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Verfahren und Vorrichtuitg zur Hnrstell«zng unterirdischer Rohr-
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leitungen, insbesondere für den Tiefbau Die Erfindung betrifft ein
Verfahren und eine Vorrichtung entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und
11.
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Ix Tiefbau werden unterirdische Rohrleitungen für die Wasser-, Gas-
und Fernwärmeversorgung od. dgl. häufig mit 80 kleinen Querschnitten ausgeführt,
daß diese nicht begeh bar sind. Daher sind bereits Vorrichtungen bekannt (Wirth-Technische
Beschreibung des Rohrvortriebssystems HBG 700, Typ 1), die sich selbsttätig, d.h.
ohne Mitführung einer Bedienungsperson durch das Erdreich arbeiten. Das Bedienungspersonal
hat dabei lediglich die Aufgabe, von einer am Anfang der Durchbohrung ausgebildeten
Preßgrube aus ein die Abbaueinheit führendes Arbeitsrohr in Richtung der entstehenden
Durchbohrung vorzuschieben und dem Arbeitsrohr weitere, der Abstützung dienende
Rohre oder Rohrelemente nachzuschieben.
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Das Einbringen der Rohrelemente in die im wesentlichen horizontalen
Durchbohrungen bereitet beträchtliche Schwierigkeiten. Um zu vermeiden, daß sich
das über der herzustellenden Rohrleitung befindliche Erdreich senkt, was insbesondere
bei der Herstellung von Rohrleitungen unter Straßen, d.h. unter dem fließenden Verkehr,
oder unter bebautem Gelände vermieden werden muß, werden die Durchbohrungen in der
Regel mit einem Querschnitt gebohrt, der dem Querschnitt der Rohrelenente in etwa
entspricht. Dadurch ergeben sich beim Vortreiben der Rohrelemente beträchtliche
Reibungskräfte, die einerseits durch die normale Reibung der Rohrwandungen an der
Durchbohrungswand, andererseits durch die Auflast des über den Rohrelementen
befindlichen
Erdreichs bedingt sind. Ublicherweise wird davon ausgegangen, daß pro Quadratmeter
Rohrwand eine Preßkraft von ca. einer Tonne für die am Anfang der Durchbohrung in
einer Preßgrube angeordnete Vortriebseinheit benötigt wird. Bei der Verlegung von
Rohren mit einem Außendurchmesser von beispielsweise 870 mm werden pro laufendem
Meter Rohr somit ca. 2,7 Tonnen Preßkraft benötigt, was auf einer Gesamtlänge von
100 m Rohrleitung etwa 270 Tonnen ergibt. Diesem Druck müssen die eingebrachten
Rohre, insbesondere die am Ende der Rohrleitung befindlichen Rohrelemente während
des Verlegens standhalten können. Aus diesem Grund werden zur Herstellung von Rohrleitungen
dieser Art in der Regel kostspielige Rohre aus Stahlbeton oder durch Glasfasern
verstärkten Kunststoffen verwendet, obwohl diese Rohre nach dem Verlegen nur eine
vergleichsweise kleine Druckfestigkeit aufweisen brauchen. Abgesehen davon lassen
sich auf diese Art wegen der hohen erforderlichen Preßkräfte ohnehin nur Rohrleitungen
von maximal etwa 100 m Länge herstellen, während bei der Herstellung längerer Rohrleitungen
alle ca. 50 bis 100 m sog.
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Zwischenpreßstationen eingerichtet werden müssen. Dies ist bei Arbeiten
unter fließendem Verkehr, unter bebauten Grundstücken od. dgl. mit erheblichen Zusatzkosten
verbunden und führt bei der Herstellung von Rohrleitungen mit nicht begehbaren Querschnitten
zu praktisch kaum lösbaren Problemen.
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Zusammengefaßt kann daher festgestellt werden, daß das Verlegen unterirdischer
Rohrleitungen bisher nicht wirtschaftlich durchgeführt werden kann, weil außer teuren
Rohrmaterialien große Preßkräfte und daher entsprechend große und aufwendige Hydraulikpressen
bzw. Preßgruben für deren Montage benötigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung
der eingangs bezeichneten Art dahingehend weiterzubilden, daß die dem Arbeitsrohr
nachzuschiebenden Rohrelemente erheblich kleineren Belastungen ausgesetzt werden
und daher nicht nur preisgünstigere Rohre, sondern auch preisgünstige Vortriebseinheiten
in Verbindung mit
kleineren Preßgruben verwendet werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind ein Verfahren nach den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 11 vorgesehen.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die in die Durchbohrungen
eingebrachten Rohrelemente einen kleineren Querschnitt als die Durchbohrungen aufweisen.
Daher ist im wesentlichen nur die Reibung des denselben Querschnitt wie die Durchbohrungen
aufweisenden Arbeitsrohrs zu berücksichtigen, da die Rohrelemente zumindest teilweise
freiliegen und das fließfähige Medium in den übrigen Bereichen eine erhebliche Reduzierung
der Reibkräfte zur Folge hat. Hinzukommt, daß durch Wahl der spezifischen Dichten
des Mediums und/oder des Materials der Rohrelemente und/ oder der Dimensionen der
Rohrelemente dafür gesorgt werden kann, daß diese im fließfähigen Medium schwimmen,
schweben oder absinken. In jedem Fall wird das Gewicht der Rohre und daher auch
die Reibkraft durch die Auftriebskraft des Mediums reduziert, so daß keine großen
Kräfte zu überwinden. sind, um die Rohrelemente in der Durchbohrung vorzutreiben.
Schließlich kann ein Absetzen oder auch Heben des über der Durchbohrung befindlichen
Erdreichs dadurch verhindert werden, daß der Hohlraum zwischen den Rohrelementen
und der Wand der Durchbohrungen mit einer Abdichthülle abgedichtet und das Medium
in dem Zwischenraum unter einem vorausberechneten Druck gehalten wird.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden
Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen
Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig. 2 bis
4 Horizontalschnitte durch die Vorrichtung nach Fig. 1 bei unterschiedlichen Stellungen
der Vortriebseinheit; und Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 2.
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Nach Fig. 1 und 2 enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung
unterirdischer Rohrleitungen ein in Richtung einer entstehenden Durchbohrung 1 vorschiebbares,
eine Abbaueinheit 2 tragendes Arbeitsrohr 3. Die an sich beliebig gestaltete, vorzugsweise
entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 34 23 842 ausgebildete Abbaueinheit
2 wird von einem im Arbeitsrohr 3 angeordneten, nicht näher dargestellten Antrieb
derart angetrieben, daß die hergestellte Durchbohrung 1 einen dem Außenquerschnitt
des Arbeitsrohrs 3 genau entsprechenden Innenquerschnitt aufweist. Dem Arbeitsrohr
3 werden nacheinander mehrere Rohrelemente 4 nachgeschoben, deren Außenquerschnitte
kleiner als die Außenquerschnitte des Arbeitsrohrs 3 sind, so daß zwischen der Wand
der Durchbohrung 1 und dem Außenmantel der Rohrelemente 4 jeweils ein Hohlraum 5
entsteht. Bei zylindrischen Rohren, die in der nachfolgenden Beschreibung vorausgesetzt
werden, beträgt die Durchmesserdifferenz beispielsweise einige Zentimeter.
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Die Stirnseiten der Rohrelemente 4 sind nach Art von Muffen ausgebildet.
Beispielsweise weist jedes Rohrelement 4 am einen Ende einen Abschnitt 6 mit einem
vergrößerten Innenquerschnitt und am anderen Ende einen Abschnitt 7 mit entsprechend
verringertem Außenq rschnitt auf, so daß die Abschnitte 6 und 7 aufeinander folgender
Rohrelemente 4 jeweils muffenartig ineinander gesteckt und dadurch die zwischen
diesen entstehenden Stoßfugen weitgehend abgedichtet werden können.
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Am rückseitigen Ende des Arbeitsrohrs 3 ist ein Stahlring 8 befestigt,
dessen Außenquerschnitt dem Außenquerschnitt der Rohrelemente 4 entspricht und der
an seinem Hinterende einen Abschnitt 9 aufweist, dessen Innenquerschnitt dem Außenquerschnitt
der Abschnitte 7 der Rohrelemente 4 entspricht, so
daß das erste
dem Arbeitsrohr 3 folgende Rohrelement 4 muffenartig in den Stahlring 8 gesteckt
werden kann, um auch die zwischen diesen gebildete Stoßfuge abzudichten.
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Zum Vortreiben des Arbeitsrohrs 3 und der nachfolgenden Rohrelemente
4 ist eine Vortriebseinheit 10 vorgesehen, die in einer am Anfang der Durchbohrung
1 errichteten Preßgrube 11 angeordnet ist. An der die Querbohrung 1 umgebenden Wand
12 der Preßgrube 11 ist ein Schleusenring 13 mit einer mittleren Öffnung dicht befestigt
die zur Durchbohrung 1 koaxial angeordnet ist und Adenseiben huerschnitt wie diese
aufweist. In die Wandung dieser Öffnung ist eine kreisringförmige Nut 14 (Fig. 3)
geschnitten, in die ein Dichtungsring 15 eingelegt ist, der sich an den Außenmantel
des jeweils letzten in die Durchbohrung 1 geschobenen Rohrelements 4 anlegt und
dadurch den Hohlraum 5 nach außen flüssigkeitsdicht abdichtet. Nach vorn bzw.
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innen ist der Hohlraum 5 durch das Arbeitsrohr 3 abgedichtet.
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In Achsrichtung hinter dem Schleusenring 13 ist ein zweiter, mit ihm
koaxialer Schleusenring 16 angeordnet, der ebenfalls eine denselben Querschnitt
wie die Durchbohrung ;.aufySisende mittlere Öffnung, eine kreisringförmige Nut 17
g d einen in diese eingelegten Dichtungsring 18 aufweist. Die beiden Schleusenringe
13 und 16 sind durch einen flüssigkeitsdichten Balg 19 miteinander verbunden und
bilden eine Schleuse.
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Der Schleusenring 16 ist an -der Vortriebseinheit 10 befestigt, die
beispielsweise zwei Zylinder/Kolben-Anordnungen 20 aufweist, deren Zylinder an der
der Durchbohrung gegenüberliegenden Wand der Preßgrube 11 abgestützt und deren Kolbenstangen
21 mit einem radial äußeren Teil des Schleusenrings 16 verbunden sind. kn einem
radial innen liegenden Teil des Schleusenrings 16 sind zwei Zahnstangen 22 befestigt.
Diese stehen mit zwei Zahnrädern 23 im Eingriff, die mittels einer Freilaufkupplung
an einer Brücke 24 derart drehbar befestigt sind, daß sie bei Bewegung der Zahnstangen
22 in Richtung von Pfeilen v (Fig. 2) stillstehen, bei entgegengesetzter Bewegung
der Zahnstangen
22 in Richtung von Pfeilen w (Fig. 3) dagegen
drehen.
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Die Brücke 24 weist an ihrer Vorderseite ein Teil 25 auf, das genau
in die Abschnitte 6 der Rohrelemente 4 paßt.
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Der Schleusenring 13 ist mit einer radial durchgehenden Bohrung 27
(Fig. 1) versehen, die über eine Leitung 28 an einen Auslaß eines Vorratsbehälters
29 angeschlossen ist. Aus diesem Vorratsbehälter 29 kann mittels Schwerkraft ein
fließfähiges Medium 30, z.B. Wasser, in den Hohlraum 5 gedrückt werden.
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Die Dichtringe 15,18 bestehen, um ihren Verschleiß zu verringern,
vorzugsweise aus durch ein Gas oder eine Flüssigkeit aufblasbaren Schläuchen, die
über Steuerleitungen 31,32 (Fig. 2) an eine pneumatische oder hydraulische Steuervorrichtung
33 angeschlossen sind und mittels dieser wahlweise aufgeblasen und damit dichtend
an die Rohrelemente 4 angelegt oder zusammengezogen werden können, um ein leichtes
und verschleißfreies Durchschieben der Rohrelemente 4 zu ermöglichen.
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In der Wand des Arbeitsrohrs 3 ist ein Magazin 35 in Form einer zylindrischen
Ausnehmung 35 ausgebildet. Dieses Magazin 35 kann sich über einen größeren Teil
der Länge des Arbeitsrohrs 3 erstrecken und ist auf der Seite der Abbaueinheit 2
durch die Wand des Arbeitsrohrs verschlossen. Das Magazin wird durch einen inneren,
zylindrischen Wandabschnitt 36 und einen äußeren zylindrischen Wandabschnitt 37
gebildet. Dabei ist der innere Wandabschnitt 36 mit dem Stahlring 8 verbunden, während
der äußere Wandabschnitt 37 kürzer als der innere Wandabschnitt 36 ist und dadurch
zwischen dem Stahlring 8 und dem Wandabschnitt 37 einen ringförmigen Austrittsspalt
38 frei läßt.
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Das Magazin 35 dient zur Aufnahme einer Abdichthülle 40, die in balgartig
gefalteter Form in das Magazin eingelegt wird.
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Dabei wird ein vorderer Endabschnitt 41 der Abdichthülle 40 umgefaltet,
längs des Wandabschnitts 37 zurückgeführt und dann mit seinem Ende beispielsweise
nahe dem Ringspalt 38
am äußeren Wandabschnitt 37 befestigt. Das
andere Ende der Abdichthülle 40 ragt dagegen aus dem Ringspalt 38 ins Freie und
kann dazu verwendet werden, die Abdichthülle 40 nach und nach aus dem Magazin 35
herauszuziehen.
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Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst
das Arbeit srohr 3 in der Preßgrube 11 derart in Stellung gebracht, daß sein Vorderende
an der zu durchbohrenden Wand der Preßgrube anliegt und die Achse des Arbeitsrohrs
3 mit der Achse der herzustellenden Durchbohrung 1 übereinstimmt.
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Sodann wird die Abbaueinheit 2 eingeschaltet, die beispielsweise einen
Teilschnitt-Fräskopf aufweist, der das in seinem Wirkungsbereich befindliche Material
ablöst. Durch geeignete Steuerungen wird das Abbauwerkzeug dann so in X-, Y- und
Z-Richtung bewegt, daß ein Bohrloch mit allmählich größer werdendem Querschnitt
entsteht. Das dabei abgelöste Material kann gleichzeitig mit an sich bekannten Mitteln
von der momentanen Ortsbrust entfernt und beispielsweise in die Preßgrube transportiert
werden.
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Sobald ein ausreichend langer Abschnitt der Durchbohrung 1 fertiggestellt
ist, wird das Arbeitsrohr 3 in diesen Abschnitt vorgeschoben, wobei gleichzeitig
die Abbaueinheit 2 in das Vorderende des Arbeitsrohrs 3 zurückgezogen werden kann.
Zum Vortreiben des Arbeitsrohrs 3 wird zunächst das Teil 25 der Brücke 24 auf dessen
rückwärtiges Ende aufgeschoben. Danach wird der Schleusenring 16 durch entsprechende
Beaufschlagung der Zylinder/Kolben-Anordnungen 20 vorgetrieben. Da in dieser Bewegungsrichtung
der Freilauf der Zahnräder 23 gesperrt ist, wird die Brücke 24 von den Zahnstangen
22 mit demselben Hub vorgetrieben. Die Bewegung erfolgt in Richtung der Pfeile v
in Fig. 2. Der maximale Hub ist durch die Länge des Balgs 18 bzw. den Abstand der
Schleusenringe 13 und 16 gegeben (Fig. 3).
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Sobald der Balg 19 vollständig zusammengedrückt ist, wird der Schleusenring
16 in entgegengesetzter Richtung (Pfeile w in Fig. 3) zurückbewegt. Dabei drehen
sich die Zahnräder 23 aufgrund ihrer Freilaufkupplung frei durch, d.h. die Brücke
24 verbleibt in ihrer beim vorherigen Hub erreichten Stellung.
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Nachdem ein weiterer Abschnitt der Durchbohrung 1 gebohrt ist, wird
das Arbeitsrohr 3 um einen weiteren Hub vorgetrieben, indem wiederum der Schleusenring
16 in Richtung des Schleusenrings 13 bewegt wird. Diese schrittweise Arbeit wird
fortgesetzt, bis sich die Brücke 24 entsprechend Fig. 4 dem Schleusenring 16 vollständig
angenähert hat. Es kann dann noch ein weiterer Vorwärtshub in Richtung der Pfeile
x vorgenommen werden.
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Nach Durchführung des letzten Vorwärtshubs wird die in nicht näher
dargestellten Führungen verschiebbar gelagerte Brücke 24 in ihre Ausgangsstellung
nahe der hinteren Wand der Preßgrube 11 zurückbefördert, ein Rohrelement 4 an das
Arbeitsrohr 3 angekoppelt und dann das Teil 25 in dem freien Ende des Rohrelements
4 angeordnet. Hinsichtlich des Vortriebs schließen sich nun dieselben Arbeitsschritte
an, wie sie oben in Verbindung mit dem Arbeitsrohr 3 beschrieben wurden.
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Bevor das erste Rohrelement 4 mit dem Arbeitsrohr 3 gekoppelt wird,
wird das aus dem Ringspalt 38 herausragende Ende der Abdichthülle 40 in nicht näher
dargestellter Weise am ortsfesten Schleusenring 13 befestigt (vgl. Bezugszeichen
42 in Fig. 3). Dies hat zur Folge, daß beim späteren weiteren Vortreiben des Arbeitsrohrs
3 die Abdichthülle 40 allmählich aus dem Magazin herausgezogen und um den Außenmantel
der nachfolgenden Rohrelemente 4 gelegt wird. Mit anderen Worten werden die Rohrelemente
4 jeweils innerhalb der Abdichthülle 40 vorgetrieben, so daß diese zwischen den
Außenmänteln der Rohrelemente 4 und der Wand der Durchbohrung 1 zu liegen kommt.
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Während die Steuervorrichtung 33 beim Vortreiben des Arbeitsrohrs3
so geschaltet ist, daß beide Dichtungsringe 15 und 18 entlastet sind, wird vor dem
Vortreiben des ersten Rohrelements 4 zunächst der Leitung 32 Druck zugeführt, so
daß sich der Dichtungsring 18 mit Luft oder Wasser od. dgl. füllt und dadurch dicht
an die Mantelfläche des ersten Rohrelements 4 anlegt. Anschließend wird mittels
eines in die Leitung 28 geschal-
(Fig. 1) teten Ventils 43 od.
dgl./das fließfähige Medium 30 freigegeben, das nun durch die Bohrung 27 in den
Hohlraum 5 strömt, der innen von dem Rohr element 4 und außen von der Abdichthülle
40 begrenzt wird. Der Druck des Mediums 30 kann durch die Höhenlage des Vorratsbehälters
29 oder sonstwie vorgewählt werden.
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Während der ersten Vortriebsbewegung des Rohrelements 4 bleibt die
Leitung 32 unter Druck, die Leitung 31 dagegen entlastet.
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Dadurch kann das Rohrelement 4 lose durch den Dichtungsring 15 gleiten,
während gleichzeitig der Dichtungsring 18 fest gegen das Rohrelement 4 gedrückt
bleibt, mit diesem vorgetrieben wird und dadurch zusammen mit dem Balg 18 den Hohlraum
5 nach außen abdichtet. Am Ende des Hubs des Schleusenrings 16 wird der Leitung
31 Druck zugeführt, während die Leitung 32 entlastet wird. Dadurch schließt sich
der Dichtungsring 15 dicht um das Rohrelement 4 unter gleichzeitiger Abdichtung
des Hohlraums 5, während sich der Dichtungsring 18 löst. Der Schleusenring 16 kann
nun entsprechend der obigen Beschreibung in Richtung der Pfeile w (Fig. 3) zurücktransportiert
werden, ohne daß dabei der Dichtungsring 18 durch Reibung od. dgl. übermäßig belastet
wird. Hat der Schleusenring 16 seine hintere Endstellung erreicht, dann werden wiederum
der Dichtungsring 18 geschlossen und der Dichtungsring 15 geöffnet, so daß das Rohrelement
4 erneut durch den Dichtungsring 15 gleiten kann, ohne diesen übermäßig zu belasten.
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Die beschriebenen Arbeitsschritte werden nun fortgesetzt, bis die
Brücke 24 wieder die Stellung nach Fig. 4 erreicht hat und der letzte Teilhub durchgeführt
ist. Danach wird dann das nächste Rohrelement 4 eingelegt und zusammen mit den bereits
in der Durchbohrung 1 befindlichen anderen Rohrelementen 4 und dem Arbeitsrohr 3
vorgetrieben. Die beschriebenen Arbeitsschritte wiederholen sich so oft, bis die
Durchbohrung 1 fertiggestellt und mit Rohrelementen 4 abgestützt ist. Das Arbeitsrohr
3 wird schließiich durch eine am Ende der Durchbohrung 1 eingerichtete Arbeitsgrube
entnommen.
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Das in den Hohlraum 5 gedrückte Medium verteilt sich in diesem aufgrund
seiner Fließfähigkeit nahezu gleichförmig. Hierdurch wird einerseits die zwischen
den Außenmänteln der Rohrelemente 4 und der Wand der Durchbohrung 1 wirksame Reibung,
die wegen des Vorhandenseins des Hohlraums 5 ohnehin schon kleiner als bei identischen
Querschnitten der Rohrelemente 4 und der Durchbohrung 1 ist, noch weiter vermindert.
Andererseits wird dem Rohr element 4 ein Auftrieb entsprechend der verdrängten Menge
an fließfähigem Medium erteilt, wodurch das Gewicht der Rohrelemente 4 um die Auftriebskraft
verringert und dadurch die Kraft, mit der die Rohrelemente 4 auf ihre Unterlage
drücken, erheblich reduziert wird, so daß die Reibungsverhältnisse noch günstiger
werden. Von der Vortriebseinheit 10 brauchen daher nur vergleichsweise kleine Preßkräfte
aufgebracht werden, um die Rohrelemente 4 in die Durchbohrung 1 zu treiben.
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Um zu vermeiden, daß sich das über der Durchbohrung 1 befindliche
Erdreich aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte der Durchbohrung 1 und der
Rohrelemente 4 absetzt, wird der Druck des fließfähigen Mediums 29 im Hohlraum 5
zweckmäßig so groß gewählt, wie es den örtlichen Verhältnissen entspricht. Bei Bedarf
kann im Einzelfall anhand von Messungen ermittelt werden, wie groß der durch das
Erdreich bewirkte Druck im Bereich der Durchbohrung 1 ist. Es braucht dann lediglich
der Vorratsbehälter 29 in einer entsprechenden Höhe angeordnet und dafür gesorgt
werden, daß der Flüssigkeitsspiegel im Vorratsbehälter 29 im wesentlichen konstant
bleibt, um auch unerwünschte Hebungen des Erdreichs auszuschalten.
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Als Material für die Abdichthülle 40 eignen sich beispielsweise flüssigkeitsdichte
Folien aus Weich-Polyvinylchlorid oder einem mit einer flüssigkeitsdichten Gummierung
versehenen Polyamid-oder Polyestergewebe. Auch vulkanisierte Gummischläuche und
andere faltbare sowie flüssigkeitsdichte Materialien sind brauchbar. An ihrer Außenseite
sind die Abdichthüllen 40 zweckmäßig mit einer Schutzschicht, z.B. einem Vließ,
versehen, um ihr Undichtwerden aufgrund spitzer Steine od. dgl. zu vermeiden.
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Die Schutzschicht kann auch durch Bentonit, Porestakugeln od.
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dgl. gebildet werden und aus einer dritten, separaten Schicht bestehen.
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Nach dem Einbringen aller Rohrelemente 4 in die Durchbohrung 1 wird
der Hohlraum 5 von der am Anfang derselben befindlichen Preßgrube 11 aus mit einem
aushärtbaren Material, z.B. Beton, ausgespritzt, wodurch gleichzeitig das fließfähige
Medium aus dem Hohlraum 5 verdrängt wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß der
Hohlraum 5 mit einem stützenden Material gefüllt wird, so daß sich das darüber befindliche
Erdreich auch auf Dauer nicht setzen kann.
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Während das Arbeitsrohr 3 aus Stahlbeton oder einem mit Glasfasern
verstärkten Kunststoff bestehen sollte, können die Rohrelemente 4 aus preisgünstigen
Materialien, z.B. Rüttelbeton, hergestellt sein, da sie beim Vortrieb weit geringeren
Preßkräften als bisher ausgesetzt sind. Die Kosten für die Rohrelemente lassen sich
dadurch auf ein Viertel der bisherigen Kosten vermindern.
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Die Wirkung der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das in den
Hohlraum 5 eingebrachte Medium einerseits eine Auftriebskraft erzeugt, durch/das
scheinbare Gewicht der Rohrelemente 4 in diesem Medium wesentlich reduziert ist,
während andererseits der Druck des Mediums in Verbindung mit der Abdichthülle 40
die bisher von den Rohrelementen 4 selbst zu bewirkende Abstützung des darüber befindlichen
Erdreichs übernimmt. Bei einem praktischen Beispiel ergeben sich folgende Verhältnisse:
Ein
übliches Betonrohr von einem Meter Länge habe einen Innendurchmesser von 700 mm
und einen Außendurchmesser von 870 mm.
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Bei einer spezifischen Dichte des Beton von 2679 kg/m3 beträgt somit
die Masse eines einen Meter langen Rohrelements 560 kg.
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Die mittlere Dichte eines solchen Rohrelements beträgt 943 kg/m3,
wobei unter mittlerer Dichte der Quotient aus der Masse des Rohrelements und seinem
Außenvolumen verstanden wird. Wird nun als fließfähiges Medium Wasser verwendet,
so ist dessen spezifische Dichte 1000 kg/m3 und damit größer als die mittlere Dichte
des Rohrelements. Dies hätte zur Folge, daß das Rohrelement im Wasser schwimmen
b und daher mit einer relativ kleinen Kraft, entsprechend einer geringfügig kleineren
Masse von 34 kg pro laufendem Meter, gegen die Oberseite der Durchbohrung 1 gedrückt
würde. Wird dagegen dasselbe Rohrelement mit einem Außendurchmesser von ca. 884
mm anstatt 870 mm hergestellt, dann ist seine mittlere Dichte gleich der spezifischen
Dichte des Wassers mit der Folge, daß das Rohrelement im Wasser schwebt, d.h. an
jeder Stelle der Durchbohrung im Gleichgewicht ist.
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Für diesen Fall brauchen die Preßkräfte nur ausreichen, um das Rohrelement
durch das Wasser zu schieben. Erhält dasselbe Rohrelement schließlich einen noch
größeren Außendurchmesser, dann sinkt es im Wasser ab und legt sich entsprechend
seinem verbleibenden, scheinbaren Gewicht auf den Boden der Durchbohrung auf. Auch
die hierbei entstehenden Reibungskräfte sind jedoch erheblich kleiner als die, die
ohne die Anwendung des fließfähigen Mediums auftreten würden. Vorzugsweise wird
den Rohrelementen daher eine mittlere Dichte gegeben, die der spezifischen Dichte
des verwendeten fließfähigen Mediums angenähert ist, was durch entsprechende Wahl
der verwendeten Materialien und/oder der Dimensionen der Rohrelemente leicht erreicht
werden kann.
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Außer Wasser können andere fließfähige Medien verwendet werden.
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Ist die mittlere Dichte der Rohrelemente nicht identisch mit der spezifischen
Dichte des fließfähigen Mediums, dann werden diesem zweckmäßig noch Gleit- oder
Schmiermittel, beispielsweise Bentonit, beigemengt, um dadurch die verbleibende
Reibung möglichst klein zu halten.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt,
das sich auf vielfache Weise abwandeln läßt.
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Dies gilt insbesondere für die beschriebene Vortriebseinheit 10, die
durch jede bekannte Vortriebseinheit ersetzt und bei Bedarf mit einer Schleuse entsprechend
den Teilen 13 bis 19 oder mit irgendeiner anderen Schleuse versehen wird. Die beschriebene
Vortriebseinheit 10 bietet allerdings den Vorteil, daß die Rohrelemente 4 schrittweise
vorgetrieben werden können, indem die Kolbenstangen 21 mehrfach hin- und herbewegt
werden, so daß die Preßgrube verhältnismäßig kurz ausgebildet werden kann. Anstelle
des Vorratsbehälters 29 können andere Vorrichtungen vorgesehen sein, um den erwünschten
oder erforderlichen Druck für das fließfähige Medium zu erzeugen. Schließlich könnte
die Abdichthülle anders als beschrieben im Magazin 35 angeordnet und auch das Magazin
selbst anders ausgebildet werden.
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Die beschriebene Anordnung bietet jedoch den Vorteil, daß das fließfähige
Medium zwischen die Abdichthülle 40 und beide Wandabschnitte 36 und 37 dringen und
dadurch ein Festkleben der Abdichthülle vermieden werden kann.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist schließlich darin zu sehen,
daß trotz reduzierter Preßkraft wesentlich längere Rohrleitungen als bisher hergestellt
werden können.