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Titel: Einrichtung zum Errichten eines röhrenförmigen
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Bauwerks, insbesondere einer Rohrleitung, in einem Graben Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum Errichten eines röhrenförmigen Bauwerks, insbesondere
einer Rohrleitung, in einem in wasserführenden Böden hergestellten Graben mit einem
den Graben im Vortriebsbereich sichernden Messerschild.
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Es ist bekannt, röhrenförmige Bauwerke im sogenannten offenen Grabenverbau
zu errichten, wobei der Graben im vorderen Bereich durch einen Messerschild gesichert
wird. Die einzelnen Bauwerksabschnitte werden hierbei im Schildbereich in den Graben
eingebracht und an das bereits im Graben befindliche Bauwerk angebaut. Um diese
Verfahrensweise auch in wasserführenden Böden ohne aufwendige Grundwassersenkung
durchführen zu können, ist es aus DE-OS 24 37 012 und DE-OS 25 33 904 auch schon
bekannt, dem Messerschild einen wasserdichten Rohrverlegekasten nachzuschalten,
in welchen die einzelnen Rohrabschnitte eingesenkt werden. Die Rohrabschnitte werden
dann an das vordere Ende des bereits verlegten Rohrstranges angebaut. Der Rohrverlegekasten
weist an seiner hinteren Kastenwand eine Rohrdurchgangsöffnung auf, durch welche
der Rohrstrang unter Abdichtung aus dem Rohrverlegekaßten in den Graben herausgeführt
wird0
Bei den vorgenannten Einrichtungen kann das Nachführen des
Rohrverlegekastens Schwierigkeiten bereiten. In wasserführenden Böden können sich
aufgrund des hydrostatischen Druckes des Grundwassers erhebliche Auftriebskräfte
am Rohrverlegekasten einstellen, die eine Stabilisierung des Rohrverlegekastens
im Graben schwierig machen. Die Auftriebskräfte wirken auf den mit dem Rohrverlegekasten
gekoppelten Messerschild, wodurch auch eine genaue Ausrichtung und Richtungssteuerung
des Messerschildes in Frage gestellt wird.
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Für das Verlegen von Rohren, wie insbesondere Abwasserkanälen oder
Versorgungsleitungen u.dgl. im Erdreich bedient man sich auch des sogenannten Rohrvorpreßverfahrens,
bei dem die Rohre abschnittsweise von einer Baugrube aus mittels einer hydraulischen
Preßstation in einen zuvor ausgehobenen Graben vorgepreßt werden (DE-AS 16 58 772).
Bei dieser Verfahrensweise braucht kein Rohrverlegekasten im Graben mitgeführt zu
werden. Allerdings ist es erforderlich, im Graben ein Rohrbett anzulegen, was in
der IfEise bewerkstelligt wird, daß der Graben mit einem etwa V-förmigen Querschnitt
nur so tief ausgeführt wird, daß der Querschnitt des nachträglich vorzutreibenden
TunneDauwerks od.dgl. nur teilweise fre#plegt wird, so daß der restliche Querschnittsteil
des Tunnelbauwerks unter Ausformung des Rohrbetts beim Vorpressen durch das vorderste
Betonrohr aufgefahren wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten
Art, mit der also in offener Bauweise
gearbeitet wird, so auszugestalten,
daß sich bei Vermeidung eines Rohrverlegekastens und einer Vorpreßstation für das
Vorpressen des im Graben liegenden röhrenförmigen Bauwerks mit insgesamt vermindertem
Aufwand hohe VortriebSeistungen auch in wasserführenden Böden ohne aufwendige Grundwassersenkung
erreichen lassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen dem Messerschild im
Graben nachgeführten Innenschalkasten für das in Ortbeton abschnittsweise zu errichtende
Bauwerk gelöst, wobei der Innenschalkasten eine das bereits fertiggestellte Bauwerk
abdichtende Schottwand aufweist und eine Länge hat, die größer ist als ein einzelner
Betonierabschnitt.
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Vorzugsweise ist der Innenschalkasten mit dem Stützrahmen des Messerschildes
unmittelbar oder, was im allgemeinen vorzuziehen ist, über hydraulische Schubkolbengetriebe
gekoppelt.
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Erfindungsgemäß wird also das röhrenförmige Bauwerk nicht,wie bei
offener Bauweise bisher im allgemeinen üblich, aus vorgefertigten Rohrabschnitten
errichtet, die einzeln in den Graben abgesenkt und an dem bereits verlegten Rohrstrang
angebaut werden müssen, sondern vielmehr als ein Ortbeton-Bauwerk unter Verwendung
des dem Messerschild nachgefuhrten Innenschalkastens, der beim Arbeiten in wasserführenden
Böden die zusätzliche Funktion einer stirnseitigen Abdichtung der im Graben befindichen
Röhre übernimmt. Falls der Innenschalkasten über Schubkolbengetriebe mit dem Stützrahmen
des Messerschildes
gekoppelt ist, kann der Innenschalkasten auch
das l«*iiderlager für den Vorschub des Stützrahmens des Messerschildes bilden. Der
Stützrahmen läßt sich hierbei mit Hilfe der den einzelnen Vortriebsmessern zugeordneten
hydraulischen Pressen und/oder mit Hife der zwischen dem Innenschalkasten und den
Stützrahmen eingeschalteten Schubkolbengebtriebes vorholen. Mit dem Innenschalkasten
ist zweckmäßig die Stirnschalung verbunden. Der Innenschalkasten wird in dem röhrenförmigen
Bauwerk geführt. Ferner empfiehlt es sich, die am Innenschalkasten angeordnete Stirnschalung
außenseitig an den nach hinten bis in den Betonierbereich verlängerten Messerschwänzen
der Vortriebsmesser des Messerschildes zu führen.
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Am rückwärtigen Ende des Innenschalkastens wird vorteilhafterweise
eine Umfangsdichtung vorgesehen, die z.B. aus zwei im Axialabstand angeordneten
Dichtungen besteht, von denen zumindest die vorgesetzte Dichtung von einer durch
ein Druckmittel aufweitbaren Schlauchdichtung gebildet wird. Die vorgesetzte Schlauchdichtung
wird nur dann zur Erzielung der Abdichtfunktion unter Innendruck gesetzt, wenn die
dahinter befindliche Dichtung bei Verschleiß ausgewechselt werden muß.
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Der Innenschalkasten weist zweckmäßig an seinen beiden Enden eine
Schottwand auf, die den Innenraum des Innenschalkastens entweder auf dem gesamten
lichten Kastenquerschnitt oder nur teilweise bis über
das Niveau
des Grundwasserspiegels abschottet. Zumindest an der rückwärtigen Schottwand wird
dabei zweckmäßig ein verschließbares Mannloch vorgesehen.
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Der abgeschottete Innenschalkasten kann das Versorgungsaggregat der
Vortriebseinrichtung aufnehmen.
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Die Betonröhre wird, wie erwähnt, abschnittsweise hinter dem Messerschild
in Ortbeton erstell. Dabei kann der Beton über die am Innenschalkasten angeordnete
Stirnschalung in den Schalungsraum eingebracht werden. Bei Arbeiten im Grundwasserbereich
wird Unterwasserbeton verwendet.
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Der Innenschalkasten kann mit Hilfe der am StUtzrahmen des Messerschildes
angreifenden Schubkolbengetriebe nachgezogen werden. Zusätzlich zu diesen Schubkolbengetriebe
oder an deren Stelle können am rückwärtigen Ende des Innenschalkastens angreifende
Vorschubzylinder vorgeeehen werden, die sich z.B. über Spreizrahmen gegen das fertige
Bauwerk abstützen. Um das Ziehen des Innenschalkastens zu erleichtern, kann ein
Gleitmittel, wie z.B. Bentonit, durch am Umfang des Innenschalkastens angeordnete
Verpreßöffnungen auf die Gleitflächen gespritzt werden.
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Der Aushub des Grabens kann mit Hilfe der für diese Zwecke bekannten
Aushubgeräte, wie z.B. eines außerhalb des Grabens fahrenden Tieflöffelbaggers od.dgl.
erfo«n. Der Stützrahmen des Messerschildes kann im Bereich der Grabensohle als Wanne
ausgebildet werden. Dabei empfiehlt es sich, am Stützrahmen eine
von
der Grabensohle schräg nach oben aufragende Schneide anzuordnen, welche die Wanne
stirnseitig begrenzt. Uber die Schneide kann das im Bereich der Grabensohle anstehende
Bodenmaterial in die Wanne befördert werden. Dabei empfiehlt es sich, in der Wanne
eine Transportvorrichtung, vorzugsweise mindestens eine Transportschnecke, anzuordnen,
welche das Bodenmaterial innerhalb der Wanne abfördert, beispielsweise derart, daß
sie das Bodenmaterial in den Bereich des Mundloches einer hydraulischen Förderung
transportiert.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einrichtung im Längsschnitt dargestellt.
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Das dargestellte röhrenförmige Bauwerk 10, welches eine Tunnelauskleidung
oder einen als Abwasserkanal, Versorgungsleitung od.dgl. dienenden Rohrstrang bilden
kann, wird in offener Bauweise ohne Grundwassersenkung im Erdreich errichtet. Der
Grundwasserspiegel ist bei 11 angedeutet. Das röhrenförmige Bauwerk 10 wird im offenen
Graben 13 in Ortbeton erstellt; die einzelnen Betonierabschnitte sind mit 12 bezeichnet.
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Der Vortrieb des Grabens erfolgt im Schutz eines Messerschildes 14,
der, wie an sich bekannt, aus einem Stützrabmen 15 und hieran abgestützten und geführten
Vortriebsmessern 16 besteht, welche die beiden Seitenwände des Grabens 13 sichern
und jeweils mittels einer hydraulischen Presse 17 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung
V vorpreßbar sind.
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Die Pressen 17 sind zwischen den einzelnen Vortriebsmessern 16 und
dem gemeinsamen Stützrahmen 15 gelenkig
eingeschaltet; sie stützen
sich daher beim Vorpressen der Vortriebsmesser 16 gegen den Stützrahmen 15 ab.
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Im unteren Bereich ist der Stützrahmen 15 als Wanne 18 ausgebildet.
Der Stützrahmen 15 trägt an seiner der Ortsbrust 19 zugewandten Seite eine Schneide
20, die sich von der Sohle des Grabens 13 nach oben bis über die Wanne erstreckt.
Die Wanne 18 und die Schneide 20 liegen unterhalb des Grundwasserspiegels 11. In
der Wanne 18 sind zwei Transportschnecken 22 angeordnet.
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An der Rückseite des Messerschildes 14 ist an dem die Wanne 18 und
die Schneide 20 einschließenden Stützrahmen 15 eine bis über die den Grundwasserspiegel
aufragende Schottwand 23 befestigt.
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Hinter dem Messerschild 14 ist ein Innenschalkasten 24 im Graben angeordnet,
mit dem die Stirnsctung 25 zu einer Baueinheit verbunden ist. Die Stirnschalung
25 besteht aus einem Ring mit Kastenprofil. Der Innenschalkasten 24 weist im Bereich
der Stirnschalung 25 eine Schottwand auf, welche das röhrenförmige Bauwerk 10 gegenüber
dem gefluteten Messerschild 14 stirnseitig abdichtet. Zwischen Stirnschalung 25
und der Stirnfläche des letzten Betonierabschnittes 12 ist eine flexible Dichtung
27 angeordnet, die zweckmäßig an der Stirnschalung befestigt ist.
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Der Innenschalkasten 24 ist mit dem Stützrahmen 15 des Messerschildes
14 über doppelt wirkende hydraulische Schubkolbengetriebe 28 gekoppelt, die gelenkig
zwischen Stützrahmen und Innenschalkasten eingeschaltet
sind. Die
axiale Länge des Innenschalkastens 24 ist erheblich größer als die Länge eines einzelnen
Betonierabschnittes 12; sie entspricht bei dem dargestellten Aus führungsbei spiel
etwa der zweifachen Länge eines Betonierabschnittes. Am rückwärtigen Ende weist
der zylindrische Innenschalkasten 24 zwei Umfangsdichtungen 29 und 30 auf, welche
den Innenschalkasten hier gegenüber dem röhrenförmigen Bauwerk abdichten. Mindestens
die vorgesetzte Dichtung 30 ist als Schlauchdichtung ausgebildet, die durch Einleiten
eines Druckmittels elastisch aufweitbar und gegen die Innenwand des zylindrischen
Bauwerks anpreßbar ist. Im Normalbetrieb braucht lediglich die rückwärtige Dichtung
29 die Dichtfunktion zu übernehmen. Falls diese Dichtung verschlissen ist und ausgewechselt
werden muß, wird die vorgesetzte Dichtung 30 unter Druck gesetzt, so daß sie nur
für den Zeitraum des Auswechselns der Dichte 29 die Dichtfunktion übernimmt.
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Unmittelbar hinter dem Innenschalkasten 24 ist in dem röhrenförmigen
Bauwerk 10 ein Spreizrahmen 31 angeordnet, der sich mit Hilfe (nicht dargestellten)
Spreizvorrichtungen gegen die Innenwand der Röhre abspreizen läßt, so daß er das
Widerlager für hydraulische Vorschubzylinder 32 bildet, die am rückwärtigen Ende
des Innenschalkastens angreifen. Der Innenschalkasten kann entweder mit Hilfe dieser
Vorschubzylinder 32 oder mit Hilfe der am Stützrahmen 15 Schubkolbengetriebe 28
oder unter Verwendung beider Zylindrrsysteme in Vortriebsrichtung V vorbewegt werden.
An der Rückseite ist der Innenschalkasten 24 durch eine
Schottwand
33 abgedichtet, die mit einem durch eine Tür 34 od.dgl. verschließbaren Mannloch
versehen ist.
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Der Aushub des Grabens 13 erfolgt mit Hilfe eines an sich bekannten,
in der Zeichnung nicht dargestellten Aushubgerätes, welches z.B. von einem auf dem
normalen Bodenniveau fahrenden Tieflöffelbagger gebildet wird,welcher das Bodenmaterial
im Bereich des Messerschildes 14 an der Ortsbrust 19 des Grabens aushebt.
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Die Anordnung kann so getroffen werden, daß das Aushubgerät das Bodenmaterial
nur etwa im Bereich oberhalb des Grundwasserniveaus 11 oder bis etwa in Höhe der
Schnee 20 abbaut. Das im Bereich der Grabensohle 21 anstehende Bodenmaterial wird
beim Vordrücken des Stützrahmens 15 über die keilförmige Schneide 20 in die Wanne
18 befördert und innerhalb der Wanne von den Transportschnecken 22 zu dem Mundloch
einer hydraulischen Förderleitung transportiert, wo es in bekannter Weise auf hydraulischem
Wege aus dem Graben abgefördert wird. Im Zuge des Bodenaushubes werden die Vortriebsmesser
16 einzeln oder gruppenweise mittels der Pressen 17 in Pfeilrichtung V vorgepreßt,
wobei sich die Pressen 17 gegen den Stützrahmen 15 und letztere über den Innenschalkasten
gegen das röhrenförmige Bauwerk abstützt. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 16 um
den Hub ihrer Pressen 17 vorgepreßt sind, wird der Stützrahmen 15 durch entgegengesetzte
Druckbeaufschlagung der Pressen 17 und/oder mit Hilfe der Schubkolbengetriebe 28
in Pfeilrichtung V vorbewegt.
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Während der Vortriebsarbeit wird das röhrenförmige Bauwerk 10 hinter
dem Messerschild errichtet. Dabei wird Unterwasserbeton, wie durch die Pfeile A
und B angegeben, durch die Stirnschalung 25 hindurch in den von dem Innenschalkasten
gebildeten Schalungsraum eingebracht. Der Vortrieb des Grabens und die Betonierarbeit
können dabei weitgehend unabhängig voneinander durchgeführt werden. Sobald der letzte
Betonierabschnitt durch Abbinden des Betons hinreichend standfest geworden ist,
kann der gesamte Innenschalkasten 24 mit Hilfe der Schubkolbengetriebe 28 und/oder
der Vorschub zylinder 32 nachgeholt werden. Der Innenschalkasten 24 führt sich hierbei
einerseit an der zylindrischen Innenwand des röhrenförmigen Bauwerks und andererseits
mit seiner Stirnschalung 25 an den Messerschwänzen 16' der Vortriebsmesser 16. Um
das Vorziehen des Innenschalkastens zu erleichtern, können durch am Innenschalkasten
angeordnete Verpreßöffnungen Gleitmittel, wie z.B. Bentonit, in den Spaltraum zwischen
Innenschalkasten und Bauwerk eingebracht werden.
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Der gegenüber dem Graben abgedichtete Innenschalkasten kann im Inneren
das Versorgungssystem für die angetriebenen Arbeitsmaschinen und die hydraulischen
Druckmittelverbraucher aufnehmen. Da das röhrenförmige Bauwerk 10 Stirnseitig von
dem Innenschalkasten abgedichtet wird, ist es im Bereich hinter dem Innenschalkasten
trocken.
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