EP1258596A1 - Method for refurbishing a tunnel drainage system - Google Patents
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Classifications
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- E21B7/04—Directional drilling
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-
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- E21F16/00—Drainage
- E21F16/02—Drainage of tunnels
Definitions
- the present invention relates to a method for renovation of tunnel back surface drainage, being in the tunnel a drainage line is provided below the carriageway level is and in the tunnel wall flush niches are provided that to the drainage lines.
- the object of the present invention is a method for the rehabilitation of tunnel back surface drainage, in which the drainage lines are not fully exposed Need to become.
- This task is accomplished by a method of the type mentioned at the beginning Art solved according to the invention in that a core hole attaches diagonally downwards to the drainage line, see above that the core hole in the area of a sink niche in the drainage line that you can go from this sink to one pulls a rope into the drainage line of another sink niche, that you drill a drill pipe into the Introduces the drainage line and drills the drainage line, the drill head being pulled by means of the rope so that it must remain in the drainage line so that the Replaces the drill head with a rock clearing machine and now in the opposite direction broadened the cross section, and that one eventually a new drainage line in the expanded cross section moves in.
- Drilling systems are known with which several hundred Can drill meters and where the drill pipe has a bending radius allows up to 30 m. (E.g. Vermeer Navigator D16X20A from Vermeer AG in Altendorf, Switzerland.)
- Vermeer Navigator D16X20A from Vermeer AG in Altendorf, Switzerland.
- the problem is that these devices are about 5 m long and therefore not at all over an existing sink (usually about one meter is wide) can be brought to the drainage line.
- a core hole e.g. with a 300 mm diameter
- the drainage line is usually located about 1 m below the level of the road, the length of the sloping Hole can be about 5 to 7 m (the oblique hole then meets the drainage line at an angle of about 10 °).
- the diameter of the boring bars is about 50 mm, so that 250 mm remain free in the 300 mm thick core hole. This space is sufficient to allow the drill pipe to be used a bending radius of more than 30 m from the depth of the drainage line can be led to the level of the road. The drill can thus be set up on the road.
- the cross section is preferably expanded twice in succession, around all pipe remains of the existing drainage line to destroy.
- FIG. 1 shows a cross section through a tunnel
- Fig. 2 shows schematically the installation of a Drilling device in the tunnel for performing the invention process
- Fig. 3 core holes in the area of a strong Curvature of the drainage line.
- Tunnel 1 is elevated below by lane 2 and two Side strips 3, 4 limited.
- the drainage line 5 is located below the verge 4, about a meter below the level of the hard shoulder and below the extreme lateral point of the elm.
- the drainage line 5 is made of filter concrete 6 surrounded.
- the clearance profile is through a dashed line 7 indicated.
- the drainage line 5 can be seen from the side.
- a sink niche 8 can also be seen in this figure.
- Such Rinsing niches 8 are usually provided in the tunnel every 100 m.
- the drainage line runs in the area of a flushing niche 8 as an open channel.
- the drainage line 5 is not always laid in a straight line. To avoid deviations from the target position even before the actual one Being able to determine when work starts is a special one Probe pulled through the existing line and the location of the Measure drainage line 5. This measurement is carried out by Determination of the distance from the receiver to the probe, since depth and Gradients of the drainage line 5 are generally constant. Out the distance and the known height of the drainage line 5 the lateral position can be calculated.
- the drainage line 5 is drilled horizontally in each case from the sink 8. Depending on the distance the flushing niches 8 and the positional accuracy of the drainage line 5, sections drilled from 150 m to 200 m per drill position (three to four niche distances).
- the drilling device 11 way too big to put in a sink 8 and from to drill from there horizontally. So you bring an oblique Core bore 9, which in the area of the sink 8 in the Drainage line 5 opens.
- the minimum bend radius of the drill pipe is about 30 m. With a diameter of the core hole 9 by 300 mm and a diameter of the drill pipe of 50 mm you can easily maintain this bending radius if the length of the core hole is 9 7 m (the drainage line 5 is one meter below the road level). This is in Fig. 2 can be seen schematically.
- an insertion hole 10 is attached.
- This insertion hole 10 is used in the section of the drainage line to the right of the flushing niche 8 5 to pull in a new line, whereas with the Drill 11 in the section to the left of the sink 8 is drilled.
- the core hole 9 and the insertion hole 10 therefore belong to different renovation sections.
- the existing one Drainage line 5 introduced a pull rope. This is done either manually with a retraction spring or - if the line is not consistent - with a high-pressure water unit (1200 bar, 150 1 / s).
- the drilling device 11 is positioned and anchored at the edge of the road.
- the traction cable is attached to the drill head via a swivel attached.
- the pilot hole in the existing drainage line 5 can, for example, with a 110 mm diameter drill head respectively.
- a mobile cable winch is used to pull the rope (Tensile force in the order of 50 kN) the drill head and thus the drill pipe in the existing drainage line 5 held. Without the traction cable, the drill head would bend evade the existing drainage line.
- the overburden filter concrete, pipe remains, fleece .
- a PEHD pipe with the appropriate diameter is attached to a corresponding suction fan (suction power, for example 9000 m 3 / h), this is introduced into the insertion bore 10 and pulled with the drilling device 11, and the overburden is sucked out with a high air throughput. Sucking takes place simultaneously with the second milling.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung von Tunnel-Rückflächenentwässerungen, wobei im Tunnel eine Drainageleitung unterhalb des Fahrbahnniveaus vorgesehen ist und in der Tunnelwand Spülnischen vorgesehen sind, die bis zu den Drainageleitungen reichen.The present invention relates to a method for renovation of tunnel back surface drainage, being in the tunnel a drainage line is provided below the carriageway level is and in the tunnel wall flush niches are provided that to the drainage lines.
Um die in Tunnelstrecken anfallenden Bergwässer schadlos ableiten zu können, sind in der Tunnellängsachse Drainageleitungen (sog. Ulmendrainagen) verlegt. Das Rohrmaterial (z.B. PVC-gelocht-flexibel DN 150) ist eingebettet in Filter(Einkorn-)beton. Die Drainageleitungen neigen im Laufe der Jahre und bei entsprechendem umgebenden Kalkgebirge zur Versinterung - das heißt die Leitungen "wachsen zu".Harmless to the mountain water accumulating in tunnel sections To be able to drain, there are drainage lines in the longitudinal axis of the tunnel (so-called elm drainage). The pipe material (e.g. PVC perforated flexible DN 150) is embedded in filter (single-grain) concrete. The drainage lines tend over the course of Years and with appropriate surrounding limestone mountains for sintering - That means the lines "grow".
Ist diese Versinterung so weit fortgeschritten, dass mit den üblichen Kanalspülverfahren die Leitung nicht mehr gereinigt werden kann, kommt es zu Wasseraustritten auf die Fahrbahn.Is this sintering so advanced that with the usual sewer flushing process no longer cleaned the line water can leak onto the road.
Damit eine einwandfreie Wasserableitung wieder möglich ist, müssen die bestehenden Drainageleitungen entfernt und neue eingebracht werden (z.B. PE-HD DA 140, d=8mm, gelocht).So that perfect water drainage is possible again, the existing drainage lines must be removed and new ones can be introduced (e.g. PE-HD DA 140, d = 8mm, perforated).
Es wäre natürlich möglich, im gesamten Tunnel bis zur Drainageleitung zu graben und diese zu ersetzen. Dies wäre jedoch ganz offensichtlich mit einem erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand verbunden, und die Verkehrseinschränkungen wären erheblich.It would, of course, be possible in the entire tunnel to the drainage line to dig and replace them. However, this would be obviously with a lot of work and time connected, and the traffic restrictions would be significant.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Sanierung von Tunnel-Rückflächenentwässerungen zu schaffen, bei dem die Drainageleitungen nicht zur Gänze freigelegt werden müssen.The object of the present invention is a method for the rehabilitation of tunnel back surface drainage, in which the drainage lines are not fully exposed Need to become.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass man eine Kernbohrung schräg nach unten zur Drainageleitung anbringt, so dass die Kernbohrung im Bereich einer Spülnische in die Drainageleitung mündet, dass man von dieser Spülnische bis zu einer anderen Spülnische ein Seil in die Drainageleitung einzieht, dass man über die Kernbohrung ein Bohrgestänge in die Drainageleitung einführt und die Drainageleitung aufbohrt, wobei der Bohrkopf mittels des Seils gezogen wird, so dass er in der Drainageleitung bleiben muss, dass man danach den Bohrkopf gegen einen Felsräumer austauscht und nun in der Gegenrichtung den Querschnitt erweitert, und dass man schließlich eine neue Drainageleitung in den erweiterten Querschnitt einzieht.This task is accomplished by a method of the type mentioned at the beginning Art solved according to the invention in that a core hole attaches diagonally downwards to the drainage line, see above that the core hole in the area of a sink niche in the drainage line that you can go from this sink to one pulls a rope into the drainage line of another sink niche, that you drill a drill pipe into the Introduces the drainage line and drills the drainage line, the drill head being pulled by means of the rope so that it must remain in the drainage line so that the Replaces the drill head with a rock clearing machine and now in the opposite direction broadened the cross section, and that one eventually a new drainage line in the expanded cross section moves in.
Es sind Bohrsysteme bekannt, mit denen man mehrere Hundert Meter bohren kann und bei denen das Bohrgestänge einen Biegeradius bis zu 30 m zulässt. (Z.B. Vermeer Navigator D16X20A von der Vermeer AG in Altendorf, Schweiz.) Das Problem ist, dass diese Geräte etwa 5 m lang sind und daher keinesfalls über eine vorhandene Spülnische (die meist etwa einen Meter breit ist) zur Drainageleitung gebracht werden können. Aus diesem Grund wird gemäß der vorliegenden Erfindung zunächst eine Kernbohrung (z.B. mit 300 mm Durchmesser) schräg zur Drainageleitung gebohrt. Die Drainageleitung liegt üblicherweise etwa 1 m unter der Fahrbahnebene, die Länge der schrägen Bohrung kann etwa 5 bis 7 m betragen (die schräge Bohrung trifft dann in einem Winkel von etwa 10° auf die Drainageleitung). Der Durchmesser der Bohrstangen beträgt etwa 50 mm, so dass in der 300 mm dicken Kernbohrung 250 mm frei bleiben. Dieser Freiraum ist ausreichend, damit das Bohrgestänge mit einem Biegeradius von mehr als 30 m von der Tiefe der Drainageleitung auf die Höhe der Fahrbahn geführt werden kann. Somit kann das Bohrgerät auf der Fahrbahn aufgestellt werden.Drilling systems are known with which several hundred Can drill meters and where the drill pipe has a bending radius allows up to 30 m. (E.g. Vermeer Navigator D16X20A from Vermeer AG in Altendorf, Switzerland.) The problem is that these devices are about 5 m long and therefore not at all over an existing sink (usually about one meter is wide) can be brought to the drainage line. Out for this reason, according to the present invention first a core hole (e.g. with a 300 mm diameter) at an angle Drilled drainage line. The drainage line is usually located about 1 m below the level of the road, the length of the sloping Hole can be about 5 to 7 m (the oblique hole then meets the drainage line at an angle of about 10 °). The diameter of the boring bars is about 50 mm, so that 250 mm remain free in the 300 mm thick core hole. This space is sufficient to allow the drill pipe to be used a bending radius of more than 30 m from the depth of the drainage line can be led to the level of the road. The drill can thus be set up on the road.
Wie sich herausgestellt hat, ist es jedoch nicht möglich, nun einfach der bestehenden Drainageleitung nachzubohren. Die Drainageleitungen sind selten geradlinig verlegt und bei Biegungen verlässt der Bohrkopf die Drainageleitung. Aus diesem Grunde wird zunächst ein Stahlseil in die vorhandene Drainageleitung eingezogen (händisch oder mit Hochdruck eingespült) und mit diesem Seil der Bohrkopf gezogen. Damit sich das Seil nicht verwindet, wird es über einen Drehwirbel mit dem Bohrkopf verbunden. Auf diese Weise bringt man die Pilotbohrung an (Durchmesser zum Beispiel 90 mm). Als Bohrkopf können zum Beispiel der "Trihawk-Felsbohrkopf" von der Vermeer AG oder andere speziell entwickelte Bohrköpfe verwendet werden.As it turned out, however, it is not possible now simply re-drill the existing drainage line. The Drainage lines are rarely laid straight and at bends the drill head leaves the drainage line. For this Basically, a steel cable is placed in the existing drainage line drawn in (manually or at high pressure washed in) and the drill head pulled with this rope. In order to if the rope does not twist, it is turned by a swivel connected to the drill head. This way you bring it Pilot bore on (diameter for example 90 mm). As For example, the "Trihawk rock drilling head" from from Vermeer AG or other specially developed boring heads be used.
Wenn man so bis zu einer der nächsten Spülnischen gebohrt hat, tauscht man den Bohrkopf gegen einen Fräskopf und weitet im Rückzug die Bohrung auf.If you drilled like this to one of the next sink units you replace the drill head with a milling head and widen it the hole in retreat.
Vorzugsweise erweitert man zwei Mal nacheinander den Querschnitt, um alle Rohrreste der bestehenden Drainageleitung zu zerstören.The cross section is preferably expanded twice in succession, around all pipe remains of the existing drainage line to destroy.
Bei herkömmlichen Bohrungen wird der Abraum meist ausgespült. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht zuverlässig funktioniert. Durch die Inhomogenität des Materials (PVC und Beton) bleiben immer wieder scharfkantige Stücke liegen, so dass dann die neue Drainageleitung nicht eingezogen werden kann. Außerdem sickert die Spülflüssigkeit in den Drainagebeton.With conventional drilling, the overburden is usually flushed out. However, it has been shown that this is the case with the invention Procedure does not work reliably. By the inhomogeneity of the material (PVC and concrete) always remain there are sharp-edged pieces again, so that the new one Drainage line cannot be pulled in. It also oozes the rinsing liquid in the drainage concrete.
Es ist daher nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass man den im erweiterten Querschnitt verbleibenden Abraum mit einem Sauggebläse, welches mit einem Saugschlauch verbunden ist, den man durch den erweiterten Querschnitt führt, heraus saugt.According to a further feature of the invention, it is therefore provided that the one remaining in the expanded cross section Overburden with a suction fan, which with a suction hose connected through the expanded cross-section leads, sucks out.
In der Praxis hat sich weiters gezeigt, dass die vorhandenen Drainageleitungen an manchen Stellen sehr starke Krümmungen bzw. Querversätze aufweisen, denen das Bohrgestänge nicht folgen kann. Da der Bohrkopf durch das Seil entlang der vorhandenen Drainageleitung gezogen wird, kommt es an diesen Stellen zwangsläufig zu einem Stillstand der Bohrung. Um dieses Problem zu beseitigen, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass man zuvor die genaue Lage der Drainageleitung vermisst und an Stellen mit unzulässig starken Krümmungen überlappende Kernbohrungen bis zur gewünschten Lage der Drainageleitung anbringt. Auf diese Weise kann das Seil vor Beginn der eigentlichen Bohrung so verlegt werden, dass nur zulässige Krümmungen auftreten.In practice it has also been shown that the existing Drainage lines have very strong curvatures in some places or have transverse offsets that the drill pipe does not can follow. Because the drill head through the rope along the existing drainage line is pulled, it comes to this Inevitably stop the drilling. Around eliminating this problem is according to another Feature of the invention provided that you previously the exact Location of the drainage line is missing and in places with overlapping core bores up to to the desired position of the drainage line. To this The rope can do this before the actual drilling begins be laid so that only permissible curvatures occur.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Tunnel; Fig. 2 schematisch die Aufstellung eines Bohrgerätes im Tunnel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und Fig. 3 Kernbohrungen im Bereich einer starken Krümmung der Drainageleitung.Based on the accompanying drawings, the present Invention explained in more detail. 1 shows a cross section through a tunnel; Fig. 2 shows schematically the installation of a Drilling device in the tunnel for performing the invention process; and Fig. 3 core holes in the area of a strong Curvature of the drainage line.
Der Tunnel 1 ist unten durch die Fahrbahn 2 und zwei erhöhte
Seitenstreifen 3, 4 begrenzt. Die Drainageleitung 5 befindet
sich unterhalb des Seitenstreifens 4, etwa einen Meter
unter dem Niveau des Seitenstreifens und unter dem äußersten
seitlichen Punkt der Ulme. Die Drainageleitung 5 ist von Filterbeton
6 umgeben. Das Lichtraumprofil ist durch eine
strichlierte Linie 7 angedeutet.
In Fig. 2 ist die Drainageleitung 5 von der Seite zu sehen.
In dieser Fig. ist auch eine Spülnische 8 zu sehen. Solche
Spülnischen 8 sind üblicherweise alle 100 m im Tunnel vorgesehen.
Im Bereich einer Spülnische 8 verläuft die Drainageleitung
als offenes Gerinne.2, the
Vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zusätzliche Spülnischen aus der Tunnelwand geschnitten, um die zukünftige Wartung zu erleichtern, wodurch sich der Abstand der Spülnischen auf ca. 50 m reduziert.Before carrying out the method according to the invention additional niches cut from the tunnel wall, to facilitate future maintenance, which makes the The distance between the flushing niches is reduced to approx. 50 m.
Die Drainageleitung 5 ist nicht immer geradlinig verlegt.
Um Abweichungen von der Soll-Lage bereits vor dem eigentlichen
Arbeitsbeginn feststellen zu können, wird eine spezielle
Sonde durch die bestehende Leitung gezogen und die Lage der
Drainageleitung 5 vermessen. Diese Vermessung erfolgt durch
Bestimmung des Abstandes Empfänger zur Sonde, da Tiefe und
Gefälle der Drainageleitung 5 im Regelfall konstant sind. Aus
dem Abstand und der bekannten Höhe der Drainageleitung 5
lässt sich die seitliche Lage errechnen.The
Werden unzulässige Biegungen 22 (also Biegungen, die stärker sind als der minimale Biegeradius des Bohrgestänges) festgestellt, werden an diesen Punkten von außen Kernbohrungen 21 (z.B. mit einem Durchmesser von 300 mm) "Mann an Mann" hergestellt, so dass die Soll-Lage der Drainageleitung freigebohrt wird (s. Fig. 3).Become impermissible bends 22 (bends that are stronger are as the minimum bend radius of the drill pipe) core holes are found at these points from the outside 21 (e.g. with a diameter of 300 mm) "man to man" manufactured so that the target position of the drainage line is drilled free will (see Fig. 3).
Das horizontale Aufbohren der Drainageleitung 5 erfolgt jeweils
von den Spülnischen 8 aus. Es werden, je nach Abstand
der Spülnischen 8 und der Lagegenauigkeit der Drainageleitung
5, Abschnitte von 150 m bis 200 m pro Bohrgerätposition gebohrt
(drei bis vier Nischenabstände).The
Wie man aus Fig. 2 deutlich erkennt, ist das Bohrgerät 11
viel zu groß, um es in eine Spülnische 8 einzubringen und von
dort aus horizontal zu bohren. Man bringt daher eine schräge
Kernbohrung 9 an, die im Bereich der Spülnische 8 in die
Drainageleitung 5 mündet. Der minimale Biegeradius des Bohrgestänges
beträgt etwa 30 m. Bei einem Durchmesser der Kernbohrung
9 von 300 mm und einem Durchmesser des Bohrgestänges
von 50 mm kann man diesen Biegeradius leicht einhalten, wenn
die Länge der Kernbohrung 9 7 m beträgt (die Drainageleitung
5 liegt einen Meter unter dem Fahrbahnniveau). Dies ist in
Fig. 2 schematisch zu sehen.As can be clearly seen from FIG. 2, the
Damit eine neue Leitung eingezogen werden kann, wird außerdem
bei der Spülnische 8 eine Einführungsbohrung 10 angebracht.
(Diese Einführungsbohrung 10 dient dazu, in den
rechts von der Spülnische 8 liegenden Abschnitt der Drainageleitung
5 eine neue Leitung einzuziehen, wogegen mit dem
Bohrgerät 11 in den links von der Spülnische 8 liegenden Abschnitt
gebohrt wird. Die Kernbohrung 9 und die Einführungsbohrung
10 gehören also zu verschiedenen Sanierungsabschnitten.)In addition, so that a new line can be drawn in
at the
Vor Beginn der eigentlichen Bohrung wird in die bestehende
Drainageleitung 5 ein Zugseil eingebracht. Dies erfolgt entweder
händisch mit einer Einzugfeder oder - wenn die Leitung
nicht durchgängig ist - mit einem Wasser-Hochdruckaggregat
(1200 bar, 150 1/s).Before the actual drilling begins, the existing one
Das Bohrgerät 11 wird am Fahrbahnrand positioniert und verankert.
Am Bohrkopf wird das Zugseil über einen Drehwirbel
befestigt. Die Pilotbohrung in die bestehende Drainageleitung
5 kann zum Beispiel mit einem Bohrkopf mit Durchmesser 110 mm
erfolgen. Über das Zugseil wird mit einer mobilen Kabelwinde
(Zugkraft in der Größenordnung von 50 kN) der Bohrkopf und
somit das Bohrgestänge in der vorhandenen Drainageleitung 5
gehalten. Ohne das Zugseil würde der Bohrkopf bei Krümmungen
aus der vorhandenen Drainageleitung ausweichen.The
Ist die Pilotbohrung bei der Endstation angelangt, wird der
Bohrkopf gegen einen Felsräumer ausgetauscht und der Querschnitt
je nach Erfordernis erweitert (z.B. auf 180 mm). Dieses
Aufweiten wird in der Regel zweimal durchgeführt, um alle
Rohrreste der bestehenden Drainageleitung 5 zu zerstören.When the pilot hole has reached the final station, the
Drill head replaced by a rock remover and the cross section
expanded as required (e.g. to 180 mm). This
Flaring is usually done twice to all
Destroy pipe remains of the existing
Ist der erforderliche Querschnitt gebohrt und geräumt, wird
der verbleibende Abraum (Filterbeton, Rohrreste, Vlies ...)
herausgesaugt. Dazu wird an ein entsprechendes Sauggebläse
(Saugleistung z.B. 9000 m3/h) ein PEHD-Rohr mit entsprechendem
Durchmesser befestigt, dieses bei der Einführungsbohrung
10 eingeführt und mit dem Bohrgerät 11 gezogen, und der Abraum
mit hoher Luftdurchsatzleistung herausgesaugt. Das Saugen
erfolgt gleichzeitig mit dem zweiten Auffräsen.Once the required cross-section has been drilled and cleared, the remaining overburden (filter concrete, pipe remains, fleece ...) is sucked out. For this purpose, a PEHD pipe with the appropriate diameter is attached to a corresponding suction fan (suction power, for example 9000 m 3 / h), this is introduced into the insertion bore 10 and pulled with the
Der Einsatz eines konventionellen Spülbohrvefahrens ist weniger günstig, da durch die Offenporigkeit des Filterbetons kein Spülstrom aufrechterhalten werden kann und Spül-Zusätze (Bentonit) die Drainagewirkung des Filterbetons zerstören würden.The use of a conventional flush drilling method is less inexpensive because of the open porosity of the filter concrete no flushing flow can be maintained and flushing additives (Bentonite) destroy the drainage effect of the filter concrete would.
Danach wird der neue, vorgeschweißte Rohrstrang (ca. 50 m) am Bohrgestänge befestigt und mit dem Bohrgerät unter Beigabe eines Gleitmittels eingezogen.Then the new, pre-welded pipe string (approx. 50 m) attached to the drill pipe and with the drill with the addition of a lubricant.
Abschließend werden sämtliche neu verlegten Abschnitte mit 200 bar gespült und mit einer Roboterkamera zur Inspektion durchfahren.Finally, all newly laid sections are included Rinsed 200 bar and with a robot camera for inspection passed through.
Claims (4)
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