DE3838537A1

DE3838537A1 - Verfahren zur unterirdischen herstellung und zum ausbau von nichtbegehbaren langgestreckten hohlraeumen mit dem insiturohr

Info

Publication number: DE3838537A1
Application number: DE19883838537
Authority: DE
Inventors: Dietrich Prof Dr Ing Stein; Stanley William Otto Menzel
Original assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Current assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Priority date: 1988-11-14
Filing date: 1988-11-14
Publication date: 1990-06-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von lang gestreckten Hohlräumen, wie Rohrleitungen, in nichtstand festem Gebirge in geschlossener Bauweise, bei dem der Vor trieb über eine gesteuerte Vortriebsmaschine erfolgt und bei dem unmittelbar im Schutze des Schildschwanzes bzw. des Nach läufers der Vortriebsmaschine ein Insiturohr im Wickelverfah ren hergestellt wird, welches die Stützung des aufgefahrenen Hohlraumes übernimmt und nach Abschluß der Bauarbeiten als Schutz- oder endgültiges Produktrohr dient.

Neben der offenen Bauweise, mit ihren bekannten Nachteilen, findet zunehmend die geschlossene oder unterirdische Bauweise Anwendung bei der Neuverlegung und Erneuerung von Ver- und Entsorgungsleitungen.

Letztere basiert im wesentlichen auf dem Prinzip des hydrau lischen Rohrvortriebes. Hierbei werden von einer Startbau grube aus Vortriebsrohre oder Vortriebselemente mittels hy draulisch betätigter Pressen durch den Baugrund bis in eine Zielbaugrube vorgepreßt und dabei der anstehende Boden entwe der verdrängt oder abgebaut. Das Rohr oder Vortriebselement übernimmt dabei gleichzeitig die Aufgabe der Abstützung des Ausbruchraumes gegen das Gebirge.

Probleme stellen bei diesem Verfahren die Vorpreßlänge und Linienführung der Rohrleitung dar. Beide werden eingeschränkt durch die zu überwindende Mantelreibung entlang des Rohr stranges und die exzentrische Belastung der Rohrspiegel bei ungewollten Lageabweichungen oder gewollter Kurvenfahrt. Probleme stellen auch die Startbaugruben dar. Sie sind geome trisch und konstruktiv so zu gestalten, daß sie die zur Erzeugung der erforderlichen Vorpreßkraft notwendige Haupt preßstation und das Widerlager aufnehmen und, daß die Vor preßkräfte schadlos über den Verbau in den Baugrund abge leitet werden. Daraus resultieren relativ große Abmessungen, ein kostenaufwendiger Verbau und, je nach Lage im Straßen körper, teilweise erhebliche Störungen für den Straßenver kehr.

In der PS-DE 33 17 025 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum unterirdischen Herstellen nichtbegehbarer Kunststoffrohr leitungen beschrieben. Hinter einer Vortriebsmaschine wird die kontinuierliche Herstellung des Kunststoffrohres über ein Extrudierwerkzeug vorgenommen, das im wesentlichen aus einer Extrudierschnecke besteht, die zwischen zwei ringartig ausge bildeten Zylindern arbeitet und den flüssig erhitzten Kunst stoff aus dem Werkzeug heraus in eine Rohrform preßt.

In der PS-DE 34 04 111 C2 wird ein Verfahren für die örtliche Herstellung eines Tragringes (Schale) unmittelbar hinter der Vortriebsmaschine auf der Basis der Injektionstechnik be schrieben. Dieser im Ringraum zwischen einer von der Vor triebsmaschine nachgezogenen Schalung und dem anstehenden Boden erzeugte Tragring kann die Funktion eines Schutzrohres, in das nach Beendigung der Vortriebsarbeiten das eigentliche Produktrohr eingebracht wird, oder direkt die Funktion des Produktrohres übernehmen.

Probleme bereiten die Ausbildung der vorgesehenen Gleitscha lung, die Beschädigungsgefahr der Schale durch Zwängungskräf te aus der Schalung durch Lageabweichungen beim Vortrieb und die Haftung der Injektionsmittel auf der Basis von Kunsthar zen an der Schalung.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das auch bei gekrümmter Linienführung und längeren Bauabschnitten in wirtschaftlicher Weise die unterirdische Herstellung standfester, wasserdichter und korrosionssicherer Produkt- oder Schutzrohrleitungen ermög licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützung des aufgefahrenen Hohlraumes ein im Schutz des Schildschwanzes bzw. des Nachläufers der Vortriebsmaschine insitu eingebrachtes Rohr (Insiturohr) übernimmt. Das Insitu rohr kann hergestellt werden, z. B. nach dem Prinzip des Wickelrohrverfahrens mit Spezialprofilen aus PVC-hart, PP, HDPE o. a. Kunststoffen sowie aus metallischen Werkstoffen oder Verbundwerkstoffen. Die Wickelmaschine ist im Nachläufer der Vortriebsmaschine installiert. Der verbleibende Ringraum zwischen dem Insiturohr und dem anstehenden Baugrund kann, wenn erforderlich, sofort oder nachträglich verfüllt werden. Beim Einsatz des Expandaverfahrens (Aufweitungsverfahren) entfällt dieser Arbeitsgang. Die für den Vortrieb der Vor triebsmaschine erforderliche Vorpreßkraft kann entweder über eine zum Maschinenkomplex gehörende kombinierte Verspann- und Preßeinrichtung, die sich im bereits eingebrachten Insiturohr verspannt, oder über eine frontal in die Vortriebsmaschine eingeleitete Zugkraft (Frontjacking) erzeugt werden. Im letztgenannten Fall kann dies bei der Neuverlegung von Lei tungen z. B. über den Rohrstrang einer zuvor vorgetriebenen kleineren Pilotrohrbohrung direkt oder über ein darin geführ tes Zugelement (Seil, Kette usw.) und bei der unterirdischen Erneuerung vorhandener, defekter Leitungen durch ein im zu erneuernden Rohrstrang geführtes Zugelement erfolgen. Die in die Vortriebsmaschine einzuleitende Zugkraft wird in der Zielbaugrube mit Hilfe hydraulisch oder mechanisch arbeiten der Zug- oder Druckeinrichtungen erzeugt. Die Widerlagerkräf te werden über den Baugrubenverbau in den Baugrund abgelei tet. Gegenüber dem Rohrvortrieb werden bei der vorgestellten Konzeption nur relativ geringe Vorpreßkräfte erforderlich, da die Mantelreibung zwischen dem vorzutreibenden Rohrstrang und Baugrund entfällt. Das eigentliche Schutz- oder Produktrohr (Insiturohr) erhält keine Vorpreßkräfte. Dadurch entfällt der für die Vortriebsrohrbemessung maßgebende Lastfall Vortrieb und das Insiturohr ist lediglich noch für die radialwirkenden äußeren und inneren Beanspruchungen im Bau- und Betriebszu stand zu bemessen. Die Beschädigungsgefahr für das Insiturohr ist gering, da es stationär ist und nicht durch den Baugrund geschoben oder gezogen werden muß. Die Zuführung des für den Wickelvorgang erforderlichen Spezialprofilbandes kann entwe der von vorn, vom Zielschacht aus über den Pilotrohrstrang oder über die vorhandene und zu erneuernde Leitung, durch den Bohr- und Steuerkopf der Vortriebsmaschine hindurch zur Wickelmaschine, oder von hinten, von der Startbaugrube aus durch den bereits eingebrachten Insiturohrstrang direkt zur Wickelmaschine erfolgen.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Gestaltung der Start- und Zielbaugruben. Ihre Anzahl kann reduziert werden, da die Vortriebslänge weitgehend unabhängig wird von der bisher hierfür maßgebenden Vorpreßkraft und damit vom Vor triebsrohr. Die geometrischen Abmessungen, insbesondere der Startbaugruben, werden reduziert, da der Platzbedarf für das sonst einzubringende Vortriebsrohr und die notwendige Preß station entfallen. Die beim Frontjacking-Prinzip in der Ziel baugrube erzeugten Preßkräfte sind relativ gering und erfor dern nicht den sonst zur Ableitung der hohen Vorpreßkräfte erforderlichen Spezialverbau.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand von drei, in den Fig. 1 bis 3 schematisierten, Ausführungsbei spielen beschrieben.

In der im Schnitt gezeigten, schematisierten Darstellung ist der Vortrieb eines nichtbegehbaren, langgestreckten Hohl raumes 1 einschließlich der Startbaugrube 2 und Zielbaugrube 3, wiedergegeben. Der Vortrieb selbst erfolgt mittels einer ferngesteuerten Vortriebsmaschine 4. Im Nachläufer 5 der Vortriebsmaschine 4 ist eine Wickelmaschine 6 installiert, die um die eigene Achse drehend, ein Spezialprofilband 7, z. B. Rib Loc, zu einem quasi endlosen Insiturohr 8 formt. Der zwischen dem Insiturohr 8 und der Hohlraumwandung 9 verblei bende Ringraum 10 wird kontinuierlich mit einem geeigneten Verfüllmaterial satt verpreßt. Die Zuführung des Spezialpro filbandes 7 erfolgt beim einphasigen Vortrieb (Fig. 1) von der Startbaugrube aus durch die bereits gefertigte Rohr strecke 11 bis zur Wickelmaschine 6.

Beim zweiphasigen Vortrieb (Fig. 2) mit einer in der ersten Phase durchgeführten Pilotrohrbohrung 12 und beim Überfahren einer zur erneuernden, defekten Rohrleitung (Fig. 3, Ziff. 13) entweder wie oben beschrieben oder entgegengesetzt von der Zielbaugrube 3 aus über den Pilotrohrstrang 12 bzw. die zu erneuernde Leitung 13 durch die Vortriebsmaschine 4 hin durch bis zur Wickelmaschine 6.

Die für die Vorwärtsbewegung der Vortriebsmaschine erforder liche Vorpreßkraft wird beim Einphasenvortrieb (Fig. 1) durch eine hinter dem Nachläufer 5 der Vortriebsmaschine 4 ange ordnete Preßeinrichtung 14, die sich im Insiturohr 8 zur Krafteinleitung verspannt, erzeugt.

Beim Zweiphasenvortrieb (Fig. 2) und beim Überfahren defekter Leitungen (Fig. 3) wird die Vortriebsmaschine 4 frontal mit tels einer in der Zielbaugrube 3 installierten Zugeinrichtung 15 mit beispielsweise einer im Pilotrohr 12 oder in der zu erneuernden Leitung 13 geführten Zugkette gezogen.

1 = Hohlraum
2 = Startbaugrube
3 = Zielbaugrube
4 = Vortriebsmaschine
5 = Nachläufer
6 = Wickelmaschine
7 = Spezialprofilband
8 = Insiturohr (Wickelrohr)
9 = Hohlraumwandung
10 = Ringraum (Zwischenraum zwischen Insiturohr 8 und Hohlraumwandung 9)
11 = Fertiggestellte Rohrstrecke
12 = Pilotrohr
13 = Im Boden befindliche, zu erneuernde Leitung
14 = Preßeinrichtung
15 = Zugeinrichtung
16 = Zugelement

Claims

1. Verfahren zur Herstellung und zum Ausbau von langge streckten Hohlräumen, wie Rohrleitungen, in nichtstand festem Gebirge in geschlossener Bauweise, bei dem der Vortrieb beispielsweise über eine ferngesteuerte Vor triebsmaschine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß un mittelbar im Schutze des Schildschwanzes bzw. des Nach läufers der Vortriebsmaschine ein Insiturohr im Wickel verfahren hergestellt wird, welches die Stützung des aufgefahrenen Hohlraumes übernimmt und nach Abschluß der Bauarbeiten als Schutz- oder Produktrohr dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Insiturohr mit Hilfe einer Wickelmaschine hergestellt wird, die um die eigene Achse rotiert, so daß ein fest stehender Rohrstrang entsteht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wickelmaschine über die Welle des Bohr kopfes angetrieben wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wickelmaschine einen eigenen Antrieb besitzt, der in Abhängigkeit von der Vortriebsleistung reguliert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Insiturohr aus einem Spezialprofilband auf der Basis von Kunststoffen, z.B. PVC-hart, HDPE, PP u.a., aus metallischen Werkstoffen oder Verbundwerkstoffen ge wickelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeich net, daß das Insiturohr aus Doppel- oder mehrwandigen Spezialprofilen, z. B. PVC-hart, HDPE, PP, aus metalli schen Werkstoffen oder Verbundwerkstoffen gewickelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Insiturohr auch als Doppelrohr mit kontrollierba rem Ringraum ausgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwischen dem Insiturohr und dem anste henden Baugrund verfüllt wird mit Injektions- oder Ver füllmitteln, z. B. auf der Basis von hydraulischen Binde mitteln, Kunstharzen, Organomineralharzen.

9. Verfahren nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Insiturohr bei der Ringraumverfüllung zur Auf triebssicherung ballastiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 8 und 9, dadurch gekennzeich net, daß zur Ballastierung des Insiturohres bei der Ring raumverfüllung ein mit der Vortriebsmaschine gekoppelter spezieller Schleppballastkörper eingesetzt wird, dessen Länge der Abbinde- oder Reaktionszeit des Verfüllmittels angepaßt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpreßkraft über eine spezielle Verspann- und Preßeinrichtung, die sich jeweils im bereits installier ten Insiturohr verspannt, erzeugt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpreßkraft in Form einer Zugkraft frontal in die Vortriebsmaschine eingeleitet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Übertragung der Zugkraft erforderliche Zug element in einem Pilotrohrstrang, in einer vorhandenen und zu erneuernden Leitung oder in einer speziellen, zuvor in der Trasse vorgetriebenen Bohrung geführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraft durch eine in der Zielbaugrube instal lierte Rohrpreßanlage erzeugt wird und als Zugelement der mit der Vortriebsmaschine gekoppelte Pilotrohrstrang dient.

15. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spezialprofilband von der Startbaugrube aus durch die bereits verlegte Leitung zur Wickelmaschine geführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spezialprofilband von der Zielbaugrube aus ent weder über einen Pilotrohrstrang, über die Hohlwelle einer im Pilotrohrstrang installierten Förderschnecke, über eine spezielle Aussparung im Pilotrohrstrang oder über eine zuvor in der Trasse vorgetriebene Bohrung durch den Bohr- und Steuerkopf der Vortriebsmaschine hindurch zur Wickelmaschine geführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Insiturohr nach dem Expandaverfahren mit einem an der Außenseite glatten Profil hergestellt wird, so daß die Ringraumverfüllung entfällt.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Insiturohr nach dem Prinzip des Schlauchrelinings hergestellt wird, bei dem ein kunstharzgetränkter Nadel filzschlauch im Inversionsverfahren im Schutze des Schildschwanzes oder Nachläufers der Vortriebsmaschine umgestülpt, durch einen aufgebrachten Innendruck an den Baugrund angepreßt und durch eine Spezialbehandlung (Warm- oder Heißwasser, Licht u. a.), vor Ort aushärtet.