DE4224831A1 - Verfahren und Vorrichtung zur unterirdischen Einbringung von Transportrohren größerer Länge in das Erdreich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur unterirdischen Ein­ bringung von Transportrohren größerer Länge in das Erdreich, bei welchem ein die Medien leitendes aus hintereinander ange­ ordneten Einzelstücken zusammengesetztes Medien- oder Produkten­ rohr von einer Preßgrube aus mittels einer hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Preßvorrichtung in im wesentlichen horizontaler Richtung in das Erdreich einge­ preßt wird.

Rohre dieser Art können vielfältige Aufgaben erfüllen, so können sie zum Beispiel dem Transport von Erdöl, Erdgas oder dergleichen sowie von Zu- und Abwasser dienen, sie können aber euch der Aufnahme und nachträglichen Einziehung von Kabeln, sei es für elektrischen Strom oder für Telefon­ leitungen oder für Kommunikationsleitungen anderer Art dienen, wobei sie gleichzeitig eine Schutzfunktion für derar­ tige Leitungen ausüben.

Rohre der genannten Art werden üblicherweise entweder unter Vorschaltung eines Bohrkopfes durch die Preßvorrichtung vor­ geschoben oder aber im einfacheren Fall mit einem Schneidring an ihrem vorderen Ende versehen, welcher das Erdreich räumt oder auflockert, so daß der Abtransport des abgeschnittenen Bodens mittels einer zur Preßgrube hinweisenden Förderschnecke möglich wird.

Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren ist es, daß aufgrund der technisch begrenzten Preßdrücke auch die Länge des in einem Arbeitsgang einstückig einbringbaren Rohres begrenzt ist, weil die Reibung auf der Außenseite des Rohres, also auf der Mantel­ fläche zwischen Rohr und Erdreich eine Größe erreichen kann, die nur den Vortrieb einer bestimmten Rohrlänge zuläßt. Dieser Reibungsbeiwert ist einerseits abhängig von der Größe der Mantelfläche, die mit dem Erdreich in Verbindung steht, anderer­ seits ist er aber auch von der Zusammensetzung der Konsistenz des Erdreiches sowie von dem sogenannten Gebirgsdruck abhängig, also von dem Druck, den das oberhalb des Rohres befindliche Erdreich auf das Rohr ausübt.

Die obengenannte Begrenzung der Rohrlänge ergibt sich außerdem aus der mathematischen Beziehung zwischen Rohrdurchmesser und Rohroberfläche, wobei sich bei durchschnittlichen Reibungs­ beiwerten (normales Erdreich) ergibt, daß mit den größten wirtschaftlich verwendbaren Preßvorrichtung bei einem Rohr­ durchmesser von 1.000 mm eine Rohrlänge von etwa 1.000 m in einem Arbeitsgang einbringbar ist.

Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist es weiter, daß bei ausgeprägt dünnen Rohren diese in ihrer Länge deswegen begrenzt sind, weil sie einmal aufgrund des sogenannten Brust­ widerstandes zum Ausknicken neigen und weil sie zum anderen in einzelnen Bereichsabschnitten unter Vorspannung gesetzt werden, die so groß werden kann, daß es zu einer Zerstörung des Rohres kommen kann. Auch bei Rohren mit einem relativ kleinen Querschnitt ist mithin die in einem Arbeitsgang ein­ bringbare Länge begrenzt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszubilden, daß trotz der Verwendung der bekannten Preßvorrichtungen einstückige Rohre größerer Länge eingebracht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in das Erdreich mittels der Preßvorrichtung Hilfsrohre eingebracht werden, die aus einzelnen teleskopartig ineinander eingreifenden Abschnitten bestehen, wobei der jeweilige Ausgangsabschnitt eine Länge hat, die derjenigen Länge entspricht, die mit wirtschaftlichen und optimalen Bedingungen gemäß dem bisherigen Stand der Technik erreichbar ist, während der jeweils folgende Abschnitt eine Länge hat, die den jeweils vorangehenden Abschnitt um jene Ausgangslänge überragt, wobei das Medien- oder Produkten­ rohr in einen Strang von auf diese Weise zusammengesetzten Hilfsrohren eingreift und dann seinerseits den jeweiligen letzten Hilfsrohrabschnitt um diese Ausgangslänge überragt.

Bei diesem Verfahren wird also zunächst ein erstes Hilfsrohr in das Erdreich eingebracht, das die obengenannte Ausgangs­ länge hat und mit dessen Einbringung die Leistung der Preß­ vorrichtung optimal ausgenutzt wird. Anschließend wird der Bohrkopf durch das erste Hilfsrohr zurückgezogen und das Bohrgut und der Boden mittels eines Schneckenförderers oder anderer Bohrhilfsmittel entfernt wird. Sodann wird der zweite Hilfsrohrabschnitt in den ersten Hilfsrohrabschnitt einge­ bracht, wobei der Außendurchmesser des zweiten Hilfsrohr­ abschnittes dem Innendurchmesser des ersten Hilfsrohrab­ schnittes derart angepaßt ist, daß beide Hilfsrohrabschnitte mit einem ausreichenden Toleranzbereich ineinandergreifen, so daß der zweite Hilfsrohrabschnitt im ersten leicht gleiten kann. Da der zweite Hilfsrohrabschnitt etwa die doppelte Länge wie der erste hat, wird, nachdem er den ersten Hilfsrohrabschnitt durchgriffen hat, sein vorderes Ende ebenso in das Erdreich eingeführt wie der ursprüngliche erste Abschnitt, so daß nun­ mehr nach Einbringung des zweiten Hilfsrohrabschnittes etwa die doppelte Rohrlänge für das Produktenrohr zur Verfügung steht.

In entsprechender Weise werden die weiteren Hilfsrohrabschnitte eingebracht, die stets in den jeweils zuvor eingebrachten Hilfsrohrabschnitt eingreifen und die jeweils den vorangehenden Hilfsrohrabschnitt um etwa die Ausgangslänge des ersten Hilfs­ rohrabschnittes überragen, bis die gewünschte Rohrlänge für das Produktenrohr erreicht ist oder aber das Verhältnis von Ausgangsdurchmesser des ersten Hilfsrohrabschnittes zum Innen­ durchmesser des Produktenrohres die Länge des Produktenrohres begrenzt. Der Innendurchmesser des Produktenrohres ist selbst­ verständlich abhängig von dem Medium, welches mit dem Produkten­ rohr gefördert und transportiert oder durch dieses aufgenommen werden soll.

Die einzelnen Hilfsrohrabschnitte werden in an sich bekannter Weise ebenso von ihrer Stirnseite her aus der Preßgrube heraus mit der dortigen Preßvorrichtung beaufschlagt wie die bisherigen im Hinblick auf die Einbringungsart einstückigen Produkten­ rohre, die als Ganzes in der beschriebenen Weise in das Erd­ reich eingebracht werden.

Die Hilfsrohrabschnitte können nach Fertigstellung der Rohr­ leitung im Boden verbleiben; es besteht aber auch die Möglich­ keit, sie wieder herauszuziehen, was arbeitsaufwendig und müh­ sam ist.

Andererseits stellen die im Boden verbleibenden Hilfsrohre doch eine erhebliche Materialmenge dar, die entsprechende Kosten verursacht hat, so daß es zweckmäßig erscheint, diese Materialanhäufung, die für den Betrieb des Produktenrohres selbst nicht erforderlich ist, zu vermeiden.

Hierzu ist erfindungsgemäß weiter vorgesehen, daß sämtliche Hilfsrohrabschnitte etwa die gleiche Länge haben, wobei die aufeinanderfolgenden Hilfsrohrabschnitte unterschiedliche Durchmesser haben, so daß sie den jeweils nachfolgenden Hilfs­ rohrabschnitt in der beschriebenen Weise aufnehmen können. Dadurch ergeben sich um das Produktenrohr herum lediglich einwandige Hilfsrohrabschnitte (von der Überlappung einmal abgesehen, nicht aber eine Materialanhäufung wie bei der ersten Ausführungsform. Gegenüber dieser muß allerdings eine zusätzliche Vorrichtung geschaffen werden, um die ineinander eingreifenden Hilfsrohrabschnitte in ihre jeweilige Lage zu bringen, da ein direkter Druck der Preßvorrichtung auf die jeweilige Stirnseite dann nicht möglich ist, wenn der jeweilige Hilfsrohrabschnitt innerhalb des dem Ausgangsabschnitt zuge­ wandten Endes von der Preßvorrichtung in der Regel nicht erreicht werden kann.

Hierzu ist zweckmäßigerweise weiter jeweils ein Druck- oder Stützrohr vorgesehen, dessen Durchmesser dem Durchmesser des zu beaufschlagenden Hilfsrohrabschnittes entspricht und auf den die Preßvorrichtung wirkt. Unter Verwendung derartiger Hilfsrohrabschnitte, die für sämtliche Rohrverlegungen aber nur ein einziges Mal benötigt werden, ist es dann möglich, die beschriebene einwandige teleskopartige Ausführungsform der im Erdreich verbleibenden Hilfsrohre aufzufahren.

Gleichwohl kann das Produktenrohr "einstückig" ausgebildet werden und in einem Arbeitsgang über die gesamte, zum Teil also erhebliche Strecke in das Erdreich eingefahren werden, weil nur sein vorderster Abschnitt Kontakt zum Erdreich be­ kommt, während die gesamte rückwärtige Länge sich innerhalb der Hilfsrohre befindet.

Insbesondere bei der zweiten Ausführungsform, die ja eine besondere Führung der Rohrabschnitte im jeweils letzten Bereich erbringt, muß für einen guten Geradeauslauf Sorge getragen werden. Steuerungen hierfür sind an sich bekannt, sie bestehen für die Vertikale aus Neigungsgebern und für die Horizontale aus sogenannten gefesselten Kreiseln, bei denen der Umstand ausgenutzt wird, daß die einmal angestoßene Kreisel­ achse ihre Lage beibehalten will.

Entsprechendes gilt steuerungstechnisch, wenn gegebenenfalls das einzuziehende Rohr aus bestimmten Gründen einen Bogen oder dergleichen durchlaufen soll, sei es, daß die Krümmung nun in der Horizontalen, sei es, daß sie in der Vertikalen oder dazwischen liegt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Rohrverlegungsanlage, auf die die Erfindung Anwendung findet.

Fig. 2 zeigt im Schnitt einen Ausschnitt aus der Anlage nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt im Schnitt ein Anwendungsbeispiel für das Unterfahren eines Wattgebietes.

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform der Teleskop­ einrichtung.

Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung, teil­ weise geschnitten, eine Anordnung zur Be­ tätigung und Erzeugung eines Rohrstranges nach Fig. 4.

Gemäß Fig. 1 ist in einer sogenannten Preßgrube 1 eine aus einem Druckring 2 oder dergleichen bestehende Preßeinrichtung vorgesehen, die von einem Steuerstand 3 aus bedienbar ist. Die Beaufschlagung des Druckringes 2 kann in verschiedener Weise, nämlich pneumatisch, elektropneumatisch, mechanisch usw., vorzugsweise aber hydraulisch erfolgen. Zu diesem Zweck greifen an dem Druckring 2 vorzugsweise kreisförmig angeordnete Druckaggregate 4 an, die den Druckring 2 in Richtung des Pfei­ les 5 verschieben. Der Druckring 2 beaufschlagt seinerseits Hilfsrohre 11 bis 71 (vgl. Fig. 3), von denen die beiden ersten Hilfsrohre 11 und 21 in der Darstellung nach Fig. 1 bereits in das Erdreich 8 eingebracht sind. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, greifen die beiden Hilfsrohre 11 und 21 teleskopartig ineinander, wobei das preßgrubenseitige Ende des zweiten Hilfsrohres 21 mit dem preßgrubenseitigen Ende des ersten Hilfsrohres 11 bündig liegt.

Das nächste Hilfsrohr 31 gemäß Fig. 1 befindet sich gemäß der Darstellung nach Fig. 1 noch in einer Lage, in welcher es seinen Endpunkt noch nicht erreicht hat. Es ragt demgemäß mit seinem rückwärtigen Ende nach rechts in Fig. 1 aus dem ersten Hilfs­ rohr 11 mit dem dort so gekennzeichneten Abschnitt 31a hinaus.

Fig. 2 zeigt diesen Vorgang nochmals im einzelnen und läßt erkennen, daß dort fünf Hilfsrohre unterschiedlicher Länge teleskopartig zusammengefügt sind. Es handelt sich hier um das jeweils äußere kurze Hilfsrohr 11, das nachfolgende Hilfsrohr 21, das Hilfsrohr 31 und um ein Produktenrohr 41, welches in der Darstellung nach Fig. 2 gerade eingefahren wird.

Die Länge 1 der Preßgrube 1 ist so gewählt, daß die üblichen Rohrlängen, d. h. die Länge der Einzelstücke, aus denen die Rohre zusammengesetzt werden, zuzüglich der Vortriebsaggregate von der Preßgrube aufgenommen werden können.

Fig. 3 zeigt eine beendigte Rohrverlegung unterhalb eines Wattgebietes 9, das mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gänze unterfahren werden kann, ohne daß umweltschädliche Aufbrüche nach oben hin vorgenommen werden müssen.

Das oberhalb des Wattgebietes auflaufende Wasser 10 wird damit ebenso geschützt wie die Meeresflora und -fauna.

Die in Fig. 3 vorgenommenen Maßangaben lassen erkennen, in welchen großen Spannweiten mit der erfindungsgemäßen Anordnung und dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet werden kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 hatte das jeweils nächste Hilfsrohr immer eine solche Länge, daß, wie aus Fig. 3 ersicht­ lich, jedes Hilfsrohr vom jeweiligen linken Ende in Fig. 3 bis zur Preßgrube 1 reichte. Die Nachteile der sich dadurch ergebenden Materialanhäufung wurden oben beschrieben.

Fig. 4 zeigt nun eine Ausführungsform, bei welcher die Material­ anhäufung vermieden wird, indem die einzelnen Hilfsrohre 81, 91, 101 und 111 nur so weit ineinandergesteckt sind, wie es für eine Stabilität der Anordnung erforderlich ist. Um bei die­ ser Anordnung das Einfädeln zu erleichtern, können die preß­ grubenseitigen Enden der einzelnen Hilfsrohre mit Abschrägungen 12 oder dergleichen versehen sein.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform zur Einbringung der einzelnen kurzen Rohrabschnitte nach Fig. 4. Bei dem Anwendungsbeispiel nach Fig. 5 sind Druckrohre 14 vorgesehen, die von dem Druck­ ring 2 (vgl. Fig. 1) in der beschriebenen Weise beaufschlagt werden und damit die jeweils letzten Rohrstücke 101 in ihre Position gemäß Fig. 4 bringen. Die schon eingebrachten Rohr­ abschnitte 81 und 91 sind in Fig. 5 gegenüber ihren tatsäch­ lichen Abmessungen stark verzerrt dargestellt.

Claims (6)

1. Verfahren zur unterirdischen Einbringung von Transport­ rohren größerer Länge in das Erdreich, bei welchem ein die Medien leitendes aus hintereinander angeordneten Einzel­ stücken zusammengesetztes Medien- oder Produktenrohr von einer Preßgrube aus mittels einer hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Preßvorrichtung in im wesentlichen horizon­ taler Richtung in das Erdreich eingepreßt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in das Erdreich (8) mittels der Preßvorrichtung (2) Hilfsrohre (11 bis 61) eingebracht werden, die aus einzelnen teleskopartig ineinander eingreifenden Abschnitten bestehen, wobei der jeweilige Ausgangsabschnitt (11) eine Länge hat, die derjenigen Länge entspricht, die mit wirtschaftlichen und optimalen Bedingungen gemäß dem bisherigen Stand der Technik erreichbar ist, während der jeweils folgende Abschnitt (21 bis 71) eine Länge hat, die den jeweils vorangehenden Abschnitt (11 bis 61) um jene Ausgangslänge überragt, wobei das Medien- oder Produktenrohr (71) in einen Strang von auf diese Weise zusammengesetzten Hilfs­ rohren (11 bis 61) eingreift und dann seinerseits den jeweiligen letzten Hilfsrohrabschnitt (61) um diese Aus­ gangslänge überragt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein erstes Hilfsrohr (11) in das Erdreich (8) eingebracht wird, welches die obengenannte Ausgangslänge hat und mit dessen Einbringung die Leistung der Preß­ vorrichtung (2) optimal ausgenutzt wird, worauf der Bohr­ kopf durch das erste Hilfsrohr (11) zurückgezogen und das Bohrgut und der Boden mittels eines Schneckenförderers oder anderer Bohrhilfsmittel entfernt wird, worauf der zweite Hilfsrohrabschnitt (21) in den ersten Hilfsrohr­ abschnitt (11) eingebracht wird und wobei der Außendurch­ messer des zweiten Hilfsrohrabschnittes (21) dem Innen­ durchmesser des ersten Hilfsrohrabschnittes (11) derart angepaßt ist, daß beide Hilfsrohrabschnitte (11, 21) mit einem ausreichenden Toleranzbereich ineinandergreifen, so daß der zweite Hilfsrohrabschnitt (21) im ersten (11) leicht gleiten kann.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hilfsrohrabschnitt (21) etwa die doppelte Länge wie der erste Hilfsrohrabschnitt (11) hat, wobei der zweite Hilfsrohrabschnitt (21), nachdem er den ersten Hilfsrohrabschnitt (11) durchgriffen hat, mit seinem vorderen Ende in das Erdreich (8) eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Hilfsrohrabschnitte eingebracht werden, in­ dem sie stets in den jeweils zuvor eingebrachten Hilfs­ rohrabschnitt eingreifen, wobei sie jeweils den voran­ gehenden Hilfsrohrabschnitt um etwa die Ausgangslänge des ersten Hilfsrohrabschnittes (11) überragen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Hilfsrohrabschnitte (11 bis 61) von ihrer Stirnseite her aus der Preßgrube (1) heraus mit der dortigen Preßvorrichtung (2) beaufschlagt werden wie die bisherigen einstückigen Produktenrohre.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Hilfsrohrabschnitte (81, 91) etwa die gleiche Länge haben, wobei die aufeinanderfolgenden Hilfsrohr­ abschnitte unterschiedliche Durchmesser haben, so daß sie den jeweils nachfolgenden Hilfsrohrabschnitt aufnehmen können.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Druck- oder Stützrohr (14) vorgesehen ist, dessen Durchmesser dem Durchmesser des zu beaufschlagenden Hilfsrohrabschnittes entspricht und auf den die Preßvorrich­ tung (2) wirkt.