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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf Verfanren zum unterirdischen Abbau,
insbesondere auf Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen im Boden.
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Die Erfindung kann im bauwesen zum Verlegen von Verbindungsleitungen
unter Ingenieurbauwerken, beispielsweise unter Autostraßen und Eisenbahnen, angewendet
werden.
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In der Melioration kann die Erfindung beim Verlegen von Futterrohren
zur Herstellung von Wasserabsenkungsbohrungen und Tiefbrunnen zur Amvendung kommen.
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In der erdöl- und gasfördernden Industrie kann die irfindung zum
Bau von Erdungsankern für Fernrohrleitungen verwendet werden.
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i!;s ist ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen
bekannt, das folgende Arbeitsoperationen einschließt: Versenkung des Rohres in den
Boden durch statisches Eindrükken mit Hilfe von Vorschubeinrichtungen (Hebeböcken
oder Winden über ein System von Flaschenzügen), Zerstörung des das Rohr füllenden
Bodens mittels eines speziellen Schneidorgans oder von Hand und Beförderung des
zerstörten Bodens mit Hi@-fe von SchnecKen, Mitnehmern, Förderern, Förderwagen und
anderen Mitteln (Mina@v V.I. "Mashiny dlya stroitelstva iu&gistralnikh truboprovodov"
/Maschinen zum Bau von Fernrohrleitungen/, M., "Nedra", 1973).
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Bei diesem Verfanren erfolgt die periodische Versenkung des Rohres
in ein ungeschwächtes Bodenmassiv, weshalb leistungsfähige Vorschubeinrichtungen
und die Aufstellung einer Stützwand in der Baugrubeerforderlich sind, welche die
Reaktion der Vorschubeinrichtungen aufnimmt und eine Zerstörung der Baugrube verhindert.
Die Verwendung einer sperrigen, komplizierten Ausrüstung mit mehreren Antrieben
erachwert wesentlich die Arbeitsdurchführung.
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Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von
Rohrleitungen, das das Einschlagen des Rohres in den Boden mit dem offenen Ende
mittels einer Vibrationsschlagvorrichtung (eines pneumatischen Durchtreibers) und
die zyklisohe Reinigung des Rohrs von Boden mittels einer selbstfahrenden Bodenentnahmeeinrichtung
einschließt.
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Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt in der begrenzten Verlegungslänge
der Rohre. Dies erklärt sicn daduroh, daß mit dem fortschreitenden Einschlagen des
Rohres die Widerstandskräfte des Bodens gegen die Fortbewegung des Rohres zunehmen,
und sobald sie die Schlagleistung der Vibrationsschlagvorrichtung übersteigen, hört
die Bewegung des Rohres im Boden auf, d.h., es tritt ein Versagen stn.
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Es ist ferner ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen
bekannt, das einen voreilenden Bodenabbau und die Bildung eines Hohlraums im Bodenmassiv
mit einer QuersohnittsSläche, die die Querschnittsfläche des zu verlegenden Rohres
übersteigt, sowie die Bodenbeseitigung und die Verlegung des Rohres in den gebildeten
Hohlraum einschließt.
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Von Nachteil ist bei diesem Verfariren, daß der Hohlraum, welcher
von einem Schneidorgan hergestellt wird, schwache und lockere Wände besitzt. Dies
ist die Ursache für spontane Ausbrücke des Bodens und führt zur Bildung von beträchtlichen
leeren Räumen zwischen dem zu verlegenden Rohr und dem Boden massiv. Eine derartige
Schwächung des Bodenmassivs ruft eine Setzung von Ingenieurbauwerken hervor, unter
denen die grabenlose Verlegung einer Rohrleitung durongefuhrt wird.
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Ein anderer Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß die verwendeten
Ausrüstungen kompliziert sind und mehrere Antriebe besitzen.
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Der Erfindung liegt dia Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum grabenlosen
Verlegen von Rohrleitungen zu schaffen, welches den Abbau des Bodenmassivs nach
dem Eintritt des Anhaltens beim Einschlagen des Rohres sicherstellen und eine spontane
Zerstörung des Bodens in diesem Abbaubereich ausschließen kann sowie sich durch
einfache Realisierung und Verwendung nur eines Antriebs zum Sinachlagen des Rohres
kennzeichnet.
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bei einem Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Verfahren zum grabenlosen
Verlegen von Rohrleitungen,bei dem Einschlagen eines Rohres in den Boden bis zum
Anhalten desselben, Reinigung des Rohres von Boden mittels einer
selbstfahrenden
Bodenentnahmeeinrichtung und nachfolgende Schwächung des Bodenmassivs vorne vor
dem einzuschlagenden Stirnende des Rohres durch Bildung eines Hohlraumes mit anschließendem
Einschlagen des Rohres bis zum Eintritt eines nächstfolgenden Anhaltens erfolgen
, erfindungsgemaß die Bildung des Hohlraumes unmittelbar durch die Bodenentnahmeeinrichtung
vorgenommen wird und dieser versetzt in bezug auf die Rohrachse mit einer Querschnittsfläche
ausgeführt wird, die kleiner als die von dem zu verlegenden Rohr gebildete Eläche
ist.
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Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß gleichzeitig mit der Schwächung
des Bodenmassivs vorne vor dem einzuschlagenden Stirnende des Rohres eine Vibrationsschlageinwirkung
auf die Innenfläche des Rohres ausgeübt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man naon dem Eintritt
des A@haltens der Rohrbewegung im Boden eine Scawächung des Bodenmassivs mittels
einer Bodenentnahmeeinrichtung vornimmt, indem man einen Hohlraum vor dem Stirnende
des Rohres bildet. Die Querschnittsfläche des erwähnten Hohlraumes kann erheblich
kleiner als die Querschnittsfläche der durch das Rohr gebildeten Bohrung, sein und
der Hohlraum ist in bezug auf das Rohr in den unteren Teil versetzt. Die Oberfläche
des Hohlraumes wird durch die Wände des Bodenaufnahmebehälters der Bodenentnahmeeinrichtung
verdichtet.@ine geringe Querschnittsfläche des genannten Hohlraumes und die vorgesehene
Verdichtung seiner Oberfläche gestatten es, eine hohe Beständigkeit des Hohlraumes
gegen spontane Zerstörung und gegen die Bildung von Lodenauebrüchen zu erreichen.
Andererseits kann eine Zerstörung des Hohlraumes vor dem einzusohlagenden Stirnende
des Rohres leicht mittels einer . Vibrationsschlageinwirkung auf den Boden seitens
des einzusohlagenden Rohres geschehen. Es ist einleuchtend, daß der obere Teil des
Bodenmassiva über dem Hohlraum am stärksten der Bildung von eine Ausbrüchen ausgesetzt
ist. Durch Versetzung des Hohlraumes in den unteren Teil des Rohres wird das Stirnende
des Rohres von den Hohlraumwänden im gefährdeten Bereioh des
Bodenmassiva
entfernt.
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Eine andere Besonderheit liegt darin, daß es bei vorhandenem selbstfahrendem
Arbeitsorgan, wie es die Bodenentnahm@einrichtung darstellt, möglich ist, eine zusätzliche
Verminderung der Widerstandskräfte gegen die Bewegung des Rohres im Bodenmassiv
in der zur Achse des zu verlegenden Rohres senkrechten Richtung zu erzielen und
dadurch die Kräfte der seitlichen Reibung der Rohrwände am Bodenmassiv zu verringern.
Für diesen Zweck lassen sich Vibrationssohlagquellen einsetzen, welche an die Bodenentnahmeeinriohtung
angeschlossen werden. Dieser Arbeitsgang kann gleichzeitig mit dem Arbeitsgang der
Bildung eines voreilenden Hohlraumes bei der Beförderung der Bodenentnahmeeinrichtung
im Rohr bis zur Bodenabbaustelle oder in die Baugrube ausgeführt werden.
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Eine solche Durch£uhrung des erfindungsgemäßen Verfalirens gewährleistet
eine Vergrößerung der Länge von zu verlegenden Rohrleitungen und schließt die Bildung
von leeren Räumen (Kavernen) zwischen dem Rohr und dem Bodenmassiv aus.
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Im folgenden wird die Erfindung duroh Beschreibung von AusI'üi1runsbeispielen
mit Bezug zum die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigt: Fig. 1 den Arbeitsgang
der Verlegung eines Rohres im Augenblick des Eintritts des Anhaltens beim Einschlagen
desselben, im Querschnitt; Fig. 2 den Arbeitsgang der Reinigung des Rohres von Boden
mittels der selbstfahrenden Bodenentnahmeeinrichtung; Fig. 3 den Abbau des Bodenmassivs
vor dem einzuschlagen den Stirnende des Rohres mit Hilfe der Bodenentnahmeeinrichtung;
Fig. 4 den Arbeitsgang des Anlegens einer Vibrationsbelastung an die Innenfläche
des Rohres, im Längsschnitt; Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4; Fig.
6 den Arbeitagang der weiteren Fortbewegung des Rohres im Boden Das Verfahren zum
grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen besteht darin, daß ein Rohr 1 (Fig in ein
Bodenmasaiv 2 durch Schlageinwirkungen einer Vibra-
tionsschlagvorrichtung
(eines pneumatisohen Durchtreibsrs)3 versenkt wird. Nachdem das Anhalten der Fortbewegung
des Rohres 1 eingetreten ist, wird die Vibrationaschlagvorrichttir; 3 vom Rohr 1
abgetrennt und das Rohr mittels einer selbstfahrenden Bodenentnahmeeüirichtung 4
(Fig. 2) von Boden gereinigt. Danacn führt man eine Schwächung des Bodenmassivs
zur Verminderung der Widerstandskräfte gegen die Fortbewegung des Rohres durch Bildung
eines Hohlraumes 5 vorne vor dem einzuschlagenden Stirnende des Rohres 1 (Fig. 3)
durch. Hierbei hat der Hohlraum 5 eine Querschnittsfläche, die kleiner als die Querschnittsfläche
ist, welone durch das Rohr 1 im Boden gebildet wird, und( in den unteren Teil in
bezug auf die Achse des Rohres 1 versetzt ist.
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Es ist vorteilhaft, während der Beförderung der Bodenentnahmee inrichtung
4 bei der Bildung des Hohlraumes 5 eine zusätzliche Verminderung der Widerstandskräfte
des Bodens mit dem Zweck vorzunehmen, die Kraft der seitlichen Reibung des Rohrs
1 am Bodenmassiv 2 zu verringern. Dazu kann eine Vibrationsschlageinwirkung auf
die Innenfläche des Rohres 1 in der zu seiner Achse senkrechten Richtung ausgeübt
werden, wobei an der Bodenentnalimeeinriohtung 4 (Fig. 4, 5) angebrachte Schwingungsquellen
6 benutzt werden können.
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Danach wird das Rohr 1 mittels der erwähnten Vorrichtung 2 bis zum
Aufhören seiner Bewegung (bis zum Eintritt eines Versagens) (Fig. 6) eingeschlagen.
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Des weiteren wiederholt sich der beschriebene Zyklus.
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Zum besseren Verständnis des Wesen der Erfindung werden nachstehend
konkrete Realisierungsbeispiele derselben betrachtet.
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Beispiel 1.
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Die grabenlose Verlegung eines Rohres mit 630 mm Durchmesser und
25 m Lange wurde in Böden durchgeführt, die aus lehmigen Feinsänden bestanden. Das
Rohr wurde mittels einer bekannten Druckluftschlagvorrichtung mit 1000 J Schlagenergie
und 4 Hz Schlagfrequenz eingeschlagen. Die Anfangsgeschwindigkeit des Eindringens
des Rohres in den Boden betrug 8 tn/hÆ Das Anhalten des Rohres trat nach der Versenkung
desselben um 11 m ein. Nach der Reinigung des Rohres von Boden
mittels
einer bekannten selbstfahrenden Druckluftschlag--Bodenentnahmeeinriohtung mit einem
Durchmesser des Bodenaufnahmebehälters von 426 mm wurde das Bodenmassiv vor dem
Stirnende des Rohres um eine Länge von 2 m abgebaut. Das Anhalten trat bei dem weiteren
Einschlagen des Rohres mittels der bekannten Vorrichtung nach sechs Metern ein.
Nach der Wiederholung der vorbeschriebenen Arbeitsgänge trat das nächstfolgende
Anhalten nach dem Einschlagen des Rohres um 4,5 m bei der Gesamtlänge der Versenkung
von 21, 5 m ein. Des weiteren. wurde das Rohr bis zur projektierten Länge eingeschlagen.
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Die Anfangegeachwindigkeiten der Versenkung des Rohres in der zweiten,
dritten und vierten Etappe betrugen jeweils 6, 5 und 5 m/h.
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Beispiel 2.
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Die grabenlos Verlegung eines Rohres mit 426 mm Durcnmesser und 40m
Länge wurde in lehmigen Böden mittels einer bekannten Druckluftschlagvorrichtung
mit 1000 J Schlagenergie und 4 Hz Schlagfrequenz durchgeführt. Die Reinigung des
Rohres von Boden und der Abbau des Bodenmassivs vor dem Stirnende des Rohres um
die Länge von 1,5 m wurden mittels einer bekannten selbstfahrenden Drucklufschlag-Bodenentnshm@ein
richtung mit dem Durchmesser des Bod enaufnahmeraumes von 325 mm vorgenommen. Es
kam zum Anhalten beim Einschlagen des Rohres jeweils um 18, 25, 31 und 36 m. Die
Anfangsge schwindigkeit des Rohres in den genannten Einschlagetappe betrug beginnend
mit der ersten Etappe jeweils 14, 10, 8, 7 und 7 m/h.-Das Verfahren zum grabenlosen
Verlegen von Rohrleitungen gemäß der Erfindung gewshtleistet die 7orlegung von Rohrleitungen
mit einem Durchmesser von 300 bis 700 mm um eine Länge bis 40 m mit einer Betriebsgeschwindigkeit
von 1 bis 7 m/h, ermöglicht die Verwendung nur eines Antriebs (einer Vibrationssohlagvorrichtung)
zur Ausführung sämtlioher Arbeitsgänge beim Verlegen des Rohres mit dem oftenen
Ende und schließt praktisch die Bildung von leeren Räumen (Kavernen) zwischen dem
Rohr und dem Bodenmassiv aus und gewährt demnach eine hohe Garantie für den Arbeitsablauf
ohne
Entstehung von Setzungen der Gebäude und Bauwerke, unter denen
das grabenlose Verlegen von Rohrleitungen durchgeführt wird.
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- L e e r s e i t e -