EP0159573B1 - Verfahren und Vorrichtung zum gesteuerten unterirdischen Vortrieb von Rohren im unbegehbaren Durchmesserbereich - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum gesteuerten unterirdischen Vortrieb von Rohren im unbegehbaren Durchmesserbereich Download PDF

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EP0159573B1
EP0159573B1 EP85103778A EP85103778A EP0159573B1 EP 0159573 B1 EP0159573 B1 EP 0159573B1 EP 85103778 A EP85103778 A EP 85103778A EP 85103778 A EP85103778 A EP 85103778A EP 0159573 B1 EP0159573 B1 EP 0159573B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
boring
pipe line
encasing
boring tool
starting
Prior art date
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Expired
Application number
EP85103778A
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English (en)
French (fr)
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EP0159573A1 (de
Inventor
Reinhold Englisch
Carl B. Bosse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WICEMA BOHRTECHNIK GMBH
Original Assignee
Witte Bohrtechnik GmbH
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Publication date
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Application filed by Witte Bohrtechnik GmbH filed Critical Witte Bohrtechnik GmbH
Priority to AT85103778T priority Critical patent/ATE30061T1/de
Publication of EP0159573A1 publication Critical patent/EP0159573A1/de
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E21B7/046—Directional drilling horizontal drilling

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for the controlled underground driving of pipes in the inaccessible diameter range in accordance with the generic terms of the main method and device claims.
  • a controlled underground pipe advance has been carried out in such a way that a jacking pipe is driven from a dug-out starting pit, in which a pressing device is installed, to a target pit that is also to be excavated, and a control head is articulated on the end face thereof for controlling the heading to the target pit which also carries a drilling tool for working the soil (EP-A-0 100 748, FR-A-2 349 091).
  • the drilling tool either works on the displacer principle or tears open the face of the ground. In the latter case, the drilling tool is coupled to a conveyor string that conveys the soil to the starting pit. To the rear, the product pipes to be laid are gradually coupled to the jacking pipe.
  • the control and actuation mechanism for the control head pivoting is located in the jacking pipe.
  • the actuation lines for the control of the control head and the drilling tool, possibly also the conveyor itself, are lengthened accordingly piece by piece when the product pipes are coupled.
  • the jacking pipe, control head and drilling tool are removed there.
  • What is disturbing in this embodiment is the need to always have to dig a sufficiently large target pit in addition to the starting pit.
  • a further disadvantage of this embodiment is that if the propulsion hits obstacles such as stones or the like that are too large for them to be able to drive around back to the old target direction, pits must be excavated from the surface of the earth at all these points to remove these obstacles. Repairs to the drill head during the advance also require the excavation of a corresponding pit in order to reach the drill head.
  • collapsible and expandable drilling tools are known for drilling tools for earthworks (EP-A-0 065 284, DE-A-2 422 489). These are designed to pierce solid obstacles such as natural stones. They are slidably guided in a carrier tube and can be in a drilling position. be expanded by the drilling diameter corresponding at least to the outer diameter of the carrier tube. After clearing the passage for the carrier tube, such a drilling tool can be collapsed again to a smaller diameter. The collapse and expansion takes place through a controlled rotary movement limited by stops, with which the pivotably mounted drilling tool segments are pivoted accordingly via support and control curve sections.
  • the present invention is therefore based on the task of creating a method and an apparatus for carrying out the method in order to carry out the underground controlled pipe jacking also through any obstacles and through the wall of a target object exclusively from a starting pit.
  • the solution according to the invention results from the characterizing part of patent claim 1, and with regard to the device for carrying out the method it results from the characterizing part of patent claim 5.
  • the drilling tool for earthwork is withdrawn to the starting pit and from there a drilling tool specially designed for drilling through such obstacles is pushed to the obstacle and the obstacle is pierced accordingly.
  • this drilling tool is designed to be collapsible and expandable. In the collapsed state, it can be pushed through the cladding tube. After advancing in front of the obstacle, it is then expanded to at least the outer diameter of the cladding tube and the control head articulated on the first driving cladding tube and thus drills the through-hole in such a large diameter through the obstacle that the subsequent further pre-pressing of the cladding tube is problem-free.
  • the product tube train is then pushed through the cladding tube from the starting pit out of the product tube to the target object, optionally into the perforated wall of the target object, optionally using a seal on the front end of the first product tube of the product tube train.
  • the finished product pipe train is then blocked from moving back from the starting pit and you pull back from the starting pit the now unnecessary cladding pipe train, which of course can be used again and again. If necessary, you can then fill from the starting pit from the annulus created by the retraction of the cladding tube.
  • Another very useful embodiment of the method consists in drilling the target object to form a drill core and pulling the drill core back to the starting pit with the drilling tool and then determining the dimensions of a seal to be placed on the front end of the first product pipe according to the dimensions of the drill core. This gives a seal that is precisely adapted to the diameter and the length of the bore through the target wall and thus acts very reliably.
  • All cladding tubes 3 and 3 ' have such a clear inner diameter that' a train of product tubes 4, which are also to be coupled to one another and to be laid, taking into account in the given example an elastic seal 5 to be arranged on the first product tube 4, through which the cladding tube can be advanced to the collector 2.
  • the various drilling tools associated with the device are also designed so that they can be pushed forward through the cladding tubes 3, 3 'on site and can also be withdrawn from there.
  • FIG. 2 it is shown by way of example that a tubular guide piece 6 is fastened to the front end of the first jacking pipe 3 ', the inner wall of which is designed as a sliding guide 7.
  • the outer ring 9 of a control head is articulated on the tubular guide piece 6 at the front end, for example via a swivel joint 8 located below during operation, which permits swiveling in several axes.
  • a tubular frame 11 which can be pushed back and forth on the outside in the sliding guide 7 of the tubular guide piece 6, are the essential elements of the control and actuation mechanism for the pivoting movement of the control head 10 and also the essential elements for the actuation of the earth-working tool and, if appropriate the earth production to the starting pit.
  • piston-cylinder units 12 For the pivoting of the control head 10 about the pivot axes of the swivel joint 8, several piston-cylinder units 12, one of which is shown in longitudinal section, are provided, for example distributed over the circumference, to be actuated hydraulically from the starting pit.
  • the free end of the piston rod facing away from the piston is articulated to an inner body 13 of the control head 10.
  • the inner body 13 is displaceably guided in an extension of the sliding guide 7 in a corresponding sliding guide 7 'in the outer ring 9 of the control head 10.
  • the outer ring 9 of the control head 10 has an end stop 14 for the advance movement of the inner body 13 together with the tubular frame 11 as well as actuation and control mechanisms.
  • the two sliding guides 7 and 7 ' are bridged by a sheet metal ring 7 ′′, through which the parts can also be pushed.
  • a tapered drill 15 is provided as the earth working tool, which continues backwards in the form of a screw conveyor 16, which travels the soil coming in through the essentially front end of the outer ring 9 and the inner body 13 of the control head 10 Directed towards the starting pit 1.
  • Storage and support of the drilling tool 15 together with the screw conveyor 16 take place in the interior of the tubular frame 11.
  • a pipe string 17 in the exemplary embodiment shown, through which, for example by means of a flushing liquid supplied from the starting pit, that during propulsion the drilling tool 15 drilled soil can be discharged to the starting pit 1.
  • the mechanism described above is essentially limited to the first jacking casing 3 ', with the exception, for example, of the pipe string 17 and all supply lines to the actuating units, for the flushing medium supply and the supply lines for driving the drilling tool including the screw conveyor.
  • the further cladding tubes 3 to be coupled to the first jacking cladding tube 3 ′ normally do not require any guide pieces comparable to the tubular guide piece 6. It is sufficient if its inner diameter is so large that the tubular frame 11 can be easily pushed through with sufficient play.
  • FIG. 3 shows in longitudinal section the special drilling tool that is advanced in front of the obstacle for drilling through such an obstacle.
  • this drilling tool identified as a whole by the reference number 18, is that it can be collapsed into a small-diameter state by being pushed in front of the obstacle in the manner mentioned, it then being able to be expanded again on site and then doing one Ent outside diameter at least speaking the outer diameter of the outer ring 9 of the control head 10 and the cladding tubes 3, 3 ', so that the hole through the obstacle is large enough to then pass through the obstacle with the control head and the cladding tube easily.
  • an outer tube 19 is provided, in which an inner tube 20, limited by stops 21, is rotatably supported within limits, which is connected to a rotary drive 22.
  • cutting ring segments 25 covered with diamond chips are rotatably mounted by means of pins 24, which have eccentric pieces 26 at their free ends, for which control cams 27 are provided in the frontal incisions of the inner tube.
  • the cutting segments 25 have trimmings with, for example, diamond chips on the front and on their outer jacket.
  • the inner tube 20 In the collapsed state of the drilling tool 18, the inner tube 20 is rotated to the outer tube 19 so that it is spaced from the stops 21 ( Figure 4) and the eccentric pieces 26 of the cutting segments 25 inside the recesses in the end face of the inner tube 20, d. H. before the start of the control curve 27.
  • the drilling tool In this collapsed state, the drilling tool can be pushed in front of the obstacle through the cladding tube 3, 3 'and the outer ring 9 of the control head. If the rotary drive, which acts on the inner tube 20, is set in motion, the inner tube 20 rotates in relation to the outer tube 19, as a result of which the eccentric pieces 26 are pressed into the outer position shown in FIG.
  • the above-described drilling tool which can also be constructed differently with regard to its collapse and expansion, for example using toggle levers, is withdrawn to the starting pit 1 through the cladding tube pull, and the drilling tool is then used for soil cultivation, for example as in connection described with Figure 2, pushed back on site.
  • the tunneling now reaches the target object, for example when creating a house connection to collector 2, in this use case of the method and, if water is present, which could occur when drilling through the collector while carrying contaminated soil with it, first of all from starting pit 1 the soil in the area of the connection point to the collector 2 solidifies the drilling tool for the injectors assigned to the soil, so that a consolidation zone 28 forms around the connection point. Then in the manner described the drilling tool for soil cultivation.
  • the cladding tube and the outer ring 9 of the control head 10 now push a drilling tool in front of the collector 2, which is used to drill through the wall of the collector 2 is determined.
  • This drilling tool not shown in the drawing, consists, for example, in a very simple manner of a tube piece which is covered with diamond chips and provided with a rotary drive. If the wall of the collector 2 is pierced with such a piece of pipe, the plaster bored out of the collector wall is located in the tubular drilling tool. This drilling tool is now also pulled back to the starting pit 1.
  • the distance between the starting pit 1 and the collector 2 can also be determined exactly, and in particular due to the presence of the plaster from the collector walls
  • the displacement path can be determined exactly, it must be ensured that, with a sealing sleeve 5 that is precisely adjusted in length, the product pipe pull is only advanced so far that the front end of the first product pipe does not protrude into the collector and here, possibly, as a flow barrier, Deposits produced.
  • the annular space created by the retraction of the cladding tube can still be filled from the starting pit 1.
  • diamond splinters e.g. B. hard metal splinters or small cutting edges to be used.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum gesteuerten unterirdischen Vortrieb von Rohren im unbegehbaren Durchmesserbereich entsprechend den Gattungsbegriffen der Hauptverfahrens- und Vorrichtungsansprüche.
  • Bislang wird bei einem gesteuerten unterirdischen Vortreiben von Rohren so vorgegangen, daß von einer ausgehobenen Startgrube aus, in der eine Preßvorrichtung installiert wird, zu einer ebenfalls auszuhebenden Zielgrube hin ein Vortriebsrohr vorgetrieben wird, an dessen Stirnseite zwecks Steuerung des Vortriebes zur Zielgrube hin ein Steuerkopf angelenkt ist, der auch ein Bohrwerkzeug zur Bearbeitung des Erdreiches trägt (EP-A-0 100 748, FR-A-2 349 091). Das Bohrwerkzeug arbeitet entweder nach dem Verdrängerprinzip oder aber reißt die Ortsbrust des Erdreiches auf. Das Bohrwerkzeug ist im letzteren Fall mit einem Förderstrang gekoppelt, der das Erdreich zur Startgrube hin fördert. Rückwärtig werden an das Vortriebsrohr nach und nach die zu verlegenden Produktenrohre angekuppelt. Der Steuer- und Betätigungsmechanismus für die Steuerkopfverschwenkung befindet sich im Vortriebsrohr. Die Betätigungsleitungen für die Steuerung des Steuerkopfes und des Bohrwerkzeuges, gegebenenfalls auch die Fördereinrichtung selbst, werden entsprechend stückweise bei Ankuppelung der Produktenrohre verlängert. Bei Erreichen der Zielgrube werden das Vortriebsrohr samt Steuerkopf und Bohrwerkzeug dort abgenommen. Störend ist bei dieser Ausgestaltung das Erfordernis, neben der Startgrube immer eine ausreichend große Zielgrube ausheben zu müssen. Nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung ferner, daß man, wenn der Vortrieb auf Hindernisse wie Steine oder dergleichen trifft, die zu groß sind, als daß sie unter Wiederrücksteuerung auf die alte Zielrichtung umfahren werden können, überall an diesen Stellen von der Erdoberfläche aus Gruben ausheben muß, um diese Hindernisse zu beseitigen. Auch Reparaturen am Bohrkopf im Verlaufe des Vortriebes erfordern das Ausheben einer entsprechenden Grube, um an den Bohrkopf heranzugelangen.
  • Ein interessantes Anwendungsgebiet für einen derartigen unterirdischen Rohrvortrieb ist die Erstellung von Hausanschlüssen für innerstädtische Ver- und Entsorgungsleitungen. Hier sind kleine Durchmesserbereiche von 150-200 mm betroffen. Derartige Anschlüsse werden ausgehend von einer Startgrube im Kellerbereich eines Hauses zu den normalerweise unterhalb der Fahrbahnen der straßenverlaufenden Sammlern geführt. Bislang wird hier im wesentlichen sogar in offener Bauweise gearbeitet, also äußerst umständlich, mit Blockierung des Straßenverkehrs unter erheblicher Lärm- und Schmutzbelastung für die Bevölkerung.
  • Auch in diesem Anwendungsfall bestehen die vorstehend genannten Probleme bei einem unterirdischen Rohrvortrieb, wobei im Falle eines nicht begehbaren Sammlers das Erfordernis durch Bohrens der Wandung des Sammlers sowie die Erstellung eines dichten Anschlusses beispielsweise eines Hausanschlußrohres an einen nicht begehbaren Sammler hinzukommt.
  • Vorrichtungsmäßig ist es bei der Anlenkung von Steuerköpfen, Schneidringen und dergleichen an dem Vortriebsrohr auch bekannt (DE-A-2 740 473), die Anlenkung so vorzunehmen, daß der Steuerkopf bzw. der Schneidenring in alle Richtungen beliebig verschwenkt werden kann. Bei der bekannten Vorrichtung erfolgt hierzu die Anlenkung mittels zweier Kugelgelenke, die einander diametral gegenüberliegend seitlich und bezogen auf die Benutzungslage etwa in halber Höhe des Produktenrohres und des Schneidringes vorgesehen sind. Die Betätigung erfolgt über mehrere Hydraulikzylinder.
  • Schließlich sind bei Bohrwerkzeugen für die Erdbearbeitung kollabier- und expandierbare Bohrwerkzeuge bekannt (EP-A-0 065 284, DE-A-2 422 489). Diese sind darauf ausgelegt, feste Hindernisse wie beispielsweise Natursteine zu durchbohren. Sie sind verschieblich in einem Trägerrohr geführt und können in eine Bohrstellung . expandiert werden, indem der Bohrdurchmesser mindestens dem Außendurchmesser des Trägerrohres entspricht. Nach Freiräumen des Durchtrittes für das Trägerrohr kann ein derartiges Bohrwerkzeug wieder auf einen kleineren Durchmesser kollabiert werden. Das Kollabieren und Expandieren geschieht durch eine gesteuerte und durch Anschläge begrenzte Drehbewegung, mit der die schwenkbar gelagerten Bohrwerkzeugsegmente über Stütz- und Steuerkurvenabschnitte entsprechend verschwenkt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung. liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, um den unterirdischen gesteuerten Rohrvortrieb auch durch etwaige Hindernisse hindurch sowie durch die Wandung eines Zielobjektes hindurch ausschließlich von einer Startgrube aus durchzuführen. Bezüglich des Verfahrens ergibt sich die erfindungsgemäße Lösung aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1, bezüglich der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sie sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 5.
  • Dadurch, daß man bei dem Rohrvortrieb nunmehr erst insgesamt einen Hüllrohrzug vorpreßt, durch den hindurch man später die vorzutreibenden Produktenrohre, gegebenenfalls mit einer Außendichtung darauf, schieben kann, sowie durch die Verwendung eines Satzes verschiedener Bohrwerkzeuge, die man in diesem Hüllrohrzug nach vorne vor Ort schieben kann und sie auch wieder zurückziehen kann, können praktisch alle vorkommenden Arbeiten ausschließlich von der Startgrube aus vorgenommen werden. Kommt es beispielsweise beim Vortreiben des Hüllrohrzuges zu einer Beschädigung des die Erdreichortsbrust bearbeitenden Bohrwerkzeuges, zieht man dieses durch den Hüllrohrzug zur Startgrube zurück und kann es dort reparieren. Trifft der Vortrieb des Hüllrohrzuges auf ein nicht zu umsteuerndes Hindernis, beispielsweise einen Felsbrocken oder dergleichen, wird das Bohrwerkzeug für die Erdbearbeitung zur Startgrube zurückgezogen und von dort ein speziell auf das Durchbohren derartiger Hindernisse ausgelegtes Bohrwerkzeug zum Hindernis geschoben und das Hindernis entsprechend durchbohrt. In bevorzugter Ausgestaltung ist dieses Bohrwerkzeug dabei kollabierbar und expandierbar ausgebildet. In kollabiertem Zustand kann es durch den Hüllrohrzug hindurchgeschoben werden. Nach Vorschieben vor das Hindernis wird es dann auf mindestens den Außendurchmesser des Hüllrohrzuges und des an das erste Vortriebshüllrohr angelenkten Steuerkopfes expandiert und bohrt damit die Durchtrittsbohrung in so großem Durchmesser durch das Hindernis, daß das nachfolgende weitere Vorpressen des Hüllrohrzuges problemlos ist. Trifft der Vortrieb des Hüllrohrzuges aufgrund der Steuerung des Vortriebes auf das Zielobjekt, kann nach Zurückziehen des Bohrwerkzeuges für die Erdreichbearbeitung zur Startgrube von der Startgrube aus im Bedarfsfall ein weiteres Bohrwerkzeug, das zum Durchbohren der Wandung des Zielobjektes bestimmt ist, vorgeschoben werden und das Zielobjekt, beispielsweise ein Sammler, an den ein Hausanschluß anzuschließen ist, durchbohrt werden. Nach Rückzug auch dieses Bohrwerkzeuges zur Startgrube wird dann durch den Hüllrohrzug hindurch von der Startgrube aus der Produktenrohrzug zum Zielobjekt, gegebenenfalls in die durchbohrte Wandung des Zielobjektes hinein, gegebenenfalls unter Verwendung einer Dichtung auf dem vorderen Ende des ersten Produktenrohres des Produktenrohrzuges, geschoben. Der fertig verlegte Produktenrohrzug wird dann von der Startgrube aus gegen ein Zurückwandern blockiert und man zieht von der Startgrube aus den nun nicht mehr benötigten Hüllrohrzug, den man naturgemäß immer wieder verwenden kann, zurück. Falls erforderlich, kann man von der Startgrube aus den durch die Zurückziehung des Hüllrohrzuges entstandenen Ringraum dann noch verfüllen.
  • In zweckmäßiger Ausgestaltung des Verfahrens ist es auch möglich, nach Erreichen des Zielobjektes vor dessen Durchbohren zuvor von der Startgrube aus den Boden im Bereich der Anschlußstelle durch Injektion zu verfestigen und damit zumindest vorübergehend gegen eventuell vorhandenes Wasser eine Abdichtung der Anschlußstelle herbeizuführen. Diese Verfestigung kann auch bei einem Werkzeugwechsel zweckmäßig sein.
  • Eine weitere sehr zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß man das Zielobjekt unter Bildung eines Bohrkernes durchbohrt und man den Bohrkern mit dem Bohrwerkzeug zur Startgrube zurückzieht und dann nach den Abmessungen des Bohrkernes die Abmessungen einer auf das vordere Ende des ersten Produktenrohres aufzusetzenden Dichtung bestimmt. Man erhält damit eine sowohl an den Durchmesser wie auch die Länge der durch die Zielobjektwandung führenden Bohrung genau angepaßte und damit sehr zuverlässig wirkende Dichtung.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen, insbesondere auch baulich konstruktive Ausgestaltungen von Teilen der Vorrichtung, insbesondere soweit sie die Ausgestaltung der Verschiebbarkeit der Bohrwerkzeuge im Hüllrohrzug und im Steuerkopf betreffen und soweit sie die besondere Ausgestaltung spezieller Bohrwerkzeuge des Bohrwerkzeugsatzes betreffen, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.
  • Es zeigen
    • Figur 1 ein schematisches Schaubild eines unterirdischen Rohrvortriebes für die Verlegung eines Produktenrohrzuges zu einem Zielobjekt in Form eines Sammlers mit vergrößerter Einzeldarstellung der Anschlußstelle von Sammler und erstem Produktenrohr,
    • Figur 2 einen Längsschnitt durch das vordere Ende des ersten Vortriebshüllrohres mit angelenktem Steuerkopf, verschieblich im Steuerkopf und im vorderen Ende des ersten Vortriebshüllrohres geführte Steuereinrichtung für die Schwenkbewegung des Steuerkopfes sowie mit einem eingeschobenen Erdbearbeitungsbohrwerkzeug,
    • Figur 3 eine vereinfachte' Längsschnittdarstellung durch das vordere Ende des Vortriebshüllrohres und des Steuerkopfes mit eingeschobenem expandierbaren Bohrwerkzeug zum Durchbohren fester Hindernisse,
    • Figur 4 einen Querschnitt durch das Bohrwerkzeug gemäß Schnitt IV-IV der Figur 3.
  • Als Durchführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren zum gesteuerten unterirdischen Vortrieb von Rohren im unbegehbaren Durchmesserbereich soll nachfolgend beispielshalber die Erstellung eines Hausanschlusses ausgehend von einer im Boden des Hauskellers ausgehobenen Startgrube 1 bis hin zu einem unterhalb der Straße verlaufenden Sammler 2 beschrieben werden. In der Startgrube 1 wird zunächst eine handelsübliche Vorrichtung zum Vorpressen von Rohren installiert. Mit deren Hilfe wird nun als erster Verfahrensschritt ein Zug von Hüllrohren 3 zum Sammler 2 vorgetrieben. Diese Hüllrohre 3, die im Verfolg des Vortriebes jeweils aneinandergekuppelt werden können, werden von einem speziell ausgestalteten ersten Vortriebshüllrohr 3' angeführt, wie es im einzelnen noch im Zusammenhang insbesondere mit der Figur 2 näher erläutert wird. Alle Hüllrohre 3 und 3' haben einen solchen lichten Innendurchmesser, daß'ein Zug von ebenfalls aneinander zu kuppelnden, zu verlegenden Produktenrohren 4, im gegebenen Beispiel ünter Berücksichtigung einer auf dem ersten Produktenrohr 4 anzuordnenden elastischen Dichtung 5, durch den Hüllrohrzug zum Sammler 2 vorgeschoben werden kann. Ferner sind die der Vorrichtung zugehörigen verschiedenen Bohrwerkzeuge ebenfalls darauf ausgelegt, durch die Hüllrohre 3, 3' nach vorne vor Ort geschoben werden zu können und von dort auch wieder zurückgezogen werden zu können.
  • In Figur 2 ist beispielshalber gezeigt, daß am vorderen Ende des ersten Vortriebsrohres 3' ein rohrförmiges Führungsstück 6 befestigt ist, dessen Innenwand als Schiebeführung 7 ausgebildet ist. An dem rohrförmigen Führungsstück 6 ist am vorderen Ende beispielsweise über ein im Betrieb unten liegendes Schwenkgelenk 8, das eine Verschwenkung in mehreren Achsen zuläßt, der Außenring 9 eines Steuerkopfes angelenkt. In einem rohrförmigen Rahmen 11, der außenseitig in der Schiebeführung 7 des rohrförmigen Führungsstückes 6 hin- und hergeschoben werden kann, sind die wesentlichen Elemente des Steuerungs- und Betätigungsmechanismusses für die Schwenkbewegung des Steuerkopfes 10 sowie auch die wesentlichen Elemente für die Betätigung des Erdbearbeitungswerkzeuges und gegebenenfalls die Erdförderung zur Startgrube hin untergebracht. Für die Verschwenkung des Steuerkopfes 10 um die Schwenkachsen des Schwenkgelenkes 8 sind beispielsweise am Umfang verteilt mehrere hydraulisch von der Startgrube aus zu betätigende Kolben-Zylinderaggregate 12 vorgesehen, von denen eines im Längsschnitt dargestellt ist. Das freie, dem Kolben abgewandte Ende der Kolbenstange ist dabei gelenkig an einem Innenkörper 13 des Steuerkopfes 10 angelenkt. Der Innenkörper 13 ist in Verlängerung der Schiebeführung 7 verschieblich in entsprechender Schiebeführung 7' in dem Außenring 9 des Steuerkopfes 10 geführt. In der Nähe seines Außenendes hat der Außenring 9 des Steuerkopfes 10 einen Endanschlag 14 für die Vorschiebebewegung des Innenkörpers 13 samt rohrförmigen Rahmen 11 sowie Betätigungs- und Steuermechanismen. Die beiden Schiebeführungen 7 und 7' sind durch einen Blechring 7", durch den hindurch die Teile ebenfalls geschoben werden können, überbrückt. Der Blechring bildet zugleich eine Abdichtung der Anlenkzone von Steuerkopf 10 an dem ersten Vortriebshüllrohr 3' bzw. dessen vorderem Führungsstück 6.
  • In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Erdbearbeitungswerkzeug ein Kegelbohrer 15 vorgesehen, der sich nach rückwärts in Form einer Förderschnecke 16 fortsetzt, die das durch den im wesentlichen vorderen Ende des Außenringes 9 sowie dem Innenkörper 13 des Steuerkopfes 10 gebildeten Einlauftrichter kommende Erdreich rückwärtig in Richtung auf die Startgrube 1 zufördert. Lagerung und Abstützung des Bohrwerkzeuges 15 samt der Förderschnecke 16 geschehen im Inneren des rohrförmigen Rahmens 11. In diesem rohrförmigen Rahmen 11 befindet sich im dargestellten Ausführungsbeispiel auch noch ein Rohrstrang 17, durch den hindurch beispielsweise mittels einer von der Startgrube aus zugeführten Spülflüssigkeit das beim Vortrieb durch das Bohrwerkzeug 15 gebohrte Erdreich zur Startgrube 1 hin abgeführt werden kann.
  • Der vorstehend beschriebene Mechanismus beschränkt sich im wesentlichen auf das erste Vortriebshüllrohr 3', mit Ausnahme beispielsweise des Rohrstranges 17 sowie aller Versorgungsleitungen zu den Betätigungsaggregaten, für die Spülmedienzufuhr und die Zuleitungen zum Antrieb des Bohrwerkzeuges samt Förderschnecke.
  • Es versteht sich, daß abweichend vom vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in entsprechender verschieblicher Anordnung im ersten Vortriebshüllrohr 3' und dem Außenring 9 des Steuerkopfes 10 andere Schwenkmechanismen für den Steuerkopf sowie andere Arten von Bohrwerkzeugen für die Bearbeitung des Erdreiches, insbesondere auch solche, die nicht nach dem Prinzip der Bodenentnahme sondern nach dem Prinzip der Verdrängung arbeiten, angeordnet werden können.
  • Die an das erste Vortriebshüllrohr 3' anzukuppelnden weiteren Hüllrohre 3 benötigen normalerweise keine mit dem rohrförmigen Führungsstück 6 vergleichbare Führungsstücke. Es genügt, wenn ihr Innendurchmesser so groß ist, daß der rohrförmige Rahmen 11 mit ausreichend Spiel problemlos hindurchgeschoben werden kann.
  • Trifft man nun im Verlauf des Vortriebes des Hüllrohrzuges 3, 3', zielgerecht durch entsprechende steuernde Verschwenkungen des Steuerkopfes 10 in Richtung auf den Sammler 2 gesteuert, auf ein festes Hindernis, beispielsweise einen Felsbrocken, der so groß ist, daß der Rohrzug unter Wiederansteuerung der alten Zielrichtung nicht darum herum gesteuert werden kann, zieht man das Bohrwerkzeug für die Erdbearbeitung, im Ausführungsbeispiel nach Figur 2, zusammen mit dem gesamten Betätigungsmechanismus für die Steuerkopfverschwenkung einschließlich Schwenkgelenk 8 und Innenkörper 13 des Steuerkopfes und alle die in dem rohrförmigen Rahmen 11 befindlichen Teile durch den bis dahin schon von der Startgrube 1 aus vorgetriebenen Hüllrohrzug zur Startgrube 1 zurück und schiebt nun ein neues Bohrwerkzeug durch den Hüllrohrzug und insbesondere auch das erste Vortriebshüllrohr 3' und den vorderseitig daran verbliebenen Außenring 9 des Steuerkopfes 10 bis gegen das Hindernis vor. Diese Situation ist in Figur 3 illustriert, die im Längsschnitt das vor das Hindernis vorgeschobene spezielle Bohrwerkzeug zum Durchbohren eines derartigen Hindernisses zeigt.
  • Das Wesen dieses in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 18 gekennzeichneten Bohrwerkzeuges besteht darin, daß es in einen kleindurchmessrigen Zustand kollabierbar ist, indem es in der genannten Weise vor das Hindernis vorgeschoben werden kann, wobei es dann vor Ort wieder expandiert werden kann und dabei dann einen Außendurchmesser mindestens entsprechend dem Außendurchmesser des Außenkranzes 9 des Steuerkopfes 10 und der Hüllrohre 3, 3' annimmt, damit die Bohrung durch das Hindernis große genug wird, um das Hindernis dann anschließend mit dem Steuerkopf und dem Hüllrohrzug problemlos durchfahren zu können.
  • Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Bohrwerkzeug 18 zum Aufbohren eines festen Hindernisses ist ein Außenrohr 19 vorgesehen, in dem ein Innenrohr 20, durch Anschläge 21 begrenzt, in Grenzen drehbar gelagert ist, das mit einem Drehantrieb 22 verbunden ist. In stirnseitigen, das Innenrohr übergreifenden Ansätzen 23 des Außenrohres 19 wird mittels Stiften 24 mit Diamantensplittern besetzte Schneidkranzsegmente 25 drehbar gelagert, die an ihren freien Enden Exzenterstücke 26 aufweisen, für die in stirnseitigen Einschnitten des Innenrohres 20 Steuerkurven 27 vorgesehen sind. Die Schneidsegmente 25 weisen stirnseitig sowie an ihrem Außenmantel einen Besatz mit beispielsweise Diamantsplittern auf.
  • In kollabiertem Zustand des Bohrwerkzeuges 18 ist das Innenrohr 20 zum Außenrohr 19 so verdreht, daß es abständig von den Anschlägen 21 (Figur 4) liegt und dabei die Exzenterstücke 26 der Schneidsegmente 25 in Inneren der Aussparungen in der Stirnfläche des Innenrohres 20, d. h. vor dem Beginn der Steuerkurve 27, liegen. In diesem kollabierten Zustand kann das Bohrwerkzeug durch den Hüllrohrzug 3, 3' sowie den Außenring 9 des Steuerkopfes vor das Hindernis geschoben werden. Wird nun der Drehantrieb, der auf das Innenrohr 20 wirkt, in Gang gesetzt, dreht sich das Innenrohr 20 im Verhältnis zum Außenrohr 19, wodurch von den Steuerkurven 27 die Exzenterstücke 26 in die in Figur 4 dargestellte Außenlage gedrückt werden, wodurch die Schneidsegmente 25 um die Stifte 24 herum in die expandierte Lage verschwenken, die in Figur 3 strichpunktiert noch angedeutet ist. Bei weiterer Drehbewegung kommt es dann über die Anschläge 21 automatisch zur Mitnahme auch des Außenrohres 19 und damit zum Drehantrieb des Bohrwerkzeuges 18 insgesamt, das nun unter Drehung und gleichzeitiger Vorpressung mittels der startgrubenseitigen Vorpreßeinrichtung im Hindernis eine so große Bohrung aufbohrt, daß Hüllrohrzug und Steuerkopf problemlos hindurchfahren können.
  • Ist das Hindernis durchbohrt, wird das vorstehend geschilderte Bohrwerkzeug, das bezüglich seines Kollabierens und Expandierens auch anders konstruiert sein kann, beispielsweise unter Verwendung von Kniehebeln, zur Startgrube 1 durch den Hüllrohrzug zurückgezogen und es wird dann das Bohrwerkzeug für die Erdreichbearbeitung, beispielsweise wie im Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben, wieder vor Ort geschoben.
  • Erreicht der Vortrieb nun das Zielobjekt, beispielsweise beim Erstellen eines Hausanschlusses den Sammler 2, wird in diesem Verwendungsfall des Verfahrens und, falls Wasser ansteht, das beim Durchbohren des Sammlers in diesen unter Mitführung von verschmutztem Erdreich eintreten könnte, zunächst von der Startgrube 1 aus mittels dem Bohrwerkzeug für die Erdreichbearbeitung zugeordneter Injektoren der Boden im Bereich der Anschlußstelle zum Sammler 2 verfestigt, so daß sich um die Anschlußstelle herum eine Verfestigungszone 28 bildet. Dann wird in der beschriebenen Weise das Bohrwerkzeug für die Erdreichbearbeitung. aus dem Außenring 9 des Steuerkopfes 10 und dem Hüllrohrzug 3', 3 wieder zur Startgrube zurückgezogen und es wird in diesem Anwendungsbeispiel durch den Hüllrohrzug und den Außenring 9 des Steuerkopfes 10 nun ein Bohrwerkzeug vor den Sammler 2 geschoben, das zum Durchbohren der Wandung des Sammlers 2 bestimmt ist. Dieses zeichnerisch nicht dargestellte Bohrwerkzeug besteht beispielsweise in sehr einfacher Weise aus einem mit Diamantsplittern besetzten und mit einem Drehantrieb versehenen Rohrstück. Durchbohrt man mit einem derartigen Rohrstück die Wandung des Sammlers 2, befindet sich der aus der Sammlerwandung herausgebohrte Putzen in dem rohrstückförmigen Bohrwerkzeug. Man zieht nun auch dieses Bohrwerkzeug wieder zur Startgrube 1 zurück. Man gelangt damit auch an den Putzen, an dem man die genaue Form der Anbohrung in der Sammlerwandung erkennt, so daß man nach seinen Abmessungen insbesondere die Länge einer am vorderen Ende auf das erste Produktenrohr 4 aufzusetzenden elastischen Dichtung 5 bemessen kann, wobei der Außendurchmesser des zuletzt eingesetzten Bohrwerkzeuges und der Außendurchmesser dieser elastischen Dichtung 5 übereinstimmen. Nach entsprechender Anpassung und Aufsetzung der Dichtung 5 wird nun von der Startgrube 1 aus der aus aneinandergekuppelten Produktenrohren 4 gebildete Produktenrohrzug durch den Hüllrohrzug zum Sammler 2 vorgeschoben, wobei die elastische Dichtung 5 in die Durchbohrung der Wandung des Sammlers 2 gelangt und sich in diesem elastisch festsetzt. Zweckmäßig ist dabei eine Ausgestaltung der Dichtung 5 mit umlaufenden Lippen 29, die sich an die Bohrung an der Sammlerwand fest anlegen und eine gute Abdichtung bewirken. Zugleich wird hierdurch eine gewisse Elastizität der Abdichtung erreicht, die etwaige anschließende Bodensetzungen ausgleichen kann, ohne undicht zu werden. Bei dieser Ausgestaltung ist es insbesondere dann, wenn sich aus der Art des Putzens ergibt, daß der Sammler doch stark schräg außermittig angebohrt wurde, zweckmäßig die Räume zwischen den Lippen 29 der Dichtung 5 vor dem Einschieben des Produktenrohrzuges mit einer elastischen Masse auszufüllen die verhindern kann, daß etwa durch die Rillen zwischen den Lippen Flüssigkeit entweder in den Sammler oder gar aus diesem herausläuft.
  • Da sich bei der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise auch die Entfernung zwischen der Startgrube 1 und dem Sammler 2 exakt ermitteln läßt und sich insbesondere durch das Vorhandensein des Putzens aus der Sammlerwänd auch hier der Verschiebeweg genau ermitteln läßt, ist zu gewährleisten, daß, bei genau in ihrer Länge angepaßter Dichtmanschette 5 der Produktenrohrzug auch nur so weit vorgeschoben wird, daß das vordere Ende des ersten Produktenrohres nicht in den Sammler hineinragt und hier womöglich, als Strömungsbarriere, Ablagerungen produziert.
  • Nach Einschieben des Produktenrohrzuges 4 wird startgrubenseitig der Produktenrohrzug 4 in seiner Lage blockiert und es wird dann der Hüllrohrzug 3, 3' in die Startgrube 1 zurückgezogen. Der Blechring 7' ist dabei mit seinen nach außen gewinkelten Laschen (siehe Figur 2) stabil genug, um auch zusammen mit dem ersten Vortriebsrohr 3' den noch vor Ort befindlichen Außenring 9 des Steuerkopfes 10 mit in die Startgrube 1 zu bringen.
  • Erforderlichenfalls kann danach der durch die Zurückziehung des Hüllrohrzuges entstandene Ringraum von der Startgrube 1 aus noch verfüllt werden.
  • Abweichend vom beschriebenen Ausführungsbeispiel können anstelle der Diamantsplitter andere Schneidmaterialien eingesetzt werden, z. B. Hartmetallsplitter oder kleine einzusetzende Schneiden.

Claims (10)

1. Verfahren zum gesteuerten unterirdischen Vortrieb von Rohren (4) im unbegehbaren Durchmesserbereich, mit Vorpressen eines Rohrzuges (4) ausgehend von einer Startgrube (1) unter Aufweitung oder Entnahme des Bodens mit einem Bohrwerkzeug (15, 18) und gegebenenfalls einer Förderung des entnommenen Bodens zur Startgrube (1), dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ausgehend von der Startgrube (1) ein Hüllrohrzug mit Hüllrohren (3, 3') eines Innendurchmessers größer als der Außendurchmesser der zu verlegenden Produktenrohre (4), gegebenenfalls zuzüglich'einer Außendichtung (5) darauf, vorgetrieben wird, gegebenenfalls das Bohrwerkzeug (15) für die Bodenbearbeitung durch den bis dahin vorgepreßten Hüllrohrzug (3, 3') zur Startgrube (1) zurückgezogen und ein Bohrwerkzeug (18) zum Durchbohren fester Hinderniskörper von der Startgrube (1) aus durch den Hüllrohrzug (3, 3') vorgeschoben wird und das Hindernis durchbohrt wird, bei Erreichen des Zielobjektes (2) erforderlichenfalls nach vorherigem Rückzug des im Hüllrohrzug (3, 3') befindlichen Bohrwerkzeuges von der Startgrube aus ein Bohrwerkzeug zum Durchbohren des Zielobjektes (2) vorgeschoben wird, dieses nach Durchbohren des Zielobjektes (2) wieder zur Startgrube (1) zurückgezogen wird, dann ein Produktenrohrzug (4) von der Startgrube (1) aus durch den Hüllrohrzug (3, 3') bis in das Zielobjekt (2) vorgeschoben wird und schließlich der Hüllrohrzug (3, 3') unter Festhaltung des Produktenrohrzuges (4) zur Startgrube (1) zurückgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Erreichen des Zielobjektes (2) vor dessen Durchbohren zuvor von der Startgrube (1) aus den Boden im Bereich der Anschlußstelle durch Injektion verfestigt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Zielobjekt (2) unter Bildung eines Bohrkernes durchbohrt, den Bohrkern mit dem Bohrwerkzeug zur Startgrube (1) zurückzieht und nach den Abmessungen des Bohrkernes die Abmessungen einer auf das vordere Ende des Produktenrohrzuges (4) aufzusetzenden Dichtung (5) bestimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine elastische Dichtung (5) mit mehreren umlaufenden Lippen (29) verwendet und vor dem Vorschieben des Produktenrohrzuges (4) zum Zielobjekt (2) die Räume zwischen den Lippen (29) mit einer elastischen Masse ausfüllt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer startgrubenseitig installierten Preßvorrichtung, einem ersten Vortriebsrohr (3'), an das vorderseitig ein Steuerkopf (10) angelenkt ist und an das rückseitig weitere Rohre (3) ankuppelbar sind, einem im und vorne am Steuerkopf (10) vorgesehenen, antreibbaren Bohrwerkzeug (15) und gegebenenfalls einer im Steuerkopf (10) und Vortriebsrohr (3') angeordneten, durch die angekuppelten Rohre (3) verlängerbaren Fördereinrichtung (16) sowie mit einem im Vortriebsrohr (3') angeordneten Steuer- und Betätigungsmechanismus (12) für die Verschwenkung des Steuerkopfes (10), dadurch gekennzeichnet, daß das Vortriebsrohr (3') das erste Rohr eines aneinanderkuppelbaren Zuges von Hüllrohren (3, 3') ist, deren Innendurchmesser größer als die zu verlegenden Produktenrohre (4), gegebenenfalls einschließlich einer Außendichtung (5) darauf, sind und ein Satz von Bohrwerkzeugen (15, 18) für die Bodenbearbeitung und zum Durchbohren von festen Hinderniskörpern vorgesehen ist, wobei das Bohrwerkzeug (15) für die Bodenbearbeitung und gegebenenfalls die Fördereinrichtung (16) zur Förderung des Bodens zur Startgrube (1) zusammen mit der Steuer- und Betätigungseinrichtung (12) für die Schwenkbewegung des Steuerkopfes (10) sowie zusammen mit einem damit verbundenen Innenkörper (13) des Steuerkopfes (10) in Führungen (7') eines Außenringes (9) des Steuerkopfes (10) sowie in Führungen (7) eines am vorderen Ende des ersten Vortriebshüllrohres (3') vorgesehenen rohrförmigen Führungsstückes (6) durch den Hüllrohrzug (3, 3') hin- und herverschieblich geführt sind, wobei in dem Außenring (9) des Steuerkopfes (10) ein Endanschlag (14) für die Verschiebebewegung vorgesehen ist, und daß ferner der Bohrwerkzeugsatz ein zum Hindurchschieben durch den Hüllrohrzug (3, 3') und den Außenring (9) kollabierbares und mindestens auf den Außendurchmesser von Außenring (9) und Hüllrohrzug (3, 3') expandierbares Bohrwerkzeug (18) aufweist, das vorderseitige Schneidsegmente (25) zum Durchbohren fester Hinderniskörper aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebeführung (7) in dem rohrförmigen Führungsstück (6) des ersten Vortriebshüllrohres (3') und die Schiebeführung (7') im Außenring (9) des Steuerkopfes (10) durch einen Blechring (7") miteinander verknüpft sind, der zugleich den Anlenkbereich des Steuerkopfes (10) am vorderen Ende des ersten Vortriebshüllrohres (3') abdichtet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des ersten Vortriebshüllrohres (3') liegenden Teile der Steuer- und Betätigungseinrichtung (12) sowie die hier liegenden Abstützungen und Betätigungseinrichtungen für das Bohrwerkzeug (15) sowie gegebenenfalls hier befindliche Abschnitte der Fördereinrichtung (16) zur Startgrube in einem rohrförmigen Rahmen (11) angeordnet sind, der seinerseits verschieblich in der Schiebeführung (7) des rohrförmigen Führungsstückes (6) des ersten Vortriebshüllrohres (3') geführt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kollabierbare Bohrwerkzeug (18) ein mit einem Drehantrieb (22) versehenes Innenrohr (20) aufweist, das begrenzt gegen einen Anschlag (21) in einem Außenrohr (19) angeordnet ist und vorderseitig an dem Außenrohr (19) Schneidsegmente (25) drehbar gelagert sind, die außenflächig und stirnseitig mit Schneidmaterial bestückt sind und die an ihren freien Enden Exzenterstücke (26) aufweisen, zu deren Betätigung in stirnseitigen Ausnehmungen des Innenrohres (20) Steuerkurven (27) vorgesehen sind, derart, daß bei Verdrehung des Innenrohres (20) gegenüber dem Außenrohr (19) die Exzenterstücke (26) aus den Aufnahmen im Innenrohr (20) längs der Steuerkurven (27) nach außen laufen und dabei die Schneidsegmente (25) in die expandierte Lage schwenken.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bohrwerkzeug (15) für die Bodenbearbeitung Injektoren zugeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrwerkzeugsatz ein Bohrwerkzeug zum Durchbohren der Wandung eines Zielobjektes (2) aufweist, das als mit Schneidmaterial besetztes Rohrstück ausgebildet ist.
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