiges Bauelement für Leitungen und Tunnels

Info

Publication number: DE2211390A1
Application number: DE19722211390
Authority: DE
Inventors: Charles W. Mohnton Pa. Stickler jun. (V.StA.). E02d 3-04
Original assignee: Gray Tech Industries Inc
Current assignee: Gray Tech Industries Inc
Priority date: 1971-03-12
Filing date: 1972-03-09
Publication date: 1972-09-28
Also published as: CA974071A; ES400594A1; AU3994972A; FR2129607A5; NL7201229A; GB1378815A; US3733831A; IT957515B

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk · dipl-ing. P.Wirth - dipl-ing. G. Dann.enberg DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURTAM MAIN

~CB.ESCHENHEIMER STRASSE 39

8. März 1972
PW/ks

Gray Tech Industries, Ine P.O. Box 27, Mohnton, Pa. 19540 U. S. A₆

Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern oder Herabsetzen der Erosion eines Strandes und dabei oder anderweitig verwendbares, rohrförmiges Bauelement für Leitungen und

Tunnels.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern der Erosion oder des Auswaschens von Stränden durch Gezeiten- und Flutwellen. Die Erfindung bezieht sich ferner darauf, Bauelemente für Leitungen stirnseitig in Form von Stößen miteinander in Verbindung zu bringen, und zwar nicht nur für den vorstehenden Zweck, sondern auch für andere Zwecke, z.B. für Flüssigkeitsoder Gasleitungen, als Schutz für solche Leitungen, wie Öl-Leitungen oder, bei größerer Ausführung, als Fahrzeugtunnel.

Es wurde schon (in einer nicht vorveröffentlichten US-Patentanmeldung) vorgeschlagen, eine Vorrichtung ähnlich den Nissenhütten zur Verhinderung von Auswaschung von Stränden zu verwenden, in dem diese stirnseitig aneinander gesetzt werden und Öffnungen in den Seitenwänden gebildet

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sind, durch welche Gezeitenwellen oder Wasser fließen konnte,

Die Erfindung schafft eine verbesserte Weiterbildung einer solchen "Vorrichtung, insbesondere hinsichtlich der Einrichtungen, mittels derer die Gebilde bzw. Bauelemente in enger stirnendseitiger Verbindung gehalten werden können. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Verbesserungen, mittels derer die Gebilde in den Strand oder Boden versenkt werden können, indem ein Druckmittelstrahl, etwa Wasser, dirch die Stützen oder Fußteile des Gebildes gespritzt oder gepumpt wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Anwendung der Bauteile in sehr viel größerer Ausführung als Fahrzeugtunnel, entweder als Unterwassertunnel oder als Tunnel durch Hügel und Berge.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verhinderung von Erosion;

Fig. 2 einen Schnitt nach der linie H-II der Fig. 1;

Fig. 3 schaubildlJLch in Stirnansicht eine Vielzahl von Bauelementen, die im wesentlichen den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 entsprechen, jedoch sehr viel größer ausgeführt sind und bei einer bzw. dichter Verbindung mehrerer solcher Teile als Fahrzeugtunnel dienen, und

Fig. 4 eine Seitenansicht eines der in Fig. 3 dargestellten Bauelemente.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zur Verhinderung von Erosion, bestehend aus einem Bauelement 1 in Form eines Gußbetonteils oder Eisenbetonteils, das das einen einstückigen Bodenteil 2, Rippen 3 und 4 und einen Oberteil 5 besitzt,

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der leicht oval gestaltet ist und den durch die Oberseite des Bodenteils 2 und die Innenwandung β gebildeten Hohlraum umschließt. In der zum Land zu liegenden Seite des Bauelements sind Löcher 8 und an der sum Meer zu liegenden Seite !»ocher 9 vorgesehen, so daß Gezeitenströmungswasser hindurchströmen kann und dadurch der hydraulische Druck an der liandseite vermindert wird und Sand«, der in den Hohlraum gespült wird, in diesem festgehalten wird«, Die Rippen 4 und 5 sind etwa 30 cm dick, die Rippe 4 ist etwa 50 cm lang und die Rippe 3 etwa 150 cm lang« Die gewölbte obere Wand hat einen Innenradius von etwa 137 cm und einen Außenradius von etwa 1,8 m. Die Drainageschlitze oder -öffnungen sind entweder ungefähr 4,6 m χ 91 cm groß oder können kreisrund sein«,

EIL· riöLtig-aa Merkmal der Erfindung sind die-sehr hohen Fußteile oder Sockel 7, welche etwa 1,22 ι hoch sein können? diirch diese erstrecken sich in lotrechter Richtung Rohre 11, durch welche Luft oder ein anderes Medium^ wie Wasser₉ durch unten liegende Austrittsöffnungen 14 nach außen gelangen kann, so daß darunterliegender Sand Mnweggespült oder weggeblasen werden kann und Rinnen gebildet werden,, die es den Fußteilen 7 erleichtern,, in den Sand oder Boden einzusinken und sich zu stabilisieren«. Ein solches Einblasen von Flüssigkeit oder gasförmigem Druckmittel ist auch nützlich, wenn die Bauelemente unter* Wasser versenkt werden anstatt auf dem Strand angebracht zu werden ₀

Die Rippen 3 und 4 sind in der Zeichnung unterschiedlich groß ausgebildet, sie können jedoch auch beide die Form des Teils 3 aufweisen, um bessere Stabilität und Halt für das Bauelement zu gewährleisten. Die Rohre 11 können auch dazu dienen, Bohrer, Ventilbohrer oder andere Werkzeuge^ einzuführen, um Yerankerungslöcher zu bohren oder unter den Austrittsöffnungen 14 befindliche Felsen, Bauwerke oder dgl. anzubohren.

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Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß zum Einführen des Druckmittels ein einziger Einlaß 11 vorgesehen sein kann, der mit einer Vielzahl von Auslassen verbunden ist (etwa 12, 13), so daß das Druckmittel über die gesamte Länge der Fußteile 7 verteilt wird. Venn erwünscht, können eine Vielzahl der in Fig. 1 und 2 dargestellten Bauelemente dicht miteinander verbunden werden, indem je ein Draht oder Kabel 16 an beiden Seiten und an der Oberseite der Einheit durch entsprechende miteinander fluchtende Bohrungen 15 gezogen wird, wodurch nach Anziehen von Bolzen an der Außenseite der Stirnwände die Kabel gespannt werden und die Bauelemente fest zusammenhalten. Derartige Kabel dienen auch dazu/ die Bauelemente von einem Schiff unter Wasser an die richtige Stelle zu ziehen, in der sie sich als Glieder einer Leitung oder eines Tunnels aneinanderreihen. Das Bauelement hat vorzugsweise eine Länge von ca. 3m, um es von einem LKW oder Schiff durch einen Kran abheben zu können.

Das Oberteil des Bauelements ist vorzugsweise abgeflacht, wie bei 19 zu sehen ist, so daß Fischer oder Wachen wie auf einem erhöhten Steg den Strand entlang darauf laufen können.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Bauelement, jedoch ohne die Löcher 8 und 9, ist geeignet zur Beförderung von Materialien, wie Abwasser, Abfall-e, warmes Abwasser, z.B. vom Kondensator stromerzeugender Anlagen; 6s ist ferner geeignet als Schutzhülle für Rohre, die Öl, andere Flüssigkeiten oder strömungsfähige Materialien befördern, insbesondere für solche Anwendungsgebiete, bei denen es schwierig ist, die Leitung stabil zu lagern, etwa in Marsch- oder Sumpflandschaft.

Fig. 3 und 4 zeigen einen Autotunnel, dessen Teile in Form und Bauweise im wesentlichen den Teilen von Fig. 1 und 2 entsprechen; sie sind jedoch stark vergrößert, so daß sich Fahrzeuge hindurchbewegen kennen. Der Tunnel besteht aus

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einem oberen Teil 20„ das mit Unterteilen oder Seitenrippen bzw.· Stabilisierungsflächen 21 sowie mit Fußteilen 22 einstückig gegossen ist. Ferner ist ein Hohlraum 23 im Tunnel vorgesehen, durch welche Fahrzeuge fahren können« Zu diesem Zweck ist vorzugsweise ein horizontaler Zwischenboden 24 aus Gußbeton oder ähnlichem haltbaren Material vorgesehen, der durch Aufhängestangen· 25 gehalten wird, wodurch ein durchgehender Belüftungsraum 26 zur luftbeförderung gebildet wird, wenn die einander gleichenden Zwischenböden 24 stirnseitig miteinander verbunden werden, so daß Abgase nach außen geblasen werden können. Durch schlitzförmige Öffnungen 27 gelangt Luft in den Fahrtunnel 23, so daß die luft den Belüftungsventilatoren (nicht dargestellt) zugeführt werden kann.

über die gesamte länge der verschiedenen Bauelemente sind miteinander fluchtende Bohrungen 29 vorgesehen, durch welche sich Spannstangen 29 erstrecken, die dadurch gespannt -werden können, daß die vorstehenden Teile der Stangen 29 mit Gewinde versehen werden und daß dann ein Gewindestück oder eine -mutter daran angebracht und eine flache, die Löcher bedeckende Scheibe (nicht dargestellt) auf die Stange aufgelegt wird. Ferner kann ein Unterwasser-Epoxyharz oder ein. anderes passendes Abdichtmittel eingesetzt werden, um die Bauelemente stirnseitig noch besser wasserdicht abzudichten«,

Durch die Löcher 30 kann ein strömendes Medium eingespritzt und durch die in Fig. 1 und 2 gezeigten Fußstützen 22 hindurch ausgespritzt' werden, wodurch der gesamte Baukörper sich fest auf dem Boden aufsetzt. Ähnlich den Rohreri 11 in Fig. 1 .und 2 können Kanäle 30 vertikal angeordnet sein, um Öffnungen in der Sohle für die Stützen 22 herzustellen.

Aus der obigen Beschreibung geht klar hervor, daß nach der$ Erfindung ein Bauelement aus Beton oder einem anderen passenden Material geschaffen wird, das sich außerordentlich gut

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mit den Stirnenden an ein gleichartiges Bauelement anschließen läßt und zur Verhinderung von Erosion an Stränden, zur Beförderung von Flüssigkeiten, entweder direkt oder als Leitungen für Rohre dient, welche Flüssigkeiten weiterleiten, insbesondere auf sumpfigem oder moorigem Boden, wo Schwierigkeiten zur stabilen lagerung des Bauwerks auftreten. Durch einfache Vergrößerung des Bauwerks schafft die Erfindung einen unterirdischen Fahrtunnel, der dieselben allgemeinen konstruktiven Merkmale aufweist wie das ursprüngliche Bauwerk.

Der Tunnelaufbau aus vorgefertigten Teilen gemäß der Erfindung bedeutet eine große Kostenersparnis, da die Tunnelteile an land oder auf einem Schiff gegossen werden können, anstatt in kostspieliger Weise unter Wasser hergestellt zu werden. Unterwasserverfahren erfordern druckdichte Caissons für die Mannschaften und komplizierte und kostspielige Gießvorrichtungen. Unter Wasser ausgeführte Arbeiten sind riskant verglichen mit der einfachen Ausführung nach der Erfindung, wo nur sehr wenige Taucher benötigt werden, um die vorgefertigten Teile an Ort und Stelle zu bringen und miteinander zu verbinden. Sobald genügend Teile an Ort und Stelle gebracht sind, können passende Schleusenkammern im Tunnel angebracht und kann mit dem Abpumpen des Wassers aus dem Tunnel begonnen werden, so daß der Tunnel zur endgültigen Abdichtung der Verbindungsstellen gegen Lecken vorbereitet werden kann.

Die Stabilität des Geräts gegen Auswaschen und Eräfte der Strömung kann durch Verwendung von stabilisierenden Stützen und Verankerungen erhöht werden, die bei herkömmlichen unter Wasser gebräuchlichen Gießverfahren nicht anwendbar sind.

Das Gerät kann ferner als wirtschaftliche Leitung (pipeline) zum Transport von Abwässern von bestimmten Punkten aus ins Meer verwendet werden. Die Stabilität des Geräts macht es

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auch zur Umweltreinhaltung verwendbar. Ferner erlauben die zusammensetzbaren Bauelemente bei dem erfindungsgemäßen System die Abführung von strömenden Stoffen unter Druck- um die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen und eine sich selbst reinigende Leitung zu schaffen. Ferner kann das Bauelement zur Abführung von Thermo-Wasser von stromerzeugenden Stationen von Elektrizitätswerken verwendet werden. In gleicher Weise kann das Bauelement in längsrichtung in Stoßen miteinander verbunden werden, um eine Schutzhülle oder einen Behälter für eine Hochdruck-Leitung zu bilden, die zu Land oder unter Wasser Öl, Chemikalien oder andere strömende Medien oder auch unter Druck stehende Feststoffe in Suspension, wie beispielsweise Schlamm, befördert.

Die Leitungen 11 können dazu verwendet werden, Sandstrahlmittel unter Druck einzuführen, oder um Stahlstangen oder -stifte durch Preßlufthämmer oder Rammen in Gestein z.B.' für Verankerungen einzuschlagen, ferner zum Einführen von Schlamm oder Zement in flüssigem Zustand. Der Hohlraum der Leitung kann rund, rechteckig oder mit anderer Querschnittsform ausgebildet sein.

Die Elemente nach Fig. 1 und 2 können auch unter Wasser zur Erosionsbehandlung verwendet werden, wobei die Löcher oder Schlitze 8 oder 9 nach Wunsch verwendet oder weggelassen werden können. Wird das Gerät an Stränden verwendet, werden Rippen 3 oder Unterteile 4 vom Sand getragen, dessen Bodenhöhe (in Fig. 2) strichpunktiert dargestellt ist. Der durch die Wellen hereingespülte Sand wird auf der Landseite des Bauelements 1 abgelagert, so daß der Strand auf der Landseite über einem breiten Streifen erhöht wird.

Patent- bzw. Schutzansprüche

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Claims

8.3.1972 Gray Tech Industries, Inc.

Patent- bzw. Schutzansprüche

1, / Vorrichtung zum Verhindern oder Herabsetzen der Erosion

von Stränden durch Gezeitenwellen, die von der See oder einer großen Wassermenge herkommen, gekennzeichnet durch eine frei zugängliche, einen Hohlraum bildende Hülle, die aus einer im wesentlichen halbkreisförmigen, aus Zement oder dgl. bestehenden oder aus einer Zement enthaltenden Baumaterialmischung^bestehenden Wandung (5) gebildet wird, deren Enden auf einem Boden (2) aus solchem zementgebundenen oder zementartigen Baumaterial abgestützt sind, und dadurch gekennzeichnet, daß der Boden nach außen über den Radius der Wandung vorstehende Endteile (3, 4 bzw-* 21) und im Abstand voneinander sowie parallel zueinander nach unten ragende Fußteile (7) besitzt, die im wesentlichen im rechten Winkel zum Boden und zu den Endteilen stehen und sich unterhalb der Oberfläche des Strandes befinden, wobei sie unterhalb der Vorrichtung (1) Wasserströmung und Ausfressungen verhindern, daß ferner die Vorrichtung (1) sich im wesentlichen entlang der zu bewehrenden Küste erstreckt und daß die Wandung (6) entlang ihren Seitenflanken durch diese hindurchgehende Schlitze (8,7) aufweist, durch die die Gezeitenwellen hindurchgehen und deren Geschwindigkeit beim Durchgang durch die Hülle verringert wird, wobei,Sandteilchen auf dem Boden der Hülle abgelegt werden, die in die Hülle eingespült werden.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Hülle aus einer Vielzahl von nach Art einer Nissenhütte geformten Wandstücken (1) besteht, die mit den Stirnenden aneinanderstoßend angebracht und vorzugsweise miteinander verbunden ,sind.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2_P dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der Wandung bzw. der Wandstücke, der dem Druck der großen Wassermenge

. standhalten soll, (bei 4) konkav gewölbt ist, so daß er die Gezeitenwellen über die Oberseite der Vorrichtung (1) ablenkt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die einen Hohlraum bildende Hülle für gewöhnlich vollständig unter dem Spiegel des gegen die Hülle angrenzenden Wassers bzw. der See liegt»

5. Verfahren zum Verhindern oder Herabsetzen der Erosion eines Strandes durch Gezeitenwellen, dadurch g e k e η η zeichnet, daß entlang einer wesentlichen Strecke des Strandes eine gelochte, im wesentlichen halbzylindrische und einen Hohlraum bildende Hülle, deren Inneres frei zugänglich ist, im allgemeinen senkrecht zur Richtung der Wellen in solcher Höhe errichtet wird, daß die ankommenden Wellen über die Hülle hinweg abgelenkt werden, und Löcher in der Wandung der Hülle hergestellt werden, durch die ein Teil der ankommenden Wellen hindurchgeht und in den zugänglichen inneren Hohlraum der Hülle eintritt, wobei Sandteilchen beim Durchgang ausgefiltert und abgesetzt werden und die Wellen gebremst werden, während sie durch die Löcher der Hülle hindurchströmen.

4. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem seewärts gelegenen unteren Teil der einen Hohlraum bildenden Umhüllung eine nach außen konkave Gestalt in der Weise gegeben wird, daß ankommende Wellen fortschreitend über die Hülle hinweg abgelenkt werden und eine Konzentration von Druckkräften gegen diesen unteren Teil vermieden wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die löcher im mittleren Bereich der Höhe der seewärts und der landwärts liegenden Flanke der Hülle angebracht werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülle im großen und ganzen in der Form einer langgestreckten Nissenhütte errichtet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus einer Vielzahl von die Form einer Nissenhütte aufweisenden Bauteilen gebildet wird, die an den Stirnseiten ohne Verwendung von zwischenliegenden Stirnwänden aneinanderstoßen und vorzugsweise miteinander verbunden sind und die entlang ihren Flanken oder Seitenwänden Löcher in Form von Schlitzen besitzen, welche den Durchtritt von Sandteilchen erlauben, damit diese im Innern der Nissenhütten-artigen Bauteile gefangen werden.

10. Mit Zement oder dgl. als Bindemittel, z.B. aus Beton hergestellter leitungsteil, gekennzeichnet durch einen rohrförmigen Teil (20) mit einem im wesentlichen halbzylindrischen Hohlraum (23), der durch einen Bodenabschnitt (2) und eine im wesentlichen halbkreisförmige Wandung gebildet wird, ferner dadurch gekennzeichnet, daß seitlich an den Flanken der halbkreisförmigen Wandung und fluchtend mit dem Bodenabschnitt in entgegengesetzten Richtungen Flügel (21) waagerecht nach außen ragen, daß ferner in Verlängerung mit dem Bodenende der Flanken der halbkreisförmigen Wandung je ein einstückiger Fußteil (22) nach unten ragt, der über die ganze lange der Leitung fortlaufend durchgeht, und daß Befestigungsglieder (28,29) vorgesehen sind, durch die das Bauelement starr an ein ebenso geformtes Bauelement stirnseitig anliegend

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anschließbar ist, um eine fortlaufende leitung zu bilden.

.■ Ijeitungsteil nach Anspruch 1O₉ dadurch g e k "e η η zeichnet, daß langgestreckte löcher (28) in dem Bauelement vorgesehen sind, die beim Zusammenbau der leitungselemente zu einer leitung miteinander fluchten^ und daß sich durch diese löcher je eine Stange (29) erstreckt, die an den Stoßstellen der Leitungselemente mit der nächstfolgenden Stange verbindbar ist₉ wobei Organe zum Festziehen und Spannen der S-feangen vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß von den Seitenteilen der Wandung (1) leitungen nach unten und durch die Fußteile (7) hindurchführen und dafür eingerichtet sind, daß ein Druckmittel unter Druck in diese leitungen eingefihrt wird, um unmittelbar unter dem Fußteilen Sand oder Erde wegzublasen, so daß sich das Bauelement leicht in den Sand oder Boden einsetzen kann.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet „ daß in den Stirnseiten der Bauelemente als Nut und Feder wirkende Organe vorgesehen sind, die bei Herstellung der Stoßverbindungen Mittel zur Abdichtung der Bauelemente gegeneinander aufnehmen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich entlang beiden Seitenteilen der oberen Wandung (5) Schlitze (8,9) erstrecken, die die von den Gezeitenwellen kommende Wasserströmung durchtreten lassen, wodurch die Vorrichtung als Bauelement zur Verhinderung von Erosion entlang einem Strand verwendbar ist.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Verwendung als Fahrzeugtunnel mit einer sich waagerecht erstreckenden Zwischenwand (24) innerhalb der halbkreisförmigen Wandung versehen ist, derart, daß in dem Dachteil des Tunnels ein Kanal für Ventilationsluft gebildet wird, daß ferner Stangen (25) von dem oberen Teil der halbkreisförmigen Wandung (20) herabhängen, die die Zwischenwand tragen, und daß in der Zwischenwand Schlitze (27) vorgesehen sind, die den Durchtritt von abzusaugenden Dämpfen erlauben«"

16. Leitungsstück in Form einer Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet , daß in diesem längsverlaufende Löcher (28) ausgebildet sind und sich durch diese Löcher Kabel erstre cken, mittels derer stirnseitige Verbindungen zwischen dem Leitungsstück und dem jeweils nächsten Leitungsstück herstellbar sind.

17· Leitungsstück nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich von den Seitenteilen der Wandung (20 bzw. 5) Leitungen nach unten erstrecken, die durch die Fußteile (22 bzw. 7) hindurchgehen und die für Einführung eines Druckmittels unter Druck bestimmt sind, durch das Sand oder Erde unmittelbar unter den Fußteilen weggeblasen werden können, um dem Leitungsstück die Möglichkeit zu geben, sich leicht in den Sand oder Boden tiefer einzusetzen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daS in den Stirnflächen des Bauelements bzw, der Leitungsstücke (1) als Nut und Feder zusammenwirkende Organe vorgesehen sind, die an den Stoßverbindungen Dichtungen zwischen sich aufnehmen und die Bauelemente dichtend miteinander verbinden.

Der Patentanwalt

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