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Vorrichtung zum unterirdischen Vorpressen von aus
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Produktrohrschüssen gebildeten Leitungsstrecken Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum unterirdischen Vorpressen von aus Produktrohrschüssen
gebildeten Leitungsstrecken mit nicht-begehbaren Rohrnennweiten, mit einer Vortriebsvorrichtung,
zu der vor dem vordersten Rohrschuß ein Steuerkopf mit Nachläufer, eine durch Rohrschuß
und Nachläufer zum Steuerkopf reichende Förderschnecke, die im Steuerkopf eine Schürf
scheibe antreibt und in einem Leitrohr innerhalb der Rohrschüsse geführt ist, sowie
eine hydraulische Preßvorrichtung gehören, die in einem Preßschacht angeordnet ist.
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Das Vortreiben von Produktrohren mit nicht-begehbaren Nennweiten innerhalb
des Bodens ist aus der DE-GmS 82 05 543 bekannt. Mittels einer nicht dargestellten
Vorpreßvorrichtung werden aus einem Preßschacht heraus hintereinander gesetzte Rohrschüsse
in das Erdreich hineingepreßt. Vor dem vordersten Rohrschuß befindet sich ein Steuerkopf,
der hydraulisch verstellbar an einem Nachläufer befestigt ist. Gegen den Nachläufer
drückt das vorderste Produktrohr.
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Innerhalb der aus den Produktrohren gebildeten Leitungsstrecke befindet
sich ein Leitrohr, durch das eine Förderschnecke geführt ist. Die Förderschnecke
trägt an ihrem vordersten Ende eine Schürfscheibe, die das anstehende Erdreich abträgt.
Die Förderschnecke führt das abgetragene Erdreich zum Preßschacht zurück. Eine Zielvorrichtung
steuert über hydraulische Ventile und Steuerzylinder den Steuerkopf
vor
dem Nachläufer, um so Korrekturen der Vortriebsvorrichtung vornehmen zu können.
Die Bestimmung der Fehlerkorrektur erfolgt mit Hilfe eines Lasergerätes, das einen
Laserstrahl auf ein Zielgerät wirft. Abweichungen von dem Soll-Auftreffpunkt werden
zur Kurskorrektur ausgewertet. Entsprechend werden die hydraulischen Steuerzylinder
am Steuerkopf verstellt.
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Die Preßschächte, in denen die Vortriebsvorrichtungen angesetzt werden,
bestehen allgemein aus Holzbohlenlagen, die mittels vertikal in den Boden eingetriebener
Eisen an der Grubenwand festgehalten werden.
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Solche Preßschächte sind rechteckig und haben eine relativ große Längsausdehnung
von beispielsweise 9 x 3 m. Derartige Preßschächte wirken sich nachteilig auf die
Baukosten aus und haben dazu einen hohen Platzbedarf, der das Vortriebsverfahren
bei beengten Verhältnissen, insbesondere in innerstädtischen Bereichen, ausschließt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum unterirdischen
Vorpressen von aus Produktrohrschüssen gebildeten Leitungsstrecken mit nicht-begehbaren
Nennweiten zu schaffen, die insbesondere für den innerstädtischen Bereich geeignet
ist, indem sie den baulichen Aufwand sowohl hinsichtlich seiner räumlichen Ausdehnung
als auch hinsichtlich der aufzuwendenden Kosten wesentlich reduziert.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Wandungen der in den Leitungsstrecken vorgesehenen Kontrollschächte die Wandungen
der Preßschächte sind, wobei sich die Preßvorrichtung an der Wand des jeweiligen
als Preßschacht benutzten Schachtes abstützt.
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Die Größe bzw. der Durchmesser der zylindrisch ausgebildeten Kontrollschächte
in Leitungsstrecken wird durch örtliche Bauvorschriften vorgegeben und liegt bei
maximal ca. 2 m. Solche Kontrollschächte haben zylindrische Wandungen. Wenn nun
die Preßschächte zylindrisch, d. h. im Querschnitt rund und in den Abmessungen der
Kontrollschächte ausgebildet werden, dann kann die Preßschachtwandung, die bei bisheriger
Praxis wieder entfernt werden muß, gleich als Wandung des Kontrollschachtes benutzt
werden, so daß zum Anlegen der Leitungsstrecken nur Schächte gebaut werden müssen,
die später auch als Schächte bestehen bleiben.
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Damit ist der Kostenaufwand bei der Herstellung solcher Leitungsstrecken
mit Kontrollschächten wesentlich verringert. Es entfällt das Einbringen eines Kontrollschachtes
in eine größere Baugrube, das Entfernen der Schalung und des Stützwerkes dieser
Baugrube nach Beendigung der Arbeiten und das Verfüllen der Grube bis auf den verbleibenden
Kontrollschacht.
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Um das aufwendige und in städtischen Gebieten störende Herstellen
von Hausanschlüssen in offener Bauweise überflüssis zu machen, ist nach einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung ein Verfahren vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß von dem runden Preßschacht aus, der später zu einem Kontrollschacht umgebaut
wird durch das Ausbilden von zusammenlaufenden rohrförmigen oder muldenförmigen
Leitungsführungen, zu den einzelnen Hausparzellen oder Häusern Rohrleitungen vorgepreßt
werden. Die Hausanschlüsse werden also unterirdisch vom später als Kontrollschacht
dienenden Preßschacht aus sternförmig vorgetrieben.
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Die Preßvorrichtung wird dazu nach dem Abschluß eines Vortriebsvorganges
in die neue Richtung gedreht, und
es kann weiter gearbeitet werden.
Auf diese Weise ist auch ein unterirdisches Einbringen von Hausanschlüssen sehr
wirtschaftlich.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
sich die Preßvorrichtung mittels einer an die Form des Preßschachtes angepaßten
Preßwand an der der Vortriebsseite gegenüberliegenden Wand des Preßschachtes abstützt.
Mit Hilfe der Preßwand stützt sich der Rahmen besonders großflächig immer in voller
Fläche an der Wand des Preßschachtes ab.
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Es ergibt sich also eine gute Preßdruckverteilung.
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Eine besonders günstige Ausbildung eines als Kontrollschacht verwendbaren
Preßschachtes ergibt sich dann, wenn der Preßschacht und die Preßwand im Querschnitt
rund ausgebildet sind. Bei einem Durchmesser von ca. 2 m läßt sich der Preßschacht
dann nämlich aus aufeinander gestapelten Betonringen aufbauen, die serienmäßig in
Zulieferwerken hergestellt werden und sich dann später als Kontrollschächte eignen.
Solche Schächte können ohne Rammarbeiten abgesenkt werden.
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Beim Kanalbau gibt es also keinen Rammlärm und auch keine Rammschäden.
Wegen des kleinen Preßschachtdurchmessers werden auch kleine Produktrohrlängen von
nur ca. 1 m eingesetzt. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Produktrohre
leicht zu handhaben sind und auch eine Kurvenfahrt in Betracht kommt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
sich die auf dem Rahmen verschieblich geführte Druckbrücke über die Preßvorrichtung
an einer hydraulischen Stützvorrichtung mit in den Rahmen ein-und ausfahrbaren Stützbolzen
abstützt. Die Stützbolzen
sind dabei automatisch einzieh- und ausfahrbar.
Die Preßvorrichtung verkürzt sich nach dem Einziehen und vor dem Ausfahren selbsttätig
um das Lochmaß in dem Vorschubrahmen. Damit arbeitet sich die Vorschubvorrichtung
im Krebsgang selbsttätig innerhalb des Rahmens von Loch zu Loch um das Lochabstandsmaß
vor, bis eine ganze Rohrlänge in den zu durchstoßenden Boden eingefahren ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
auf den vorgepreßten Produktrohren ein Zählrad abrollt, das die Vortriebsweglänge
mißt.
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Dies ist bedeutsam, wenn sich beispielsweise vor der Schürfscheibe
ein Widerstand, beispielsweise ein unüberwindlicher Stein, befindet. Weiterhin eignet
sich diese Weglängenmessung zum Festlegen der Vortriebsweglängen, bei denen eine
Kurskorrektur durchgeführt werden soll.
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Es hat sich beim Vortreiben von Rohren in den Boden gezeigt, daß das
vorgetriebene Rohr nicht nur seine Richtung verändern kann, zuweilen auch verrollt.
Dieses Verrollen kann die Verbindungen zwischen den einzelnen Rohren, die ja nur
durch gegenseitigen Andruck zustande kommen, beschädigen. Nach einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß außerhalb des Mantels von Steuerkopf und
Nachläufer ein Steuerflügel vorgesehen ist, der aus der Vorschubrichtung heraus
um einen bestimmten Anstellwinkel verstellbar ist, womit der Steuerflügel einem
Verrollen entgegenwirkt. Dieser Steuerflügel, der vorzugsweise an der Mantelsohle
angeordnet ist, ist mittels eines hydraulischen Stellzylinders derart verstellbar,
der sich im Steuerkopf oder Nachläufer befindet.
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Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit
einer Druckbrücke, einem Steuerkopf und Nachläufer sowie einem auf den Nachläufer
folgenden Produktrohr innerhalb eines als Hauptpreßstation dienenden Preßschachtes,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1, nur zur Hälfte geschnitten,
und eine Sicht von oben in den Preßschacht hinein, Fig 3 eine schaubildliche Darstellung
einer ein Verrollen verhindernden Vorrichtung, Fig. 4 anhand eines Lageplanes das
Verfahren zum Vorpressen von Sammlern und Hausanschlußleitungen eines Kanalsystems
von einem Kontrollschacht aus mittels einer Rohrvortriebsvorrichtung, die in einem
als Preßschacht eingesetzten Kontrollschachtes arbeitet.
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Eine zum Vorpressen dienende Rohrvortriebsvorrichtung 1 nach Fig.
1, die für Rohrnennweiten von ca. 250 bis 400 mm ausgelegt ist, befindet sich innerhalb
eines Preßschachtes 3 im Erdboden 5. Der Grund des Preßschachtes 3, der einen Durchmesser
von ca. 2 m aufweist, wird von einer Platte 7 gebildet. Die Wand 8 des Preßschachtes
ist zylinderförmig und besteht aus einzelnen Betonringen 8a, die übereinander gestapelt
in das Erdreich abgesenkt sind.
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Dieser Preßschacht 3 mit seiner Wand 8 ist so ausgebildet, daß er
nach Abschluß der Vorpreßarbeiten zwischen dem Preßschacht und einem nachfolgenden
Ziel~
schacht als Kontrollschacht weiter nutzbar ist. Die Wandung
8 des Preßschachtes 3 ist also eine verlorene Wandung, die einmal in den Boden eingebracht
wird und dann im Boden verbleibt, womit dann der Nutzungszweck Preßschacht übergeht
in den Nutzungszweck Kontrol 1 schacht.
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Auf der Platte 7 ruht ein Rahmen 9, der parallel zu-und im Abstand
voneinander Lochleisten 11 trägt (Fig. 2). Der Rahmen 9 läßt sich an der Platte
7 mit Hilfe von Stellschrauben 13 höhenmäßig einnivellieren.
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Eine Festsetzung der Vorschubrichtung erfolgt an der Vorderseite mit.
weiteren Stellschrauben 15, die gegen die Schachtwand' 8 drücken (Fig. 2). Beim
Vorpressen der Produktrohre 37 wird eine sichere und zuverlässige Abstützung 19
an der Schachtwand 8 benötigt. Hierzu ist eine Preßwand 20 vorgesehen, die an die
Rundung der Schachtwand 8 angepaßt ist. Die Preßwand, die etwa ein Viertel, vorzugsweise
mehr, der Schachtwandrundung umspannt, erfährt an der Schachtwand 8 eine sichere
Abstützung.
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Die parallelen Leisten 11 sind mit gleich ausgebildeten, in gleicher
Höhe und nebeneinanderliegenden Löchern 21 versehen. Die beiden Lochreihen erstrecken
sich in Vortriebsrichtung. In die Löcher 21 sind Stützbolzen 23 einfahrbar mit Hilfe
von hydraulischen Stellvorrichtungen 25. Die Durchbrüche 21 sind in Fig. 1 und in
Fig. 2 auf der unteren Seite gestrichelt angedeutet.
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Auf dem Rahmen 9 ist zwischen den Leisten 11 eine Druckbrücke 27 verroll-
oder verschiebbar gelagert.
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An dieser Druckbrücke sind in Vorschubrichtung
arbeitende
Preßvorrichtungen 29 angeordnet. Die hydraulisch betätigten Preßbolzen 31 sind mit
der hydraulischen Stellvorrichtung 25 verbunden, die quer zur Vorschubrichtung arbeitet
und die Stützbolzen in die Löcher 21 nach außen einfährt oder nach innen einzieht.
Auch diese quer zur Vorschubrichtung arbeitende Stellvorrichtung 25 ist am Grundrahmen
11 verrollbar.
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Zur Erzeugung eines Vorschubes werden die Stützbolzen 23 zunächst
in die rechts und links gelegenen Löcher 21 eingefahren. Die in Vorschubrichtung
arbeitenden Preßvorrichtungen 29 drücken dann gegenüber der abgestützten Stellvorrichtung
25 die Druckbrücke 27 nach vorn, und zwar um einen Lochabstand, ca. 150 mm. Ist
der Abstand a erreicht, dann fahren die Stützbolzen 23 automatisch ein. Die Preßbolzen
31 werden daraufhin automatisch in Vorschubrichtung um den Abstand a eingezogen.
Nun fahren die Stützbolzen 23 wieder automatisch aus, und der Vortriebsvorgang geht,
nach Art eines Krebsganges sich wiederholend, weiter, bis eine volle Rohrlänge vorgetrieben
ist.
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Die Druckbrücke 27 ist mit einer Vorschubplatte 33 ausgerüstet, die
entweder unmittelbar gegen einen Nachläufer 35 oder gegen ein bereits zwischengesetztes
Produktenrohr 37 von beispielsweise 1 m Länge und 250 bis 400 mm Nennweite drückt.
Bei der Darstellung nach den Fig 1 und 2 drückt die Platte 33 das Produktenrohr
37, beispielsweise ein Kanalrohr, gegen den Nachläufer 35, wobei dieser dann wieder
gegen einen Steuerkopf 38 drückt, der an seiner Schneidkante 39 mit Hilfe einer
Schürfscheibe 41 das anstehende Bodenmaterial abträgt.
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Der Nachläufer 35 ist über drei auf den Umfang verteilte Steuerpressen
43 mit dem Steuerkopf 38 verbunden. Die Arbeits- und Vorschubrichtung des Steuerkopfes
38 läßt sich über die Steuerpressen 43 korrigieren.
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Die Schürfscheibe 41 sitzt auf einer Antriebswelle 45, die durch den
Steuerkopf 38 den Nachläufer 35 und das Produktenrohr 37 zur Druckbrücke 27 geführt
ist.
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Auf dieser befindet sich ein Antriebsmotor 47, der über ein Getriebe
49 die Antriebswelle 45 antreibt.
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Um die Antriebswelle 45 wendelt sich unter Ausbildung einer Förderschnecke
eine schneckenförmige Schaufelfläche 51, die sich von der Schürfscheibe 41 bis zur
Vorschubplatte 33 erstreckt. Das von der Schürfscheibe abgetragene Bodenmaterial
wird dadurch durch die Rohranordnung 38, 35, 37 hindurch in den Preßschacht 3 gefördert.
Um das zu fördernde Bodenmaterial im Bereich der Schaufelfläche 51 zu halten, ist
diese von einem Leitrohr 53 umgeben. Das Leitrohr 53 schließt im Steuerkopf 38 an
eine trichterförmige Querwand 55 an, die im Bereich der Steuerkopfscheibenkante
39 den Steuerkopfmantel 57 erreicht.
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Das Leitrohr 53 und die Antriebswelle 45 der Schaufelfläche 51 sind
teilbar und zusammensetzbar in den Stoßbereichen 59 der Rohre, und zwar immer zwischen
Produktenrohr und Produktenrohr oder zwischen Produktenrohr und Nachläufer 53. Es
werden für nachrückende Produktenrohre 37 entsprechend der Produktenrohrlänge von
ca. 1 m Leitrohrlängen von ca. 1 m sowie Antriebswellenrohrlängen von ca. 1 m bereitgehalten.
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Die Einhaltung der Soll-Vorschubrichtung wird mit Hilfe eines Laserstrahles
61 gesichert. Dieser Laserstrahl geht von einem Lasergerät 63 aus und trifft auf
eine elektronische Zieltafel 65, die sich im Nachläufer 35 befindet. Der Laserstrahl
61 verläuft damit von der rückwärtigen Preßwand 67 durch den ganzen Rohrstrang hindurch
bis zur Zieltafel 65.
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Diese braucht sich nicht unbedingt im Nachläufer 35 zu befinden. Es
ist auch möglich, sie in dem Steuerkopf anzuordnen. Die von dem Laserstrahl in der
Zieltafel 65 ermittelten Koordinaten des Lichtpunktes zeigen exakt die Abweichung
des Rohrstranges von der Sollachse an. Die Koordinaten werden auf ein digitales
Anzeigegerät indem Preßschacht 3 übertragen. Gleichzeitig werden die festgestellten
Koordinaten in einen Rechner eingespeist und in Steuerbefehle umgesetzt.
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Die Steuerbefehle werden auf drei Steuerpressen 43 übertragen und
in bestimmte Hublängen der Steuerpressen 43 umgesetzt. Die Hublängen der Steuerpressen
werden über elektronische Wegaufnehmer digital angezeigt und kontrolliert.
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Die vorgepreßte Rohrlänge wird mit Hilfe eines Zählrades 71 gemessen,
das auf dem Nachläufer 35 oder dem Produktenrohr 37 abrollt. Das Zählrad ist dazu
an der Vorderseite 73 der Schachtwand 8 angeordnet. Die gemessenen Werte werden
ebenfalls digital an einer Anzeigetafel angezeigt. Die gemessene Wegstrecke dient
dazu, jederzeit die Lage des Steuerkopf es 38 im Boden 5 feststellen zu können.
Gleichzeitig dient sie dem Einleiten von Steuerkorrekturen. Je nach den Bodenverhältnissen
ist es möglich, die Steuerkorrekturen in Intervallen von 10 cm bis 1 m abzurufen.
Das bedeutet, daß nach Weglängen von 10, 20, 30 cm usw. je
nach
den Bodenverhältnissen die Steuerkorrekturen vorgenommen werden.
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Während des Betriebes kann es sein, daß der Steuerkopf 38 beim Vorpressen
verrollt. Um diesem Verrollen entgegenzuwirken, ist am Nachläufer 35 eine Verrollkorrektur-Einrichtung
75 vorgesehen, deren wesentlicher Bestandteil ein langgestreckter, geradliniger
Steuerflügel 77 ist. Der Steuerflügel 77 hat vorn eine Zuspitzung 79. Auf die Innenwand
81 des Nachläufers 35 ist im Bereich seiner Sohle eine Führungsbuchse 83 aufgeschweißt,
durch die ein stabförmiger Träger 85 des Steuerflügels 77 hindurchgreift. Innerhalb
des Nachläufers ist der Träger 85 an einen einarmigen Hebel 87 angesetzt, der um
den Träger 85 drehen kann.
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Am freien Schenkelende 89 des Hebels 87 greift ein Stellarm 91 eines
hydraulischen Stellzylinders 93 an.
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Solange keine Verrollung auftritt, verläuft die Längsachse 95 des
Steuerflügels 77 parallel zur Vortriebsrichtung 97. Tritt jedoch eine Verrollung
auf, dann wird sie zunächst in der Zieltafel festgestellt mit Hilfe eines nicht
näher erläuterten, in der Zieltafel angeordneten Korrekturgerätes. Dieses Korrekturgerät
mißt die Verrollung des Steuerkopf es 38 um die Rohrachse im Bereich von + 150.
Die Verrollung wird in dem Preßschacht 3 digital angezeigt. Tritt eine Verrollung
auf, dann wird der Steuerflügel 77 mit Hilfe der hydraulischen Stellvorrichtung
93 verstellt um einen bestimmten Winkel gegenüber der Soll-Vortriebsrichtung 95.
Es entsteht damit eine Zwangsführung des Steuerkopfes 38 um die Rohrachse 97, so
daß sich der Steuerkopf 35 bei weiterem Vorpressen langsam wieder in die Soll-Lage
zurückdreht.
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Fig. 4 zeigt einen Straßenabschnitt mit der Fahrbahn 101 in der Mitte
und Hausplätzen am Straßenrand 103. In diesem Straßenabschnitt werden eine Sammlerleitung
105 und Hausanschlußleitungen 107 verlegt, die zum Sammler 105 führen. Die Arbeiten
werden begonnen mit dem Absenken von Betonringen 8a zur Bildung des Kontrollschachtes
3, der aber während der Bauarbeiten zunächst als Preßschacht 3 eingesetzt wird.
Der Kontrollschacht ist rund und hat einen Durchmesser von ca. 2 m.
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In den Preßschacht 3 wird die Rohrvortriebsvorrichtung 1 hinabgelassen.
In dem Preßschacht 3 findet sie dabei so viel Platz, daß sie in Richtung der Pfeile
109, 111 drehbar und ausrichtbar ist. Ist eine Ausrichtung erfolgt, dann werden
die Preßwand 20 und die vorderen Stützen 15 ausgefahren und gegen die Schachtwand
8 gedrückt.
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Die gestrichelt dargestellte Sammlerleitung 105 mitten in der Straßenfahrbahn
101 ist bereits durch unterirdisches Vortreiben fertiggestellt. Nun wird damit begonnen,
vom Preßschacht 3 aus Hausanschlußleitungen 107 vorzupressen. Die Vorpreßrichtungen
zu den Hauskontrollschächten 113 sind durch Pfeile angegeben.
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Die Rohrvortriebsvorrichtung 1 wird nun in Richtung des einen Hauskontrollschachtes
113 gedreht und wieder festgelegt. Es beginnt das Vorpressen; ein Teil des Stranges
ist in Fig. 4 bereits vorgepreßt. Entsprechend wird bei den übrigen Hausanschlußleitungen
107 verfahren.
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Für eine Mehrzahl von Leitungen in einem Straßenzug
ist
im Straßenraum also nur das Absenken und Betreiben eines einzigen Schachtes notwendig.
Wegen der konzentrierten Baustelleneinrichtung wird der Verkehr nur wenig behindert.
Die Arbeitszeit wird stark reduziert, weil nur ein Schacht gebaut zu werden braucht,
der später als Kontrollschacht dient. Die Straßenoberfläche wird nur im Bereich
des zu bauenden Schachtes aufgerissen. Nur in größerem Abstand sind solche Kontrollschächte
nötig. Die Reparaturkosten an der Straßendecke nach Abschluß der Arbeiten werden
reduziert; da Reparaturen meist deutliche Spuren hinterlassen, bleibt das Bild der
Straßenoberfläche bei Anwendung des Verfahrens nahezu unverändert.