DE4217293C2 - Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Kanalrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Kanalroh­ ren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiges Verfahren wird in der Zeitschrift "Hoch- und Tiefbau", 1983, Heft 12, Seiten 19 und 22 beschrieben. Dort wird ein Rohrstrang mit Hilfe eines in einem Schacht angeordneten Vorpreßgerätes horizontal im Erdreich vorgepreßt. Am vorderen Ende des Rohrstranges ist ein rotierender Bohrkopf mit Hydraulikantrieb angeordnet, mit dem das anstehende Erdreich abgebaut wird. Das zerkleinerte Material wird mit Hilfe einer Was­ serstrahlpumpe durch eine im Inneren des Rohrstranges verlaufende Leitung zum Schacht gepumpt und dann mit Hilfe einer Feststoff-Förderpumpe in eine außerhalb des Schachtes auf der Erdoberfläche installierte Wiederaufbe­ reitungsanlage gefördert. Die Wiederaufbereitungsanlage besteht aus mehrstu­ figen Absetzbecken, in denen Feststoffe und Wasser separiert werden, so daß das Wasser wieder für die hydraulische Förderung zur Verfügung steht.

Während für den Antrieb des Bohrkopfes ggf. auch Wasser als Hydraulikflüs­ sigkeit verwendet werden kann, ist für das im Schacht angeordnete Vorpreß­ gerät üblicherweise ein gesondertes Hydrauliksystem vorgesehen, das mit Öl als Druckmittel arbeitet.

Das bekannte Verfahren erfordert einen hohen Installationsaufwand und läßt sich deshalb nur bei relativ großen Vorpreßlängen wirtschaftlich einsetzen. Für das Verlegen von relativ kurzen Kanal-Hausanschlüssen mit Rohrdurch­ messern in der Größenordnung von 20 cm ist es wenig geeignet. Ein Pro­ blem besteht vor allem darin, daß es zu einer Überlastung des relativ kompakten und entsprechend schwachen Hydraulikantriebs für den Bohr­ kopf kommen kann, wenn der Bohrkopf auf härtere oder festere Bodenforma­ tionen trifft und das Vorpreßgerät eine unverändert hohe Vorpreßkraft er­ zeugt.

Bei reinen Vorpreßverfahren, bei denen auf einen Bohrkopf und die hydrauli­ sche Abförderung des Erdreichs verzichtet wird, ergibt sich ein sehr hoher Vorpreßwiderstand, so daß entsprechend schwere Vorpreßgeräte benötigt werden. Für die Installation dieser Geräte muß ein verhältnismäßig großer und tiefer Schacht ausgehoben werden, dessen Sohle etwa 1,5 m unterhalb der zu verlegenden Rohrleitung liegt. Auch der Einsatz dieser Verfahren lohnt sich deshalb zumeist nur bei größeren Bauvorhaben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzu­ geben, bei dem die Leistung beider Vortriebsaggregate, also des Vorpreßge­ rätes und des Bohrkopfes, einfach an die jeweilige Bodenbeschaffenheit ange­ paßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die im Schacht angeordnete Vortriebspresse und der am vorderen Ende des Rohrstranges angeordnete Vortriebskopf aus einer gemeinsamen Druckwasser-Quelle gespeist, und die Aufteilung des Druckwassers zwischen dem Vortriebskopf und der Vortrieb­ spresse wird in Abhängigkeit vom Vorpreßwiderstand variiert. Wenn sich bei festeren Bodenformationen der Vorpreßwiderstand erhöht, wird ein größe­ rer Anteil des von der Druckwasser-Quelle gelieferten Druckwassers dem Vortriebskopf zugeführt, während die Druckwasserzufuhr zur Vortriebspresse entsprechend verringert wird. Auf diese Weise wird die Leistung des Vor­ triebskopfes erhöht, so daß der anstehende Boden wirksamer zerkleinert und abtransportiert werden kann, während der Vortriebskopf gleichzeitig durch eine Verringerung der von der Vortriebspresse erzeugten Vortriebs­ kraft entlastet wird.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt eine Skizze einer Vortriebsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, werden Rohre, beispiels­ weise Steinzeugrohre 64, mit einer leichten hydraulischen Vortriebspresse 66 In das Erdreich vorgepreßt.

Das rückwärtige Ende des Steinzeugrohres 64 liegt in einem Anfahrschacht 54 auf einer durch zwei Schienen gebildeten Lafette 68 auf und stützt sich über eine Rohraufnahme 70 an einem mit der Kolbenstange der Vortriebspresse 66 verbundenen Preßstempel 72 ab. Zwischen der Rohraufnahme 70 und dem Preßstempel 72 besteht innerhalb eines begrenzten Spiels eine gelenkige Verbindung, da­ mit das Rohr 64 auch dann satt auf der Lafette 68 aufliegt und unter dem Preßdruck nicht verkantet, wenn das hintere Rohrende nicht völlig plan ist.

Auf das vordere Ende des Steinzeugrohres 64 ist ein Vortriebskopf 74 aus Stahl aufgesetzt, der mit einer Schneidkante zum leichteren Eindringen in das Erdreich versehen ist. Eine handelsübliche Rotationsdüse 76, die norma­ lerweise zum Reinigen von Kanalrohren dient, ist durch radiale Stege 78 der­ art in dem Vortriebskopf 74 gehalten, daß sie gegenüber dem vorderen Ende etwas zurückliegt. Die Rotationsdüse 76 ist über einen Schlauch 80, ein Ver­ teilerventil 82 und eine Druckleitung 84 mit einer nicht gezeigten, beispiels­ weise auf einem Spülwagen installierten Druckpumpe verbunden. Die Düsen­ öffnungen sind derart in einem drehbaren Mittelteil der Rotationsdüse 76 angeordnet, daß das unter Druck zugeführte Wasser in Form mehrerer Strah­ len 88 abgegeben wird, die entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung schräg auf die Innenwand des Vortriebskopfes 74 gerichtet sind und dabei auch eine tangentiale Komponente in bezug auf die Achse der Düse 76 aufweisen, so daß der Mittelteil der Düse durch Rückstoß in Drehung versetzt wird und au­ ßerdem die Düse insgesamt durch den Rückstoß des Wassers in Vortriebs­ richtung angetrieben wird. Das beim Vorpressen in den Vortriebskopf 74 eindringende Erdreich wird durch die Wasserstrahlen 88 zerkleinert und in Richtung auf das hintere Rohrende mitgerissen. Das Steinzeugrohr 64 weist - wie bei Kanalrohren üblich - ein leichtes Gefälle zum hinteren Rohrende auf. Aufgrund dieses Gefälles fließt das durch das Wasser zu einem flüssigen Schlamm verdünnte Erdreich zum hinteren Rohrende und läuft dort durch Austrittsöffnungen 90 der Rohraufnahme 70 in einen Filterbehälter 92, auf dem die Lafette 68 montiert ist.

Der Filterbehälter 92 weist eine sich über seinen gesamten Grundriß erstrec­ kende waagerechte Filterwand 94 auf. Von dem oberhalb der Filterwand 94 gebildeten Raum wird durch ein senkrechtes Lochblech 96 an einem Ende ein kleinerer Bereich abgeteilt. Die Filterwand 94 hat einen sandwichartigen Aufbau aus zwei Rosten oder Lochblechen 98, zwischen denen ein Filtermate­ rial, beispielsweise ein Vlies 100 eingefügt ist. Die in dem Schlamm enthalte­ nen Feststoffanteile 102 werden durch die Filterwand 94 und das Lochblech 96 zurückgehalten, während das Wasser durch einen Auslaß 104 in einen Auffangbehälter 106 abfließt. Aus dem Auffangbehälter 106 wird das gefilterte Wasser mit einer nicht gezeigten Tauchpumpe über eine Leitung 86 zu der Druckpumpe zurückgefördert, so daß sich ein sehr kurzer Wasserkreislauf ergibt und für den gesamten Vortriebsvorgang nur eine sehr geringe Wasser­ menge benötigt wird.

Die Feststoffe 102 können bei Bedarf aus dem wannenförmigen Filterbehälter 92 herausgeschaufelt werden, wobei das obere Lochblech 98 eine Beschädi­ gung des Filtervlieses 100 verhindert. Der Filterbehälter 92 ist relativ flach gehalten, so daß sich ein großes Auffangvolumen bei geringer Bauhöhe ergibt. Die Sohle des Anfahrschachtes 54 braucht deshalb nur etwa 50 cm unter dem Kanalniveau zu liegen. Wenn sich in dem Filterbehälter eine größere Feststoffschicht angesammelt hat und der Durchfluß durch die waagerechte Filterwand 94 behindert wird, so kann das überstehende Wasser seitlich durch das Lochblech 96 abfließen und dann in dem von Feststoffen freigehal­ tenen Abteil gefiltert werden. Bei der Entnahme der Feststoffe 102 kann das Lochblech 96 entfernt werden, damit der Zugang zu dem Filterbehälter er­ leichtert wird.

Mit dem so konstruierten Filterbehälter 92 läßt sich eine hohe Filterleistung erzielen. In Versuchen hatte der Filterbehälter 92 eine Länge von etwa 135 cm (bei einer Länge der Steinzeugrohre 64 von 100 cm), eine Breite von et­ wa 80 cm und eine Höhe von etwa 27 cm. Es wurden Steinzeugrohre 64 mit einem Durchmesser von 150 mm in einem leichten Sandboden vorgetrieben. Dabei konnte die für den Betrieb der Düse 76 benötigte Wassermenge in dem Filterbehälter 92 problemlos wiederaufbereitet werden.

Wenn die gezeigte Vortriebsanlage in schwereren Böden eingesetzt wird, ist es zweckmäßig, den Vortriebskopf 74 durch einen Kopf auszutau­ schen, bei dem die Rotationsdüse 76 näher am vorderen Ende liegt, so daß das Erdreich früher von den Wasserstrahlen 88 erfaßt wird und der Ein­ dringwiderstand weiter gesenkt wird. Bei leichteren Böden ist dagegen ein größerer Abstand der Düse zum vorderen Ende des Vortriebskopfes vorzuzie­ hen, damit in der Umgebung des Vortriebskopfes keine Hohlräume ausge­ spült werden. Die zur Fixierung der Rotationsdüse 76 dienenden Stege 78 sind nicht zwingend erforderlich, da die Düse durch den Rückstoß in Vor­ wärtsrichtung angetrieben wird. Es genügt deshalb, den Schlauch 80 mit der Rotationsdüse 76 lose in den Rohrstrang einzulegen und die Position der Dü­ se dadurch zu steuern, daß man den Schlauch 80 entsprechend der Vor­ triebsbewegung nachläßt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das von der Druckpumpe geförderte Wasser zugleich das Druckmittel für die Vortriebspresse 66. Das Verteiler­ ventil 82 ist so angeordnet, daß es von außerhalb des Anfahrschachtes 54 be­ tätigt werden kann, und ist über eine Leitung 84′ mit der Vortriebspresse 66 verbunden. Mit Hilfe dieses Verteilerventils wird die Aufteilung des Druckmittels zwischen dem Pressenzylinder und der Düse 76 gesteuert. Wenn sich während des Rohrvortriebs die Bodenbeschaffenheit ändert und sich der Eindringwiderstand erhöht, weil das Kernmaterial mit Hilfe der Ro­ tationsdüse 76 nicht ausreichend abgebaut werden kann, so wird die Druck­ zufuhr zu der Vortriebspresse 66 gedrosselt und statt dessen die Wasserzu­ fuhr zur Düse erhöht. Wenn der Stau des Kernmaterials beseitigt ist, kann die Druckzufuhr zur Vortriebspresse wieder erhöht werden. Alternativ zu der Handsteuerung ist auch eine automatische Regelung anhand des Vortriebswi­ derstands möglich.

Die Vortriebspresse 66 ist mit Hilfe einer Stütze 108 auf dem Filterbehälter 92 montiert und ist somit stets korrekt in Bezug auf die Lafette 68 ausgerich­ tet. Die Lafette 68 wird durch lösbare Schienen gebildet, die beispielsweise durch Unterlegen von Paßstücken an den jeweiligen Rohrdurchmesser ange­ paßt werden können. Außerdem sind diese Schienen der Lafette 68 so ge­ staltet, daß sie sich axial ein Stück in das Erdreich einschieben lassen, um dem Vortriebskopf 74 beim Beginn des Preßvorgangs so lange Führung zu ge­ ben, bis er vollständig in das Erdreich eingedrungen ist. Hierdurch wird die Zielgenauigkeit der Vorrichtung wesentlich verbessert.

Die Abstützung der - vorzugsweise zweistufigen - Vortriebspresse 76 erfolgt mit Hilfe eines Stempels 110 unmittelbar am rückwärtigen Ende des Pres­ senzylinders. Hierdurch wird eine leichte und kompakte Konstruktion er­ möglicht. Der Stempel 110 ist gelenkig mit einer zur Druckverteilung die­ nenden Stützplatte 112 verbunden. Aufgrund dieser gelenkigen Verbindung kann die Vortriebspresse 66 auch dann ihre ursprüngliche Richtung beibe­ halten, wenn die Stützplatte 112 nicht genau rechtwinklig zur Pressenachse orientiert ist.

Die Längswände des Anfahrschachtes 54 sind in üblicher Weise mit zwei an­ nähernd parallelen Verbauplatten 114 ausgekleidet, die durch waagerechte Stützen 116 auf Abstand gehalten werden. Die Verbauplatten 114 weisen an ih­ ren senkrechten Kanten einen Falz 118 auf, wie auf der rechten Seite in Fig. 5 zu erkennen ist. Am entgegengesetzten Ende der Verbauplatte 114 wird durch eine in den Falz eingelegte Winkelleiste 120, die sich mit ihrem freien Schenkel am Erdreich abstützt, eine senkrechte Führungsnut 122 ge­ bildet. Die Stützplatte 112 ist Teil einer durch waagerechte Streben 124 ver­ steiften und an der Rückseite durch ein Blech verkleideten Abschlußwand 126, die mit ihren senkrechten Rändern in die Führungsnuten 122 der Ver­ bauplatten 114 eingeschoben ist. Auf diese Weise wird eine saubere Ausklei­ dung des Anfahrschachtes und zugleich eine stabile Abstützung der Vortrieb­ spresse 66 ermöglicht. Da die Verbauplatten 114 durch die Stützen 116 nicht völlig starr miteinander verbunden sind, sind die Führungsnuten 122 so bemessen, daß die Abschlußwand 126 ein ausreichendes Spiel aufweist. Wahlweise können die Fugen zwischen der Abschlußwand 126 und den Ver­ bauplatten 114 jedoch durch Moosgummidichtungen oder dergleichen abge­ dichtet sein, so daß die Wasserhaltung in dem Anfahrschacht 54 wesentlich erleichtert wird.

Claims (1)

1. Verfahren zum grabenlosen Verlegen eines Stranges von Kanalrohren (64), bei dem der Rohrstrang von einem Anfahrschacht (54) aus mit einer mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagten Vortriebspresse (66) im Erdreich vorgepreßt wird,
   bei dem ein am vorderen Ende des Rohrstranges angebrachter Vortriebskopf (74) durch eine unter Druck zugeführte Spül- und Antriebsflüssigkeit ange­ trieben wird, und bei dem das Kernmaterial mit Hilfe der Spülflüssigkeit durch das Rohrinnere abgefördert wird,
   dadurch gekennzeichnet, daß
   man die Vortriebspresse (66) und den Vortriebskopf (74) aus einer gemein­ samen Druckwasser-Quelle für das hydraulische Druckmittel und die Spül- und Antriebsflüssigkeit speist,
   und daß man die Aufteilung des Druckwassers zwischen dem Vortriebskopf (74) und der Vortriebspresse (66) in Abhängigkeit vom Vorpreßwiderstand in der Weise variiert, daß bei erhöhtem Vorpreßwiderstand die Druckwasser­ zufuhr zum Vortriebskopf erhöht und zur Vortriebspresse entsprechend ver­ ringert wird.