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Verfahren zum Herstellen von in unterirdischen Hohlräumen angeord-
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neten Rohren und Verbindungseinrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von in unterirdischen
Hohlräumen zwischen Baugruben, insbesondere in bereits vorhandenen Kanälen angeordneten
bzw. verlegten Rohren, wobei in einer der Baugruben eine Zugvorrichtung angeordnet
ist und das mittels dieser Zugvorrichtung einzuziehende Rohr von der anderen Baugrube
aus in den Hohlraum eingeführt wird. Derartige Verfahren sind bekannt insbesondere
zu dem Zweck, unterirdische Kanäle aus Betonrohren oder Tonrohren wieder brauchbar
zu machen, wenn die Rohre gebrochen oder aus sonstigen Gründen undicht geworden
sind. Bei den bekannten Verfahren wird nach Reinigen des Kanals, der wieder brauchbar
gemacht werden soll und nach Durchziehen einer Profillehre und Überprüfen auf hindernde
Vorsprünge, ein Rohr aus einem geeigneten Material in den Kanal hineingezogen, insbesondere
ein Rohr aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen, beispielsweise aus
einem Material, wie es unter der Bezeichnung "Hostalen GM5010" (eingetragenes Warenzeichen)
bekannt ist. Ein solches Verfahren des Wiederinstandsetzens ist unter der Bezeichnung
"Relining" bekannt. Das einzuziehende Rohr muß dabei als ein Ganzes die Länge des
Kanals haben, der wieder brauchbar gemacht werden soll, d.h. die Rohrlänge muß dem
Abstand zwischen zwei Baugruben, Schächten oder dergl. entsprechen. Das macht erforderlich,
daß auf der Seite, von der aus das Rohr eingeführt werden soll, eine Baugrube geschaffen
wird, deren Länge der Länge des Rohres entspricht oder deren Länge zumindest so
bemessen ist, daß unter Berücksichtigung der Elastizität des einzuziehenden Rohres
dieses von der zu dem Kanal koachsialen Lage an der Kanalmündung bis auf das Niveau
an der Erdoberfläche gebogen werden kann. Bei tiefliegenden Kanälen erfordert das
erheblich lange Baugruben und entsprechend hohe Kosten zum Erstellen und Absichern
der Baugrube. Es ist auch bekannt, wenn das einzuziehende Rohr länger ist als die
Rohrlänge, die zur Baustelle transportiert werden kann, das Rohr oberhalb der Erdoberfläche
aus einzelnen Rohrschüssen zusammenzuschweißens Beim Verbinden der einzelnen Rohrschüsse
ist darauf zu
achten, daß die Verbindung sowohl nach innen als auch
nach außen die Kontur des Rohres nicht überschreitet. Entsteht an der Verbindungsstelle
ein Wulst, Flansch oder sonstiger Vorsprung nach innen, hindert dieser das einwandfreie
Abfließen des in dem Rohr geführten Mediums und führt dazu, daß vor dem Wulst ruhende
Flüssigkeitsmengen entstehen, die vermieden werden müssen. Vorsprünge nach außen
würden beim Einziehen des Rohres die Gefahr mit sich bringen, daß die Vorsprünge
an Unebenheiten des ursprünglichen Kanalrohres hängen bleiben und würden darüber
hinaus für eine gleichmäßige Verteilung des Mörtels hinderlich sein, der üblicherweise
nach Einziehen des Rohres in den Hohlraum zwischen dem eingezogenen Rohr und dem
ursprünglichen alten Rohr eingepreßt wird. Darüber hinaus würden solche Vorsprünge
erforderlich machen, daß der Außendurchmesser des Rohres entsprechend der Abmessung
des Vorsprunges kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser des Rohres, das wieder
instandgesetzt werden soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
mit dem die hohen Aufwendungen für eine große Baugrube vermieden werden können und
das es ermöglicht, von einer Baugrube oder einem vorhandenen Schacht normaler Abmessungen
aus das Rohr einzuziehen.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Gestaltung von Rohrschüssen
bzw. Verbindungsteilen für Rohrschüsse, die die Durchführung dieses Verfahrens ermöglichen
und die es ermöglichen, in dem geringen in einer solchen Baugrube oder einem solchen
Schacht zur Verfügung stehenden Raum ein Rohr hinreichender Zugfestigkeit und hinreichender
Festigkeit gegen Innendruck, Biegung und die sonstigen auftretenden Beanspruchungen
unter den in einer Baugrube bestehenden Bedingungen zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Rohr in der Baugrube, von der ausgehend
das Rohr in den Hohlraum, beispielsweise den Kanal, der wieder brauchbar gemacht
werden soll, gezogen wird, aus einzelnen Schüssen, deren Länge der lichten Weite
der Baugrube bzw. des Schachtes entspricht, zusammengesetzt, wobei die Verbindungen
zwischen den einzelnen Rohrschüssen weder nach außen noch nach innen wesentlich
über die Rohrkontur hinausragen und zugfest sind bis zu Zugkräften, die zur Überwindung
der Reibung im Hohlraum,
beispielsweise Kanal, erforderlich sind,
wobei jeweils nach Ansetzen eines Rohrschusses das Rohr um die der Länge dieses
Rohrschusses entsprechende Strecke in den Hohlraum eingezogen wird und sodann der
nächste Rohrschuß angesetzt wird, bis das Gesamtrohr die erforderliche Länge erreicht
hat. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, eine Baugrube zu schaffen, die größer
ist, als ein für eine Baugrube, in der Arbeitskräfte arbeiten sollen erforderliches
Mindestmaß, sodaß normalerweise vorhandene Schächte benutzt werden können, ohne
sie vergrößern zu müssen. Da die Kosten, die zum Erstellen einer Baugrube in der
Länge, wie sie bisher erforderlich war, sehr erheblich sind, insbesondere dann,
wenn das Erdreich abgestützt werden muß und Grundwasser in die Baugrube eindringt,
sind die Kosteneinsparungen, die auf diese Weise erzielt werden, sehr groß.
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Dabei ist zu bedenken, daß normalerweise die Bedingungen in einer
solchen meist feuchten Baugrube nicht geeignet sind, um in dieser Kunststoffrohre
zu verschweißen. Klebstoffe zum Verbinden von Rohren aus den bisher gebräuchlichen
Werkstoffen sind nicht oder zumindest nicht zu praktisch brauchbaren Preisen bekannt.
Die Verwendung von Gewinden ist denkbar, jedoch ist es selbst dann, wenn Bajonett-Teilgewinde
(wie sie für Objektive von Kameras oder Verschlüsse an Geschützen bekannt sind)
verwendet werden, wahrscheinlich schwierig, das Rohr zum Anziehen des Gewindes in
der Baugrube zu drehen.
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Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird deshalb gemäß
einem weiteren Schritt der Erfindung vorgeschlagen, daß die Verbindungseinrichtung
zwischen zwei Rohrschüssen derart gestaltet ist, daß ein Rohrende mit einem Außenkegel
und das zugeordnete Ende des anderen Rohres mit einem Innenkegel versehen ist, wobei
eines der Rohrenden einen ringartigen Vorsprung aufweist, dessen Stirnseiten zumindest
im wesentlichen senkrecht zur Rohrachse angeordnet sind und durch ein zumindest
annähernd zylindrisches Wandstück verbunden sind und daß das jeweils andere Rohrende
mit einer Nut versehen ist, deren Lage und deren Abmessungen dem Vorsprung an dem
zugeordneten anderen Rohrende entsprechen. Überraschenderweise hat sich gezeigt,
daß die Elastizität des Rohrmaterials ausreicht, um bei Aufeinanderschieben der
Rohrenden den ringförmigen Vorsprung an dem einen Rohrende in die ringförmige Nut
an dem anderen Rohrende einrasten zu lassen,d.h. das mit dem Vorsprung versehene
Rohrende
federt soweit zurück, daß der Vorsprung über die Kante
der Nut geschoben werden kann und dann elastisch verformt in die Nut einrastet,
sodaß die ursprüngliche Außenkontur wieder eingenommen wird.
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Die durch diese Verbindungseinrichtung geschaffene Verbindung zwischen
zwei Rohrschüssen vermag auch die Zugkräfte aufzunehmen, die im ungünstigsten Fall
beim Hindurchziehen eines solchen Rohres auftreten. Auch die Querkräfte, die beim
Einziehen oder beim Eindrükken des Mörtels entstehen können, werden durch diese
Steckverbindungen aufgenommen. Diese Steckverbindungen können einfach und kostengünstig
durch Abdrehen der Rohrenden auf einer normalen Drehmaschine hergestellt werden.
Sie sind formstabil und übertragen durch die Stirnflächen an Vorsprung und Nut Zug-
und Druckkräfte formschlüssig. Nach den bisherigen Versuchen sind sie bei Wasserdrücken
bis 0,5 bar dicht. Es ist auch sehr einfach möglich, unter den in einer Baugrube
bzw. Schacht gegebenen Bedingungen die Rohrschüsse durch Zusammenstecken unter mäßigem
Druck miteinander zu verbinden. Diese Verbindungen durch die Verbindungselemente
gemäß der Erfindung sind unlösbar. Ein Vorteil dabei ist, daß keine zusätzlichen
Bauteile und Manschetten oder dergl. oder Kleber, die feuchtigkeitsempfindlich sind
oder verderben können, erforderlich sind und trotzdem eine standfeste und biegesteife
Verbindung geschaffen werden kann. Es ist denkbar, die Festigkeit durch Aufbringen
einer Bandage im Bereich des Vorsprunges zu erhöhen, wobei dann der Nachteil, der
durch eine solche äußere Bandage entsteht, in Kauf genommen werden müßte. Eine solche
Bandage könnte mit nur durch den zusätzlichen Aufwand entstehenden Nachteil aus
höherfestem Material in eine in der Außenkontur angeordnete flache Ringnut eingebracht
werden, sodaß die Bandage über die Rohraußenkontur nicht hinausragt. Nach den bisherigen
Versuchsergebnissen ist das nicht erforderlich. Die Nut kann am Obergang des Außenkegels
in die Außenkontur des Rohres und der Vorsprung am Ende des Rohres mit Innenkegel
angeordnet sein. Es ist aber auch eine umgekehrte Anordnung möglich derart, daß
die Nut am Obergang des Innenkegels in die Innenwand und der Vorsprung am Ende des
Rohres mit Außenkegel angeordnet ist.
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Zweckmäßigerweise ist bei der Ausgestaltung, bei der die Nut am Obergang
des Innenkegels in die Außenkontur angeordnet ist, am Obergang des Innenkegels in
die Innenwand eine zumindest annähernd zur Rohrachse senkrechte Fläche angeordnet
und am Ende des Rohres
mit Außenkegel eine Gegenfläche zumindest
annähernd gleicher Abmessung angeordnet, damit bei der Verbindung diese Flächen
Stirn an Stirn voreinander liegen und Druckkräfte übertragen können. Bei einer Ausgestaltungsform
des Verbindungselements, bei der die Nut am Obergang des Innenkegels in die Innenwand
angeordnet ist, muß entsprechend diese Stirnfläche am Übergang der Nut in die Innenwand
angeordnet sein. Die Entfernung dieser Ringfläche von der Nut bzw.
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dem Vorsprung muß entweder an beiden Rohrschüssen gleich sein oder
derart aufeinander abgestimmt sein, daß unter Berücksichtigung von Toleranzen und
Wärmedehnungen immer eine ausgewählte Fläche Vorrang hat.
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Die an dem ringförmigen Vorsprung gebildete Ringfläche zwischen der
zylindrischen Fläche des Vorsprunges und der Kegelfläche an dem Rohr kann abweichend
von einer gedachten planen, zur Rohrachse senkrechten Fläche schwach kegelig gestaltet
sein wobei die Kegelspitze jeweils auf der dem Hauptteil des Rohres zugewandten
Seite der genannten gedachten Fläche liegt. Die entsprechende Gegenfläche an der
Nut muß dann ebenfalls entsprechend kegelig geformt sein. Solche Ausgestaltung hat
den Vorteil, daß unter den Einwirken von Zugkräften an der Kegelfläche des äußeren
Rohres radial nach innen wirkende Kraftkomponenten auftreten, die einem zu einem
Ausrasten führenden elastischen Verformen entgegenwirken und somit ein Aufweiten
des Außenrohres unter Zugkräften hindert.
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In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiel einer Rohrverbindung
gemäß der Erfindung, zwei einander zugeordnete Enden je eines Rohrschusses im Schnitt
dargestellt.
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Der Rohrschuß 1 ist an seinem in der Zeichnung linken Ende beispielsweise
durch Abdrehen derart bearbeitet, daß eine Außenkegelfläche 2 geschaffen ist, wobei
der an der Kante 3 bestehende größte Außendurchmesser dieser Kegelfläche 2 kleiner
ist, als der Durchmesser der Rohraußenwand 4. Zwischen der Kante 3 und der Rohraußenwand
4 ist eine Nut 5 angeordnet, wobei der Nutgrund koachsial zur Achse des Rohrschusses
1 zylindrisch ist und die beiden Seitenwände der Nut 5 senkrecht auf der Achse des
Rohrschusses 1 stehen.
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Am in der Zeichnung linken Ende des Rohrschusses 1 geht der Außenkegel
2 an einer Kante 6 in die Stirnfläche 7 über, die senkrecht
steht
auf der Achse des Rohrschusses 1.
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Der andere Rohrschuß 8 ist an seinem dem Rohrschuß 1 zugeordneten
bzw. zugewandten Ende mit einem Innenkegel 9 versehen, dessen Länge, Durchmesser
und Steigung (Kegelwinkel) dem Außenkegel 2 des Rohrschusses 1 entspricht. Im Ausführungsbeispiel
ist für beide Kegel eine Steigung 1:11 vorgesehen.
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Zwischen dem Innenkegel 9 und der Innenwand 10 des Rohrschusses 8
ist eine ringförmige Fläche 11 vorgesehen, die senkrecht steht auf der Achse des
Rohrschusses 8, die in ihren Abmessungen der Fläche 7 am Rohrschuß 1 entspricht.
Am Ende des Rohrschusses 8 ist ein ringförmiger Vorsprung 12 vorgesehen, der in
seinen Abmessungen der Nute 5 im Rohrschuß 1 entspricht und der ebenso wie die Nute
5 durch seine Ringflächen, die senkrecht auf der Achse des Rohrschusses 8 stehen,
und durch eine zylindrische Fläche begrenzt ist.
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Beide Rohrschüsse 1 und 8 bestehen aus Hartpolyäthylen (PE-H).
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Dieser Werkstoff ist elastisch genug, daß, wenn die Rohrschüsse 1
und 8 mit einer hinreichenden Kraft gegeneinander gedrückt werden, das Ende des
Rohrschusses 8 mit dem Vorsprung 12 soweit auffedert, daß dieser in die Nute 5 einrasten
kann. Nach Einrasten ist eine starre Verbindung hergestellt, die nur durch Zerstören
mindestens eines Rohrschusses gelöst werden kann. Da die Fläche am Obergang zwischen
dem Innenkegel 9 und dem Vorsprung 11 und die Fläche zwischen der Nut 5 und dem
Außenkegel 2 jeweils senkrecht auf der Rohrachse stehen, werden durch diese Fläche
auch Zugkräfte übertragen ohne die Gefahr, daß das Rohrende des Rohrschusses 8 auffedert
und die Verbindung sich löst. Der Vorsprung 12 und entsprechend die Nute 5 sind
derart bemessen, daß die genannte Fläche ausreicht, um die zum Einziehen des Rohres
erforderliche Kraft zu übertragen, und daß andererseits der Vorsprung 12 hinreichend
weit auffedern kann, um über das Außenende des Außenkegels 2 mit der Kante 2 hinübergeschoben
werden zu können.
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