EP2085567A1 - Method for laying piping without digging - Google Patents
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- EP2085567A1 EP2085567A1 EP08001857A EP08001857A EP2085567A1 EP 2085567 A1 EP2085567 A1 EP 2085567A1 EP 08001857 A EP08001857 A EP 08001857A EP 08001857 A EP08001857 A EP 08001857A EP 2085567 A1 EP2085567 A1 EP 2085567A1
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/046—Directional drilling horizontal drilling
Definitions
- the invention relates to a method for trenchless laying of pipelines, in which from a starting point, a controlled pipe jacking is guided under an obstacle to a target point.
- Such methods are for example in D. stone "trenchless line construction", Ernst & Sohn publishing house for architecture and technical sciences GmbH & CO. KG, Berlin, 2003 (ISBN 3-433-01778-6 ).
- the methods may be classified by controllability (controlled or uncontrolled), soil treatment (soil displacement or soil removal), removal of cuttings (mechanical or hydraulic) or number of operations (pilot drilling, expansion drilling, retraction or insertion).
- the basic geometric design of the drilling axis (straight or curved) or the material of the pipeline to be laid eg concrete, polyethylene, ductile cast iron, steel, etc.
- Another criterion for the classification are the achievable bore dimensions, in particular the length and the diameter of the bore.
- the methods can also be distinguished according to the arrangement of the start or target point, which are arranged, for example, in a shaft, an excavation pit or on the terrain surface. In many cases, a method is only suitable for certain soils or groundwater levels.
- the controlled horizontal drilling technique (HDD, "Horizontal Directional Drilling", Spülbohrvon) is a previously known method, which is carried out in three phases. After a pilot hole and an expansion hole, high tensile pipes (e.g., steel, polyethylene, or cast iron) are drawn into the wellbore thus created. In this case, distances of over 2000 m can be bridged, with pipe diameters of up to approx. 1400 mm.
- high tensile pipes e.g., steel, polyethylene, or cast iron
- the HDD process causes problems for larger wells (eg, greater than 800 mm diameter) in some soils (especially gravelly, gravelly or stony soils with few cohesive fractions) because the wellbore is not supported prior to drawing in the tubing, but can only be solidified with a pumped drilling fluid. As a result, the required stability is often not achieved, which has collapses.
- the HDD technology it is also unfavorable that when drilling through solid ground Very high torque must be transferred to the drill head, which can lead to breakage of the drill string.
- the borehole diameter must be generally about 1.3 to 1.5 times larger than the diameter of the pipeline to be laid, which leads to additional costs.
- microtunneling Another known method is microtunneling (MT).
- MT microtunneling
- a controlled and possibly also curved bore is guided from a launch shaft or a launch pit to a destination shaft or a target pit.
- the pilot hole, the expansion hole and the insertion of the tubes are done in a single step.
- the pipes are laid as jacking pipes, which are not connected to each other with tensile strength, because the pipe jacking from the starting shaft or the starting pit is carried out under pressing.
- bore lengths of more than 500 m and borehole diameter of more than 2000 mm can be realized.
- a controlled pilot bore having a relatively small diameter is firstly carried out, which is then widened in a further step to the desired final diameter of a borehole, at the same time the pipeline to be laid being pushed in from a starting shaft or pulled in from a target shaft.
- This method is generally limited to bore lengths less than 100 meters, with the hole being straight.
- the diameters of the pipes to be laid are in the range of about 100 mm to 1000 mm.
- elements of the microtunnelling technique are combined with the one-piece product tube feeder of the HDD technique in such a way that a microtunnelling machine is mounted at the top of the product tube to be installed (pipeline).
- This procedure is in the DE 10 2006 020 339 A1 described.
- the prefabricated product pipe string with the microtunnelling machine is pushed from the starting pit to a target point at the top through the ground.
- a disadvantage of the DE 10 2006 020 399 A1 known method is that pipes made of steel are difficult to control, which is why such a propulsion usually has to provide a planned straight laying. Furthermore, no intermediate pressing stations (Dehnerstationen) can be installed in the product pipeline. As a result, the driving length is limited; Experience is available up to about 500 m. Further, no lubricating nipples for continuous lubrication of the pipe outer wall can be arranged on the product pipe string. thats why a reduction in the skin friction only limited possible, which also adversely affects the maximum bore length of the process.
- a method for trenchless laying of pipelines in which from a starting point, a controlled pipe jacking is guided under an obstacle to a destination point.
- a drill head with the aid of support or jacking pipes is advanced in the direction of the target point, wherein the hole produced thereby is already expanded to its final diameter and supported by the jacking pipes.
- the soil loosened by the drill head is hydraulically conveyed out of the borehole.
- the leading end of the jacking pipe string has reached the target point, there is coupled by means of a connecting pipe one end of a prefabricated on the side of the target point pipe (product pipe string) to the end of the jacking pipe string.
- the strand of the tension-connected interconnecting jacking pipes is withdrawn to the starting point, wherein the product pipe string is drawn into the wellbore.
- Relatively large diameter pipelines eg in the range of 800 mm to 1400 mm
- relatively long laying lengths eg in the range from 250 m to 750 m
- difficult soil types such as gravel, gravel or rock
- controlled pipe jacking is guided from a starting point under an obstacle to a destination point.
- a drill head is advanced starting from the starting point with support tubes in the direction of the target point.
- the hole produced in this process is already expanded in this step to its final diameter and supported by the support tubes.
- the soil released from the drill head is conveyed out of the wellbore, e.g. hydraulically.
- a pipeline prepared at least in sections is then coupled to the support pipe string formed from the support pipes and moved through the borehole, the support pipes again emerging from the borehole.
- the pipeline When moving the pipeline, the pipeline is advanced according to the invention under the exertion of compressive forces through the wellbore.
- the support pipe string is not only pressure-resistant (in the axial direction), as required for advancing the support pipes, but also tensile, the introduction of the pipeline can be supported by additional tensile forces are exerted on the pipeline via the support pipe string (see below); but this is only an option.
- the inventive method namely using Support tubes are performed, which are designed only for the transmission of axial compressive forces.
- Such support tubes are usually made of concrete and are much cheaper than tension-resistant support tubes or jacking pipes, as in the above-mentioned method according to DE 10 2005 021 216 A1 be used.
- the pipeline is already assembled in long sections or even in their overall length.
- the joints are welded, optionally sealed and checked.
- Other quality controls are also possible, e.g. a pressure test.
- the pipeline can be stored on a roller conveyor.
- the pipe pushes the support pipe string through the borehole.
- the propulsion force for advancing the pipeline can be applied with a pusher over the lateral surface of the pipeline.
- thrusters are known. They are located to the side of the pipeline or surround the pipeline and engage on the outside of the pipeline eg via a collar. With such pushers, it is possible to advance the pipeline continuously or quasi-continuously.
- Such thrusters can also be in the from the DE 2005 021 216 A1 use known methods advantageous.
- the pipeline can be coupled to the rearmost support tube of the support tube strand by simply abutting the end faces.
- a connecting tube for this, with which a more uniform distribution of force can be achieved and with which, if necessary, tensile forces can be transmitted.
- short lengths of pipe e.g., about 2.5 meters long
- pipe product pipe string
- the pipeline that is, the product pipe string
- the pipeline can be prepared in the method according to the invention on the side of the starting point and moved starting from the side of the starting point into the borehole. This can be opposite to that from the DE 10 2005 021 216 A1 bring considerable advantages to previously known methods, in particular if there is insufficient space at the destination point to prepare the pipeline, or if, for other reasons, it is more advantageous to focus on the laying activities in the area around the starting point.
- the tubing may be coupled to the support tubing after the boring head has reached the target point.
- the support pipe string extends over the entire path from the starting point to the destination point. But it may also be useful to couple the pipe to the support pipe string before the drill head has reached the target point. In this case, the support pipe string is shorter, which saves working time, but the hole is not yet produced in its full length and the connected pipe must be transmitted on the support pipe string possibly greater compressive forces. This variant is suitable e.g. at relatively soft ground.
- the pipeline may also be prepared on the side of the target point and moved into the borehole from the side of the target point, the pipeline being coupled to the support pipe string after the boring head has reached the target point.
- the pipeline is not moved by pulling from the starting point, but by pushing from the target point through the wellbore.
- a similar (or even the same) pusher may be used as for advancing the support tubes from the starting point. Whether it is better to bring the pipeline from the starting point or from the target point into the borehole depends on the individual case.
- pressure forces are also exerted on the pipeline for moving the pipeline through the borehole, so that the pipeline as a whole can be more easily introduced into the borehole than if it were only advanced.
- the above-mentioned pusher can be used, which transmits its forces on the lateral surface of the pipe string, the device operates when used as a pulling device in the opposite direction and engages the opposite end of the borehole, as compared to the application advancing.
- the drill head is preferably decoupled after reaching the target point.
- the support tubing may be sectioned at the target point (or, if it is moved back to the starting point, at the start point), e.g. in individual support tubes. But it is also conceivable to lead out the support tube strand over a greater length of the borehole and separate later.
- a particular advantage of the method according to the invention in comparison to that of DE 10 2006 020 339 A1 Prior art method is that can be installed between two adjacent support tubes a Dehnerstation (intermediate press station). If required, a larger number of extension stations can be distributed over the support pipe string.
- Dehnerstationen are known from the procedures in microtunneling. When the propulsive forces during advancement of the Support pipe string along the laying line exceed the possibilities of the pressing device or the strength of the support tubes, you can use Dehnerstationen, each applying the necessary pre-pressing until the next Dehnerstation.
- Dehnnerstationen can be used, which apply only compressive forces, but tensile strength connections can also be used Dehnerstationen with pressure and traction.
- the tubing can be moved with the facilities at the start point or target point in the wellbore without requiring comparable dilator stations on the tubing.
- a lubricant is introduced on the outside of the support pipe string (for example concrete), preferably via lubricating nipples provided on at least individual support pipes. This allows for continuous lubrication during propulsion of the support pipe string and thus greatly facilitates the completion of the wellbore.
- an excavation is preferably provided (eg, a shallow pit), which involves feeding longer lengths of a prepared pipeline or a prepared support pipe string facilitated.
- the area of the destination point can be in a pit or in a shaft, for example.
- a destination is but also a valley or a low point on the slope of a mountain suitable.
- a known method can be modified by preparing the pipeline not on the side of the target point but on the side of the starting point and pulling it into the borehole with a pulling device at the target point. More specifically, this is a trenchless piping method in which a controlled pipe advance is guided under an obstacle to a target point from a starting point, a drill head being advanced from the starting point with support tubes toward the target point and the borehole generated thereby already widened to its final diameter and supported by the support tubes and the soil dissolved by the drill head is conveyed out of the wellbore and wherein the support pipe string formed from the support tubes is tensile strength.
- a pipeline prepared at least in partial sections on the side of the starting point is then coupled to the support pipe string after the boring head has reached the target point, and tensile forces are applied to the support pipe string from the target point to draw the pipe coupled to the support pipe string into the borehole.
- FIG. 1 are given in a schematic manner by way of examples fundamental possibilities for the course of a pipeline, which is laid by the method according to the invention.
- the method is carried out from a starting point 1 in a pit (starting pit) 2 under an obstacle 9 in a predetermined drilling line 7 to a target point 3 in a near-target target pit 4.
- the drilling line 7 runs from a starting point 1 in a starting pit 2 under an obstacle 9 to a target point 3 located in a low-lying target pit 4 (ie a shaft), see FIG. 1b ,
- the method is carried out from a starting point 1 in a starting excavation 2 in a predetermined drilling line 7 to a destination point 3, which lies freely in the area without a prepared excavation pit, eg in a body of water 10 (as in FIG Figure 1c ) or in a valley or at the foot of a slope.
- the starting point 1 is located in a relatively shallow starting pit 2 and the target point 3 is in a target pit 4.
- support tubes 11 (which may in principle have different lengths) are coupled together to form a pipe string 8 (support pipe string) on the terrain in front of the starting pit 2 .
- a pusher 5 is installed and anchored with an abutment 20.
- a drilling device is prepared in the starting excavation pit 2, which is essentially a conventional microtunnelling drilling unit with a boring head 6.
- the support pipe string 8 is firmly connected to the drill head 6.
- a boring is carried out along a predetermined boring line 7 which runs underneath an obstacle 9, as in FIG. 2b shown.
- the drill head 6 is pressed by the pusher 5 via the support pipe string 8 against the soil material, as is required for the drilling operation.
- the positions of the drill head 6 are measured and its movement is controlled along the predetermined drilling line 7.
- the drilling process along the drilling line 7 is continued until the drill head 6 has reached the target point 3 in the target pit 4, see Figure 2c ,
- the support pipe string 8 now supports the borehole 12 in its full length.
- the drill head 6 is dismantled and removed.
- the pipe 14 is then pushed by means of the pusher 5 in the prepared hole 12, at the same time the support pipe string 8 is advanced into the target pit 4.
- the individual elements of the support pipe string 8, ie the support pipes 11, are dismantled.
- FIG. 2e shows the final state.
- the pipeline is prepared not on the side of the starting point 1 but on the side of the target point 3.
- the support pipe string 8 is advanced until in the Figure 2c shown state is reached.
- the drill head 6 is removed.
- a connector is mounted at the location of the drill head 6, via which the assembled on the side of the target point 3 pipe is connected to the support pipe string 8.
- Now can be with a anchored in the vicinity of the target pit 4 pusher (similar to the pusher 5 at the starting point 1 or the same so) advance the pipe to the starting point 1, wherein the support pipe string 8 emerges from the borehole 12 at the starting point 1 and can be disassembled there ,
- FIG. 5 illustrates where at the starting point 1 and at the destination point 3 substantially identical devices 5 are used with abutment 20 for advancing or retracting.
- the starting point 1 is located in a starting pit 2, while the target point 3 is formed in a relatively deep target shaft 16.
- 2 support tubes 11 are coupled together to form a support pipe string 8 on the site in front of the starting excavation pit.
- a pusher 5 is installed and anchored with an abutment 20.
- a drilling device with a drill head 6 is prepared. This is essentially a conventional microtunnelling drilling unit, as in the first example.
- the support pipe string 8 is connected to the drill head 6.
- FIG. 3b now shows the drill head 6 along the drilling line 7, which runs under an obstacle 9 (here a river), a borehole 12, wherein the wall of which is supported by the support pipe string 8.
- the required pressure forces for the drill head 6 are transmitted from the pusher 5 via the support pipe string 8.
- the drill bit 6 is measured in position according to prior art controlled pipe jacking techniques and controlled in its movement along the pre-planned drilling line 7.
- FIGs 3c and 3d also show how a prepared on the home pipe 14 is advanced into the drill pipe and connected by means of a connecting element 13 with the support pipe string 8. Now, the pipe 14 is pushed with the pusher 5 in the prepared hole 12, at the same time the support pipe string 8 is advanced into the target shaft 16. There are the individual elements, the support tubes 11, dismantled, see Figure 3d and Figure 3e ,
- the connecting element 13 is dismantled. If necessary, the pipeline 14 is shortened in the region of the starting excavation 2 and / or the aiming shaft 16, see FIG. 3e ,
- the third example is based on the FIG. 4 illustrated.
- the starting point 1 is in a starting pit 2 and the target point 3 in a bottom 10, whereby the target point 3 is open, see FIG. 4a ,
- 2 support tubes 11 are coupled together to form a support pipe string 8 on the grounds of the starting excavation pit.
- a pusher 5 is installed and anchored with an abutment 20.
- a drilling device with a drill head 6 is prepared in the starting excavation 2. As before, this is essentially a conventional microtunnelling drilling unit.
- the support pipe string 8 is firmly connected in the starting excavation 2 with the drill head 6, see FIG. 4a ,
- a prepared on the home pipe 14 is now moved into the drill pipe and connected by means of a connecting element 13 with the support pipe string 8, see Figure 4c ,
- the pipeline is prepared before the target point 3 (as in the variants of the first example).
- the second example is less suitable for such a variant, since in the target shaft 16 no longer pipeline can be put together.
- FIGS. 6 and 7 the essential mechanical components for carrying out the method are shown in an enlarged view.
- the boring head 6 (boring device) is connected to the supporting pipe string 8 via a connecting member 13 (in which conventional intermediate pressing or stretching stations 15 are installed at one or more locations).
- the drill head 6 is located on a guide frame 22.
- the drill head 6 has a cutting wheel 27 as a cutting tool on, which is provided in the embodiment with high-pressure nozzles.
- the free end portion of the prefabricated support pipe string 8 is mounted on roller blocks 21.
- the pusher 5 Near the starting pit 2 is the pusher 5, which introduces the forces required for the propulsion in the support pipe string 8 (via its lateral surface) and is thereby supported via an abutment 20 on the ground.
- the drilling device 6 is supplied and energized via power and control cable 18. Fresh drilling mud is conducted by means of a feed line 17 to the cutting wheel of the drilling device 6, while the drill cuttings loaded with cuttings are transported out of the borehole via a feed line 19.
- the said control and supply lines or cables run within the support pipe string 8 and are removed after reaching the target point 2 from the support pipe string 8.
- the power and control cables 18 lead to a control station 23, which simultaneously ensures the power supply.
- the feed line 17 connects the drill head 6 to a drilling fluid mixing unit 24, which is provided with a pump, and supplies the drilling head 6 with fresh drilling fluid.
- the delivery line 19 leads to a drilling fluid treatment plant 26, in which the drilling fluid is cleaned from the cuttings. Thereafter, the drilling mud can in turn be supplied via a connecting line 25 of the drilling fluid mixing plant 24, so that a cycle is created.
- the drilling fluid serves as a lubricant and can be dispensed, if necessary, also on numerous support tubes in the annular space between the borehole 12 and the support tube 8 in order to ensure a smooth feed.
- the drill cuttings containing the cuttings are collected and fed to the delivery line 19.
- FIG. 3 illustrates how the rearmost support tube 11 of the support pipe string 8 is connected to the prepared pipe string 14 by means of a connection element 13 (which may be constructed differently from the aforementioned connection element 13).
- the pusher 5 derives FIG. 6
- the required propulsive forces in the tubing string 14 so that the tubing string 14 is inserted into the borehole 12 and the support tubing 8 at the target point 3 emerges from the borehole 12.
- FIGS. 6 and 7 The representation in the FIGS. 6 and 7 is not to scale. With low elasticity of the support pipe string 8 or of the pipe string 14, large radii of curvature are recommended. If necessary, articulated pipe connections can also be installed at pre-selected intervals.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen, bei dem von einem Startpunkt aus ein gesteuerter Rohrvortrieb unter einem Hindernis zu einem Zielpunkt geführt wird.The invention relates to a method for trenchless laying of pipelines, in which from a starting point, a controlled pipe jacking is guided under an obstacle to a target point.
Es gibt zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen, um Rohrleitungen grabenlos im Boden zu verlegen. Damit können Bereiche an der Geländeoberfläche unterquert werden, bei denen eine Verlegung in einem offenen Rohrgraben aus verschiedenen Gründen nicht möglich, ungünstig oder zu teuer wäre. Beispiele hierfür sind Gewässer, Feuchtgebiete, Felsen, Naturschutzgebiete, eine große Verlegetiefe, ein hoher Grundwasserstand oder dichte Bebauung.There are numerous methods and devices for laying pipes in the ground without trenching. This can be used to undercut areas on the terrain surface where laying in an open trench would be impossible, unfavorable or too expensive for a variety of reasons. Examples include water bodies, wetlands, rocks, nature reserves, a large installation depth, a high groundwater level or dense development.
Derartige Verfahren sind z.B. in
Die gesteuerte Horizontalbohrtechnik (HDD, "Horizontal Directional Drilling", Spülbohrverfahren) ist ein vorbekanntes Verfahren, das in drei Phasen durchgeführt wird. Nach einer Pilotbohrung und einer Aufweitbohrung werden in das so geschaffene Bohrloch zugfeste Rohrleitungen (z.B. aus Stahl, Polyethylen oder Guss) eingezogen. Dabei können Strecken von über 2000 m überbrückt werden, bei Rohrdurchmessern bis maximal ca. 1400 mm.The controlled horizontal drilling technique (HDD, "Horizontal Directional Drilling", Spülbohrverfahren) is a previously known method, which is carried out in three phases. After a pilot hole and an expansion hole, high tensile pipes (e.g., steel, polyethylene, or cast iron) are drawn into the wellbore thus created. In this case, distances of over 2000 m can be bridged, with pipe diameters of up to approx. 1400 mm.
Obwohl sich die gesteuerte Horizontalbohrtechnik bei geeigneten Bodenformationen als zuverlässiges Verfahren erwiesen hat, gibt es einige Nachteile. So müssen für die Durchführung der Arbeiten auf beiden Seiten des zu unterquerenden Hindernisses große Arbeitsflächen von einigen tausend Quadratmetern bereitgestellt werden, was nicht immer möglich oder aus ökologischen Gründen nachteilig ist.Although the controlled horizontal drilling technique has proved to be a reliable method with suitable ground formations, there are some disadvantages. For example, large work areas of a few thousand square meters must be provided to carry out work on both sides of the obstacle to be crossed, which is not always possible or disadvantageous for ecological reasons.
Ferner führt das HDD-Verfahren bei größeren Bohrlöchern (z.B. von einem Durchmesser von mehr als 800 mm) in manchen Böden (insbesondere kiesigen, schotterigen oder steinigen Böden mit wenigen bindigen Anteilen) zu Problemen, weil das Bohrloch vor dem Einziehen der Rohrleitung nicht gestützt, sondern lediglich mit einer eingepumpten Bohrspülung verfestigt werden kann. Dadurch wird die erforderliche Stabilität häufig nicht erreicht, was Einstürze zur Folge hat. Bei der HDD-Technik ist es ferner ungünstig, dass bei Bohrungen durch festen Boden ein sehr hohes Drehmoment auf den Bohrkopf übertragen werden muss, was zum Brechen des Bohrgestänges führen kann. Auch muss wegen der erwähnten Gefahr einer instabilen Bohrlochwandung der Bohrlochdurchmesser grundsätzlich ca. 1,3- bis 1,5-Fach größer sein als der Durchmesser der zu verlegenden Rohrleitung, was zu zusätzlichen Kosten führt.Furthermore, the HDD process causes problems for larger wells (eg, greater than 800 mm diameter) in some soils (especially gravelly, gravelly or stony soils with few cohesive fractions) because the wellbore is not supported prior to drawing in the tubing, but can only be solidified with a pumped drilling fluid. As a result, the required stability is often not achieved, which has collapses. In the HDD technology, it is also unfavorable that when drilling through solid ground Very high torque must be transferred to the drill head, which can lead to breakage of the drill string. Also, because of the mentioned danger of an unstable borehole wall, the borehole diameter must be generally about 1.3 to 1.5 times larger than the diameter of the pipeline to be laid, which leads to additional costs.
Als weiteres vorbekanntes Verfahren ist das Microtunneling (MT) zu nennen. Dabei wird eine gesteuerte und gegebenenfalls auch gekrümmte Bohrung von einem Startschacht oder einer Startbaugrube zu einem Zielschacht oder einer Zielbaugrube geführt. Die Pilotbohrung, die Aufweitbohrung und ein Einschieben der Rohre erfolgen in einem einzigen Arbeitsschritt. Die Rohre werden als Vortriebsrohre verlegt, die nicht zugfest miteinander verbunden sind, da der Rohrvortrieb vom Startschacht bzw. der Startbaugrube aus unter Pressen durchgeführt wird. Mit diesem Verfahren lassen sich Bohrungslängen von über 500 m und Bohrlochdurchmesser von mehr als 2000 mm realisieren.Another known method is microtunneling (MT). In this case, a controlled and possibly also curved bore is guided from a launch shaft or a launch pit to a destination shaft or a target pit. The pilot hole, the expansion hole and the insertion of the tubes are done in a single step. The pipes are laid as jacking pipes, which are not connected to each other with tensile strength, because the pipe jacking from the starting shaft or the starting pit is carried out under pressing. With this method, bore lengths of more than 500 m and borehole diameter of more than 2000 mm can be realized.
Beim Microtunneling-Verfahren führt es zu hohen Kosten, dass die meistens aus Beton hergestellten Vortriebsrohre in der Bohrung verbleiben, auch wenn keine Rohrleitung aus Beton gewünscht wird. In diesem Fall können die eingebrachten Betonrohre lediglich als Leerohr für eine zusätzlich einzubringende Rohrleitung mit Produktrohren dienen. Die Verwendung von Rohren aus Stahl oder Polyethylen ist beim Microtunneling zwar möglich, aber wegen technischer Schwierigkeiten unüblich. So weisen Rohre aus Polyethylen nur eine geringe Druckfestigkeit auf, was die Verlegereichweite begrenzt. Stahlrohre müssen im Bereich des Startpunkts Rohr für Rohr eingebracht und miteinander verschweißt werden, was wegen der erforderlichen genauen Ausrichtung und Zentrierung zeitaufwendig und kompliziert ist und außerdem eine Unterbrechung der Bohrtätigkeit erfordert. Bei Druckleitungen ist eine solche Verlegetechnik besonders problematisch, weil die Schweißnähte vor der Verlegung keiner Druckprobe unterzogen werden können.In the microtunneling process, it is a high cost that the jacking pipes, which are usually made of concrete, remain in the borehole, even if no concrete pipeline is desired. In this case, the introduced concrete pipes can only serve as an empty pipe for an additional pipe to be introduced with product pipes. The use of steel or polyethylene pipes is possible with microtunneling but unusual due to technical difficulties. Thus, pipes made of polyethylene have only a low compressive strength, which limits the laying range. Steel pipes must be inserted and welded together pipe by pipe in the region of the starting point, which is time-consuming and complicated because of the required precise alignment and centering and also requires an interruption of the drilling activity. For pressure pipes such a laying technique is special problematic because the welds before laying can not be subjected to a pressure test.
Bei den Pilotrohrvortrieben wird zunächst eine gesteuerte Pilotbohrung mit einem relativ kleinen Durchmesser durchgeführt, die danach in einem weiteren Schritt auf den gewünschten Enddurchmesser eines Bohrlochs aufgeweitet wird, wobei gleichzeitig die zu verlegende Rohrleitung von einem Startschacht aus eingeschoben oder von einem Zielschacht aus eingezogen wird. Dieses Verfahren ist im Allgemeinen auf Bohrungslängen von weniger als 100 m begrenzt, wobei die Bohrung geradlinig erfolgt. Die Durchmesser der zu verlegenden Rohre liegen im Bereich von etwa 100 mm bis 1000 mm.In the pilot tube propulsions, a controlled pilot bore having a relatively small diameter is firstly carried out, which is then widened in a further step to the desired final diameter of a borehole, at the same time the pipeline to be laid being pushed in from a starting shaft or pulled in from a target shaft. This method is generally limited to bore lengths less than 100 meters, with the hole being straight. The diameters of the pipes to be laid are in the range of about 100 mm to 1000 mm.
Bei einem weiteren Verfahren werden Elemente der Microtunneling-Technik mit dem einteiligen Produktrohreinzug der HDD-Technik dahingehend kombiniert, dass an die Spitze des einzubauenden Produktrohres (Rohrleitung) eine Microtunnelmaschine montiert wird. Dieses Verfahren ist in der
Nachteilig bei dem aus der
Aus der
Dieses Verfahren ist sehr vorteilhaft, da sich vormontierte Rohrleitungen mit einem Durchmesser von ca. 800 mm bis 1400 mm über große Verlegelängen (ca. 250 m bis 750 m) in nahezu allen Bodenarten und auch im Grundwasserbereich in ein gekrümmtes Bohrloch verlegen lassen, dessen Wandung in allen Verfahrensstufen abgestützt ist. Allerdings müssen sowohl der Vortriebsrohrstrang als auch der Produktrohrstrang zugfest sein. Ferner ist im Bereich des Zielpunkts ein größeres Areal erforderlich, um dort den Produktrohrstrang vorzubereiten, was je nach den Gegebenheiten nachteilig sein kann.This method is very advantageous because pre-assembled pipelines with a diameter of approx. 800 mm to 1400 mm can be laid over large laying lengths (approx. 250 m to 750 m) in almost all types of soil and also in the groundwater area in a curved borehole whose wall is supported in all stages of the process. However, both the jacking pipe string and the product pipe string must be tension resistant. Further, in the area of the target point, a larger area is required to prepare the product pipe string there, which may be disadvantageous depending on the circumstances.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen zu schaffen, das es ermöglicht, Rohrleitungen mit relativ großem Durchmesser (z.B. im Bereich von 800 mm bis 1400 mm) über relativ große Verlegelängen (z.B. im Bereich von 250 m bis 750 m) kostengünstig zu verlegen, auch in schwierigen Bodenarten (wie z.B. Kiesen, Schottern oder Fels).It is an object of the invention to provide a method for trenchless laying of pipelines, which makes it possible Relatively large diameter pipelines (eg in the range of 800 mm to 1400 mm) can be laid inexpensively over relatively long laying lengths (eg in the range from 250 m to 750 m), even in difficult soil types (such as gravel, gravel or rock).
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a method for trenchless laying of pipelines with the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen wird ein gesteuerter Rohrvortrieb von einem Startpunkt aus unter einem Hindernis zu einem Zielpunkt geführt. Dabei wird ein Bohrkopf vom Startpunkt ausgehend mit Stützrohren in Richtung auf den Zielpunkt vorgeschoben. Das dabei erzeugte Bohrloch wird bei diesem Arbeitsschritt bereits auf seinen Enddurchmesser aufgeweitet und von den Stützrohren gestützt. Der von dem Bohrkopf gelöste Boden wird aus dem Bohrloch gefördert, z.B. hydraulisch. Eine zumindest in Teilabschnitten vorbereitete Rohrleitung wird dann an den aus den Stützrohren gebildeten Stützrohrstrang angekoppelt und durch das Bohrloch bewegt, wobei die Stützrohre wieder aus dem Bohrloch austreten.In the method according to the invention for trenchless laying of pipelines, controlled pipe jacking is guided from a starting point under an obstacle to a destination point. In this case, a drill head is advanced starting from the starting point with support tubes in the direction of the target point. The hole produced in this process is already expanded in this step to its final diameter and supported by the support tubes. The soil released from the drill head is conveyed out of the wellbore, e.g. hydraulically. A pipeline prepared at least in sections is then coupled to the support pipe string formed from the support pipes and moved through the borehole, the support pipes again emerging from the borehole.
Beim Bewegen der Rohrleitung wird die Rohrleitung erfindungsgemäß unter Ausübung von Druckkräften durch das Bohrloch vorgeschoben. Falls der Stützrohrstrang nicht nur (in axialer Richtung) druckfest ist, wie zum Vorschieben der Stützrohre erforderlich, sondern auch zugfest, kann das Einbringen der Rohrleitung unterstützt werden, indem über den Stützrohrstrang zusätzlich Zugkräfte auf die Rohrleitung ausgeübt werden (siehe unten); dies ist aber nur eine Option. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren nämlich unter Verwendung von Stützrohren durchgeführt werden, die nur für die Übertragung axialer Druckkräfte ausgelegt sind. Derartige Stützrohre bestehen in der Regel aus Beton und sind wesentlich preisgünstiger als zugfeste Stützrohre bzw. Vortriebsrohre, wie sie in dem oben erwähnten Verfahren gemäß
Es ist vorteilhaft, wenn die Rohrleitung bereits in langen Teilabschnitten oder sogar in ihrer Gesamtlänge zusammengestellt wird. Bei Stahlrohren können z.B. die Stöße verschweißt, gegebenenfalls versiegelt und überprüft werden. Dabei sind auch weitere Qualitätskontrollen möglich, z.B. eine Druckprüfung. In diesem Zustand kann die Rohrleitung auf einer Rollenbahn gelagert werden.It is advantageous if the pipeline is already assembled in long sections or even in their overall length. For steel pipes, e.g. the joints are welded, optionally sealed and checked. Other quality controls are also possible, e.g. a pressure test. In this state, the pipeline can be stored on a roller conveyor.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens schiebt die Rohrleitung nach dem Ankoppeln an den Stützrohrstrang den Stützrohrstrang durch das Bohrloch. Dabei kann die Vortriebskraft zum Vorschieben der Rohrleitung (axialer Druck) mit einer Schubvorrichtung über die Mantelfläche der Rohrleitung aufgebracht werden. Derartige Schubvorrichtungen sind bekannt. Sie befinden sich seitlich von der Rohrleitung oder umgeben die Rohrleitung und greifen an der Außenseite der Rohrleitung z.B. über eine Manschette an. Mit derartigen Schubvorrichtungen ist es möglich, die Rohrleitung kontinuierlich oder quasi kontinuierlich vorzuschieben. Derartige Schubvorrichtungen lassen sich auch bei dem aus der
Es ist denkbar, Stützrohre in kurzen Längen zu verwenden, wobei das jeweils nächste Stützrohr am Startpunkt an den bereits vorhandenen Stützrohrstrang angesetzt wird, wenn das jeweilige hinterste Stützrohr weit genug vorgeschoben ist. Es kann aber vorteilhafter sein, auch den Stützrohrstrang vorzufertigen, zumindest in größeren Abschnitten. Denn dies ermöglicht eine Vormontage der zum Betrieb der Bohreinrichtung notwendigen Leitungen, Überwachungsorgane, Schmiereinrichtungen (siehe unten) und Zwischenpressstationen (siehe unten). Dadurch lassen sich die Rüstzeiten während des Bohrprozesses auf ein Minimum reduzieren. Bei kurzen Stützrohren können die Schubkräfte über die endseitige Stirnfläche aufgebracht werden, während bei einem vorgefertigten Stützrohrstrang die Vortriebskraft zum Vorschieben vorzugsweise über die Mantelfläche aufgebracht wird. Dazu kann z.B. dieselbe Schubvorrichtung benutzt werden, mit der anschließend die Rohrleitung vorgeschoben wird, wie bereits erläutert.It is conceivable to use support tubes in short lengths, with the respective next support tube being attached to the already existing support tube strand at the starting point when the respective rearmost support tube has been advanced far enough. But it may be more advantageous to prefabricate the support pipe, at least in larger sections. Because this allows one Pre-assembly of the piping necessary for the operation of the drilling equipment, monitoring equipment, lubrication equipment (see below) and intermediate compression stations (see below). As a result, set-up times during the drilling process can be reduced to a minimum. In the case of short support tubes, the thrust forces can be applied via the end-side end face, while in the case of a prefabricated support tube strand, the propulsion force for advancing is preferably applied via the lateral surface. For this example, the same pusher can be used with which then the pipe is advanced, as already explained.
Im Prinzip kann die Rohrleitung an das hinterste Stützrohr des Stützrohrstrangs angekoppelt werden, indem die Stirnseiten einfach aneinanderstoßen. Es ist jedoch vorteilhafter, dafür ein Verbindungsrohr zu verwenden, mit dem sich eine gleichmäßigere Kraftverteilung erreichen lässt und mit dem gegebenenfalls auch Zugkräfte übertragen werden können.In principle, the pipeline can be coupled to the rearmost support tube of the support tube strand by simply abutting the end faces. However, it is more advantageous to use a connecting tube for this, with which a more uniform distribution of force can be achieved and with which, if necessary, tensile forces can be transmitted.
Falls erforderlich, können kurze Rohrabschnitte (z.B. mit einer Länge von etwa 2,5 m) mit gelenkigen Rohrverbindungen untereinander eingebaut werden, was eine gute Steuerbarkeit ermöglicht. Dies gilt sowohl für den Stützrohrstrang als auch für die Rohrleitung (Produktrohrstrang).If necessary, short lengths of pipe (e.g., about 2.5 meters long) may be installed with articulated pipe joints, allowing for good controllability. This applies both to the support pipe string and to the pipe (product pipe string).
Die Rohrleitung, also der Produktrohrstrang, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf der Seite des Startpunkts vorbereitet und von der Seite des Startpunkts ausgehend in das Bohrloch bewegt werden. Dies kann gegenüber dem aus der
In diesem Fall kann die Rohrleitung an den Stützrohrstrang angekoppelt werden, nachdem der Bohrkopf den Zielpunkt erreicht hat. Somit erstreckt sich der Stützrohrstrang über den gesamten Weg vom Startpunkt bis zum Zielpunkt. Es kann aber auch sinnvoll sein, die Rohrleitung an den Stützrohrstrang anzukoppeln, bevor der Bohrkopf den Zielpunkt erreicht hat. In diesem Fall ist der Stützrohrstrang kürzer, wodurch Arbeitszeit gespart wird, aber das Bohrloch ist noch nicht in seiner vollen Länge erzeugt und über die angekoppelte Rohrleitung müssen gegebenenfalls größere Druckkräfte auf den Stützrohrstrang übertragen werden. Diese Variante eignet sich z.B. bei relativ weichem Boden.In this case, the tubing may be coupled to the support tubing after the boring head has reached the target point. Thus, the support pipe string extends over the entire path from the starting point to the destination point. But it may also be useful to couple the pipe to the support pipe string before the drill head has reached the target point. In this case, the support pipe string is shorter, which saves working time, but the hole is not yet produced in its full length and the connected pipe must be transmitted on the support pipe string possibly greater compressive forces. This variant is suitable e.g. at relatively soft ground.
Alternativ kann die Rohrleitung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch auf der Seite des Zielpunkts vorbereitet und von der Seite des Zielpunkts ausgehend in das Bohrloch bewegt werden, wobei die Rohrleitung an den Stützrohrstrang angekoppelt wird, nachdem der Bohrkopf den Zielpunkt erreicht hat. Dies ist ähnlich wie bei dem aus der
Soweit bisher erläutert, werden vom Startpunkt aus Druckkräfte auf den Stützrohrstrang und vom Startpunkt oder vom Zielpunkt aus Druckkräfte auf den Produktrohrstrang ausgeübt. Es ist aber auch denkbar, eine Zugvorrichtung vorzusehen, mit der eine Zugkraft auf den Stützrohrstrang ausgeübt werden kann, nachdem dieser den Zielpunkt erreicht hat. Um dies zu ermöglichen, müssen die einzelnen Stützrohre in dem Stützrohrstrang nicht nur druckfest, sondern auch zugfest sein und zugfest miteinander verbunden sein. Ferner sollte das erwähnte Verbindungsrohr in der Lage sein, Zugkräfte zu übertragen. Im Prinzip kann dann die Rohrleitung, je nachdem, auf welcher Seite sie vorbereitet wurde, zum Zielpunkt oder zum Startpunkt gezogen werden. Vorzugsweise, wie weiter oben bereits erwähnt, werden aber zum Bewegen der Rohrleitung durch das Bohrloch außerdem Druckkräfte (in axialer Richtung) auf die Rohrleitung ausgeübt, so dass sich die Rohrleitung insgesamt leichter in das Bohrloch einbringen lässt, als wenn sie nur vorgeschoben würde. Zum Ziehen an dem Stützrohrstrang kann im Prinzip die oben erwähnte Schubvorrichtung benutzt werden, die ihre Kräfte über die Mantelfläche des Rohrstrangs überträgt, wobei die Vorrichtung bei Verwendung als Zugvorrichtung in der entgegengesetzten Richtung arbeitet und am gegenüberliegen Ende des Bohrlochs angreift, im Vergleich zur Anwendung beim Vorschieben.As far explained so far, pressure forces are exerted on the product pipe string from the starting point of pressure forces on the support pipe string and from the starting point or from the target point of pressure forces. But it is also conceivable to provide a traction device with which a tensile force can be exerted on the support pipe string after it has reached the target point. In order to make this possible, the individual support tubes in the support tube strand not only have to be pressure-resistant, but also tensile and be connected to each other tensile strength. Furthermore, the mentioned connecting pipe should be able to transmit tensile forces. In principle, the pipeline can then be drawn to the destination point or starting point, depending on which side it has been prepared for. Preferably, as already mentioned above, however, pressure forces (in the axial direction) are also exerted on the pipeline for moving the pipeline through the borehole, so that the pipeline as a whole can be more easily introduced into the borehole than if it were only advanced. For pulling on the support pipe string, in principle, the above-mentioned pusher can be used, which transmits its forces on the lateral surface of the pipe string, the device operates when used as a pulling device in the opposite direction and engages the opposite end of the borehole, as compared to the application advancing.
Der Bohrkopf wird vorzugsweise nach Erreichen des Zielpunkts abgekoppelt. Der Stützrohrstrang kann am Zielpunkt (oder, falls er zum Startpunkt zurück bewegt wird, am Startpunkt) abschnittsweise zerlegt werden, z.B. in einzelne Stützrohre. Es ist aber auch denkbar, den Stützrohrstrang über eine größere Länge aus dem Bohrloch herauszuführen und erst später aufzutrennen.The drill head is preferably decoupled after reaching the target point. The support tubing may be sectioned at the target point (or, if it is moved back to the starting point, at the start point), e.g. in individual support tubes. But it is also conceivable to lead out the support tube strand over a greater length of the borehole and separate later.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu dem aus der
Wenn viele Dehnerstationen verwendet werden, ist im Prinzip eine beliebig lange Vortriebsstrecke zwischen Startpunkt und Zielpunkt möglich.If many Dehnerstationen be used, in principle, an arbitrarily long tunneling distance between starting point and destination point is possible.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn an der Außenseite des Stützrohrstrangs ein Schmiermittel eingebracht wird (z.B. Betonit), vorzugsweise über an zumindest einzelnen Stützrohren vorgesehene Schmiernippel. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Schmierung während des Vortriebs des Stützrohrstrangs und erleichtert somit das Fertigstellen des Bohrlochs erheblich.Furthermore, it is advantageous if a lubricant is introduced on the outside of the support pipe string (for example concrete), preferably via lubricating nipples provided on at least individual support pipes. This allows for continuous lubrication during propulsion of the support pipe string and thus greatly facilitates the completion of the wellbore.
Im Vergleich zu dem aus der
Am Startpunkt ist vorzugsweise eine Baugrube vorgesehen (z.B. eine flache Baugrube), was das Zuführen größerer Längen einer vorbereiteten Rohrleitung oder eines vorbereiteten Stützrohrstrangs erleichtert. Der Bereich des Zielpunkts kann z.B. in einer Baugrube oder in einem Schacht liegen. Als Zielpunkt eignet sich aber z.B. auch ein Tal oder eine tiefliegende Stelle am Abhang eines Berges. Dazu sind weiter unten einige Beispiele angegeben.At the starting point, an excavation is preferably provided (eg, a shallow pit), which involves feeding longer lengths of a prepared pipeline or a prepared support pipe string facilitated. The area of the destination point can be in a pit or in a shaft, for example. As a destination is but also a valley or a low point on the slope of a mountain suitable. Here are some examples given below.
Ferner besteht grundsätzlich die Möglichkeit, zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt mindestens einen Zwischenschacht anzuordnen, in dem eine Vorrichtung angeordnet ist, mit der Zug- und/oder Druckkräfte auf den Stützrohrstrang bzw. die Rohrleitung ausgeübt werden können, um die Vorbewegung des Stützrohrstrangs bzw. der Rohrleitung zum Zielpunkt zu erleichtern.Furthermore, there is basically the possibility of arranging between the starting point and the target point at least one intermediate shaft in which a device is arranged with the tensile and / or compressive forces can be exerted on the support pipe string or the pipe to the advancement of the support pipe string or pipeline to the destination point.
Das aus der
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Figur 1- schematische Darstellungen von prinzipiellen Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar in Teil (a) eine Bohrlinie von einer Baugrube als Startpunkt unter einem Hindernis zu einer Baugrube als Ziel, in Teil (b) eine Bohrlinie von einer Baugrube als Startpunkt unter einem Hindernis zu einem Schacht als Zielpunkt und in Teil (c) eine Bohrlinie von einer Baugrube als Startpunkt unter einem Hindernis zu einer Talsohle oder einem Gewässergrund als Ziel,
Figur 2- schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensschritte bei einem ersten Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem eine Bohrlinie von einer Baugrube unter einem Hindernis zu einer Baugrube verläuft, und zwar in Teil (a) die Startsituation, in Teil (b) das Erstellen des Bohrlochs und Einschieben des Stützrohrstrangs zur Stützung des Bohrlochs, in Teil (c) die Vorbereitungen für das Einschieben der vorbereiteten Rohrleitung, in Teil (d) das Einschieben der Rohrleitung und das Ausschieben des Stützrohrstrangs und in Teil (e) die eingeschobene Rohrleitung nach Fertigstellung,
Figur 3- schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensschritte bei einem zweiten Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem eine Bohrlinie von einer Baugrube unter einem Hindernis zu einem Zielschacht verläuft, und zwar in Teil (a) die Startsituation, in Teil (b) das Erstellen des Bohrlochs und Einschieben des Stützrohrstrangs zur Stützung des Bohrlochs, in Teil (c) die Vorbereitungen für das Einschieben der vorbereiteten Rohrleitung, in Teil (d) das Ein-
Figur 4- schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensschritte bei einem dritten Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem eine Bohrlinie von einer Baugrube unter einem Hindernis zu einer Talsohle verläuft, und zwar in Teil (a) die Startsituation, in Teil (b) das Erstellen des Bohrlochs und Einschieben des Stützrohrstrangs zur Stützung des Bohrlochs, in Teil (c) die Vorbereitungen für das Einschieben der vorbereiteten Rohrleitung, in Teil (d) das Einschieben der Rohrleitung und das Ausschieben des Stützrohrstrangs und in Teil (e) die eingeschobene Rohrleitung nach Fertigstellung,
Figur 5- eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels, schematisch dargestellt anhand des Verfahrensschritts entsprechend
Figur 2d , Figur 6- eine schematische Darstellung der wesentlichen maschinentechnischen Komponenten zum Erstellen des Bohrlochs vor dem Einführen des Bohrkopfs und der Stützrohre und
Figur 7- eine schematische Darstellung der wesentlichen maschinentechnischen Komponenten zum Einschieben der vorbereiteten Rohrleitung nach dem Erstellen und mechanischen Stützen des Bohrlochs.
- FIG. 1
- schematic representations of basic applications of the method according to the invention, in part (a) a drilling line from an excavation as a starting point under an obstacle to an excavation target, in part (b) a drilling line from a pit as a starting point under an obstacle to a shaft as a target point and in part (c) a drill line from an excavation pit as a starting point under an obstacle to a bottom of the valley or a body of water as the target,
- FIG. 2
- schematic representations of successive process steps in a first embodiment of the inventive method in which a drilling line from an excavation under an obstacle to an excavation runs, in part (a) the starting situation, in part (b) creating the borehole and inserting the Supporting pipe string to support the borehole, in part (c) the preparations for the insertion of the prepared pipeline, in part (d) the insertion of the pipeline and the pushing out of the support pipe string and in part (e) the inserted pipeline after completion,
- FIG. 3
- schematic representations of successive process steps in a second embodiment of the inventive method in which a drilling line from an excavation under an obstacle to a target shaft runs, in part (a) the starting situation, in part (b) creating the borehole and inserting the Supporting pipe string to support the borehole, in part (c) the preparations for the insertion of the prepared pipeline, in part (d)
- FIG. 4
- schematic representations of successive process steps in a third embodiment of the inventive method in which a drilling line from an excavation under an obstacle to a bottom, in part (a) the starting situation, in part (b) the creation of the borehole and insertion of the Supporting pipe string to support the borehole, in part (c) the preparations for the insertion of the prepared pipeline, in part (d) the insertion of the pipeline and the pushing out of the support pipe string and in part (e) the inserted pipeline after completion,
- FIG. 5
- a variant of the first embodiment, shown schematically by the method step accordingly
Figure 2d . - FIG. 6
- a schematic representation of the essential mechanical components for creating the borehole prior to insertion of the drill head and the support tubes and
- FIG. 7
- a schematic representation of the essential mechanical components for insertion of the prepared pipeline after creating and mechanical supports of the borehole.
In
Im ersten Beispiel (
Im zweiten Beispiel für das Verfahren verläuft die Bohrlinie 7 von einem Startpunkt 1 in einer Startbaugrube 2 unter einem Hindernis 9 zu einem Zielpunkt 3, der sich in einer tiefliegenden Zielbaugrube 4 (d.h. einem Schacht) befindet, siehe
Im dritten Beispiel wird das Verfahren von einem Startpunkt 1 in einer Startbaugrube 2 in einer vorgegebenen Bohrlinie 7 zu einem Zielpunkt 3 durchgeführt, der ohne vorbereitete Baugrube frei im Gelände liegt, z.B. in einem Gewässer 10 (wie in
Im Folgenden wird anhand der
Wie in
Nun wird mit Hilfe der Bohrvorrichtung 6 eine Bohrung entlang einer vorgegebenen Bohrlinie 7 durchgeführt, die unterhalb eines Hindernisses 9 verläuft, wie in
Der Bohrvorgang entlang der Bohrlinie 7 wird solange fortgesetzt, bis der Bohrkopf 6 den Zielpunkt 3 in der Zielbaugrube 4 erreicht hat, siehe
Nun wird eine auf der Startseite vorbereitete Rohrleitung 14 (Produktrohrstrang) in die Bohrtrasse verschoben. Im Bereich des Startpunkts 1 wird die Rohrleitung 14 mit Hilfe eines Verbindungselements 13 mit dem Stützrohrstrang 8 verbunden.Now a prepared on the start pipe 14 (product tubing) is moved into the drill pipe. In the region of the
Wie in
Nachdem die Rohrleitung 14 vollständig von der Startbaugrube 2 bis zur Zielbaugrube 4 eingeschoben worden ist, kann auch das Verbindungselement 13 demontiert werden. Falls erforderlich, wird die Rohrleitung 14 im Bereich der Startbaugrube 2 oder der Zielbaugrube 4 eingekürzt. Die
Bei einer Varianten dieses Ausführungsbeispiels wird die Rohrleitung nicht auf der Seite des Startpunkts 1, sondern auf der Seite des Zielpunkts 3 vorbereitet. Zunächst wird der Stützrohrstrang 8 vorgeschoben, bis der in der
Falls der Stützrohrstrang 8 zugfest ist, lässt sich die Rohrleitung 14 von einem Ende des Bohrlochs 12 aus in das Bohrloch 12 vorschieben, wie im Ausführungsbeispiel, und gleichzeitig vom anderen Ende des Bohrlochs 12 aus über den Stützrohrstrang 8 in das Bohrloch 12 einziehen, wie eingangs erläutert, was den Vorgang des Einbringens der Rohrleitung 14 in das Bohrloch 12 erleichtern kann. Dies ist in der zu
Anhand der
Der Startpunkt 1 befindet sich in einer Startbaugrube 2, während der Zielpunkt 3 in einem relativ tiefen Zielschacht 16 ausgebildet ist. Zunächst werden auf dem Gelände vor der Startbaugrube 2 Stützrohre 11 zu einem Stützrohrstrang 8 zusammengekoppelt. Vor der Startbaugrube 2, aber auch in der Startbaugrube 2, wird eine Schubvorrichtung 5 installiert und mit einem Widerlager 20 verankert. In der Startbaugrube 2 wird eine Bohrvorrichtung mit einem Bohrkopf 6 vorbereitet. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um eine übliche Microtunnelbohreinheit, wie im ersten Beispiel. Der Stützrohrstrang 8 wird mit dem Bohrkopf 6 verbunden. Diese Schritte sind in
Wie
Der Bohrvorgang entlang der Bohrlinie 7 wird solange fortgesetzt, bis der Bohrkopf 6 den Zielpunkt 3 im Zielschacht 16 erreicht hat, siehe
Die
Nachdem die Rohrleitung 14 vollständig von der Startbaugrube 2 bis zum Zielschacht 16 eingeschoben ist, wird das Verbindungselement 13 demontiert. Falls erforderlich, wird die Rohrleitung 14 im Bereich der Startbaugrube 2 und/oder des Zielschachts 16 eingekürzt, siehe
Das dritte Beispiel wird anhand der
Diesmal befindet sich der Startpunkt 1 in einer Startbaugrube 2 und der Zielpunkt 3 in einer Talsohle 10, wodurch der Zielpunkt 3 offen zugänglich ist, siehe
Zunächst werden auf dem Gelände der Startbaugrube 2 Stützrohre 11 zu einem Stützrohrstrang 8 zusammengekoppelt. Vor der Startbaugrube 2, aber auch in der Startbaugrube 2, wird eine Schubvorrichtung 5 installiert und mit einem Widerlager 20 verankert. Ferner wird in der Startbaugrube 2 eine Bohrvorrichtung mit einem Bohrkopf 6 vorbereitet. Wie zuvor, handelt es sich dabei im Wesentlichen um eine übliche Microtunnelbohreinheit. Der Stützrohrstrang 8 wird in der Startbaugrube 2 fest mit dem Bohrkopf 6 verbunden, siehe
Mit Hilfe der Bohrvorrichtung 6 wird nun entlang der vorgegebenen Bohrlinie 7 eine Bohrung durchgeführt, wobei die Bohrvorrichtung 6 von der Schubvorrichtung 5 über den Stützrohrstrang 8 vorgedrückt wird. Die Vermessung der Position der Bohrvorrichtung 6 und die Steuerung entlang der Bohrlinie 7 werden gemäß den Techniken des gesteuerten Rohrvortriebs durchgeführt, siehe
Der Bohrvorgang entlang der Bohrlinie 7 wird solange fortgesetzt, bis die Bohrvorrichtung 6 den Zielpunkt 3 in der Talsohle 10 erreicht hat, siehe
Eine auf der Startseite vorbereitete Rohrleitung 14 wird nun in die Bohrtrasse verschoben und mit Hilfe eines Verbindungselements 13 mit dem Stützrohrstrang 8 verbunden, siehe
Mit Hilfe der Schubvorrichtung 5 wird die Rohrleitung 14 in das vorbereitete Bohrloch 12 geschoben, wobei gleichzeitig der Bohrkopf 6 und der Stützrohrstrang 8 durch das Bohrloch 12 vorgeschoben werden.With the help of the
Auf der Zielseite werden der Bohrkopf 6 und der Stützrohrstrang 8 bzw. dessen einzelne Elemente (Stützrohre 11) demontiert, siehe
Wenn die Rohrleitung 14 komplett vom Startschacht 2 bis zum Zielpunkt 3 eingeschoben ist, wird sie gegebenenfalls im Bereich der Startbaugrube 2 und des Zielpunkts 3 eingekürzt, siehe
Bei einer Varianten des dritten Beispiels wird (wie bei der Varianten des ersten Beispiels) die Rohrleitung vor dem Zielpunkt 3 vorbereitet. Das zweite Beispiel ist für eine solche Variante weniger geeignet, da sich in dem Zielschacht 16 keine längere Rohrleitung zusammenstellen lässt.In a variant of the third example, the pipeline is prepared before the target point 3 (as in the variants of the first example). The second example is less suitable for such a variant, since in the
In den
Zunächst wird in einer Startbaugrube 2 der Bohrkopf 6 (Bohrvorrichtung) über ein Verbindungselement 13 mit dem Stützrohrstrang 8 verbunden (in den an einer oder mehreren Stellen herkömmliche Zwischenpress- oder Dehnerstationen 15 eingebaut sind). Dabei befindet sich der Bohrkopf 6 auf einem Führungsrahmen 22. Der Bohrkopf 6 weist ein Schneidrad 27 als Schneidwerkzeug auf, das im Ausführungsbeispiel mit Hochdruckdüsen versehen ist. Der freie Endbereich des vorgefertigten Stützrohrstrangs 8 ist auf Rollenböcken 21 gelagert. Nahe der Startbaugrube 2 befindet sich die Schubvorrichtung 5, die die für den Vortrieb erforderlichen Kräfte in den Stützrohrstrang 8 einleitet (und zwar über dessen Mantelfläche) und sich dabei über ein Widerlager 20 am Boden abstützt.First, in a
Die Bohrvorrichtung 6 wird über Energie- und Steuerkabel 18 mit Strom versorgt und angesteuert. Frische Bohrspülung wird mit Hilfe einer Speiseleitung 17 zum Schneidrad der Bohrvorrichtung 6 geleitet, während über eine Förderleitung 19 die mit Bohrklein beladene Bohrspülung aus dem Bohrloch heraustransportiert wird. Die genannten Steuer- und Versorgungsleitungen bzw. Kabel verlaufen innerhalb des Stützrohrstrangs 8 und werden nach Erreichen des Zielpunkts 2 aus dem Stützrohrstrang 8 entfernt.The
Die Energie- und Steuerkabel 18 führen zu einem Steuerstand 23, der gleichzeitig die Energieversorgung gewährleistet. Die Speiseleitung 17 verbindet den Bohrkopf 6 mit einer Bohrspülungs-Mischanlage 24, die mit einer Pumpe versehen ist, und leitet dem Bohrkopf 6 frische Bohrspülung zu. Die Förderleitung 19 führt zu einer Bohrspülungs-Aufbereitungsanlage 26, in der die Bohrspülung vom Bohrklein gereinigt wird. Danach kann die Bohrspülung über eine Verbindungsleitung 25 wiederum der Bohrspülungs-Mischanlage 24 zugeführt werden, so dass ein Kreislauf entsteht. Die Bohrspülung dient als Schmiermittel und kann bei Bedarf auch an zahlreichen Stützrohren in den Ringraum zwischen dem Bohrloch 12 und dem Stützrohrstrang 8 abgegeben werden, um einen problemlosen Vorschub zu gewährleisten. Die Bohrklein enthaltende Bohrspülung wird aufgefangen und der Förderleitung 19 zugeführt.The power and
In
Die Darstellung in den
- 11
- Startpunktstarting point
- 22
- Startbaugrubestarting excavation
- 33
- ZielpunktEndpoint
- 44
- Zielbaugrubetarget pit
- 55
- Schubvorrichtungpusher
- 66
- Bohrkopf (Bohrvorrichtung)Drill head (drilling device)
- 77
- Bohrliniedrilling line
- 88th
- StützrohrstrangSupport tube train
- 99
- Hindernisobstacle
- 1010
- Talsohle (Gewässerboden)Bottom of the valley (water bottom)
- 1111
- Stützrohrsupport tube
- 1212
- Bohrlochwell
- 1313
- Verbindungselementconnecting element
- 1414
- Rohrleitung (Produktrohrstrang)Pipeline (product pipeline)
- 1515
- Zwischenpressstation (Dehnerstation)Intermediate press station (Dehnerstation)
- 1616
- Zielschachttarget shaft
- 1717
- Speiseleitungfeeder
- 1818
- Energie- und SteuerkabelPower and control cables
- 1919
- Förderleitungdelivery line
- 2020
- Widerlagerabutment
- 2121
- Rollenböckerollerstands
- 2222
- Führungsrahmenguide frame
- 2323
- Steuerstand mit EnergieversorgungControl station with power supply
- 2424
- Bohrspülungs-Mischanlage mit PumpeDrilling fluid mixing plant with pump
- 2525
- Verbindungsleitungconnecting line
- 2626
- Bohrspülungs-AufbereitungsanlageDrilling fluid treatment plant
- 2727
- Schneidradcutting wheel
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- 2008-11-03 WO PCT/EP2008/009260 patent/WO2009095046A1/en active Application Filing
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