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Vortreibkopf zum Einpressen einer Rohrleitung in das Erdreich Die
Erfindung betrifft einen Vortreibkopf zum Einpressen einer Rohrleitung in das Erdreich
mit Spülhilfe, der mit Schneiden, gerichteten Druckwasserdüsen und einer durch das
Innere der- Rohrleitung geführten Ableitung für die gelösten Erdstoffe versehen
ist.
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Bei der Verlegung von Kabeln, Rohrüberlandleitungen, z. B. Ölleitungen
und sonstigen Leitungen, sind zahlreiche Kreuzungen mit Flußläufen, breiten Gleisanlagen,
Stadtbezirken od. dgl. durchzuführen, bei denen aus verschiedenen Gründen, zumeist
zur Vermeidung von Störungen, das die Leitung umaebende Erdreich, wie z. B. Fluß-
oder Kanalsohle, aus wasserbaulichen Gründen nicht geöffnet oder geschlitzt werden
darf.
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Es sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Vortreiben
von Rohrleitungen durch Erdreich bekannt. Bei einem dieser Verfahren erfolgt das
Vortreiben der mit einem besonders ausgebildeten Kopf versehenen Rohrleitung durch
Verdrängen des umgebenden Erdreiches, das dabei in der Umgebung der Rohrleitung
verdichtet wird. Es sind auch Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen mit
Hilfe von Spülmitteln allein oder mittels einer kombinierten Anwendung von Spülmitteln
und mechanischen Lockerungs- oder Schneidvorrichtungen, die sich an dem der Rohrleitung
vorgesetzten Kopf befinden, das Erdreich vor dem Kopf zertrümmert bzw. Qelöst wird.
Eine in dem Rohr befindliche Spülleitung dient bei diesen bekannten Vorrichtungen
zum Abführen des Gemisches aus Spülflüssigkeit und ausgespültem Erdreich bzw. zertrümmertem
Gestein. Es ist auch ein Vortreibkopf mit Spülschlitzen bekannt, bei dem eine Korrektur
der Richtung des vorzutreibenden Rohrkopfes durch Änderung des Spülvorganges vorgenommen
werden soll. Zur Feststellung horizontaler Abweichungen beim Vortreiben von Rohrleitungen
ist die Verwendung von Differenzdruckmanometern bekannt.
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Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Vortreiben von Rohrleitungen
durch Erdreich haben aber verschiedene Nachteile: Das mit Verdrängung des Erdreiches
arbeitende Verfahren ist nur zum Vortreiben von Rohrleitungen mit relativ geringem
Querschnitt anwendbar; Rohrleitungen mit einem Durchmesser von z. B. 200 mm oder
mehr können mit diesem Verfahren im allgemeinen nicht eingebracht werden, da sich
das Erdreich nicht in dem notwendigen Maße verdrängen bzw. verdichten läßt. Auch
die mit Spülmitteln arbeitenden bekannten Vortriebsvorrichtungen haben den Nachteil;
daß sie entweder überhaupt nicht lenkbar sind oder daß die Lenkung bzw. Korrektur
der Vortreibrichtung lediglich durch Änderung des Spülvorganges erfolgen soll. Bei
der zuletzt genannten Vorrichtung soll die Richtungskorrektur bzw. -änderung nach
oben oder unten dadurch gesteuert werden, daß die Zu- und Abführung des Spülmittels
wahlweise nur an der oberen oder unteren Seite des Vortreibkopfes erfolgt. Diese
nur mittelbare Steuerungsmöglichkeit hat u. a. den Nachteil, daß beim Vortreiben
durch Erdreich unterschiedlicher Zusammensetzung und Festigkeit die gewünschte Richtungsänderung
nicht mit Sicherheit erreicht werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Vortreibkopf zum Einpressen
von Rohrleitungen beliebigen Durchmessers in Erdreich derart auszubilden, daß es
mit Hilfe des Vortreibkopfes möglich ist, Abweichungen von der beabsichtigten Vortreibrichtung
von außen zu korrigieren und gewollte Richtungsänderungen herbeizuführen. Außerdem
soll die Lage und Richtung des Vortreibkopfes laufend überwacht werden können.
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Bei einem Vortreibkopf zum Einpressen einer Rohrleitung in das Erdreich
mit Spülhilfe, der mit Schneiden, gerichteten Druckwasserdüsen und einer durch das
Innere der Rohrleitung geführten Ableitung für die gelösten Erdstoffe versehen ist,
wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kopf aus einem fest
mit dem vorderen Ende der Rohrleitung verbindbaren hinteren Teil und einem gegenüber
diesem nach allen Seiten begrenzt schwenkbaren vorderen Teil besteht und daß die
beiden Teile des Kopfes durch Steuervorrichtungen miteinander verbunden sind.
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Die Steuervorrichtung an dem Vortreibkopf besteht nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung aus hydraulischen Pressen, deren Kolben und Zylinder am vorderen
bzw. hinteren Ende des Kopfes angelenkt sind. Der Vortreibkopf ist nach der Erfindung
vorzugsweise
mit einem zur Überwachung der Vortreibrichtung und
der Höhenlage geeigneten Ortungsgerät versehen, das mit einer elektrischen Anzeigevorrichtung
in einem Fernbedienungsstand verbunden ist. Das Ortungsgerät besteht zweckmäßig
aus einer Vorrichtung zur Anzeige horizontaler Abweichungen, z. B. einer Libellenanordnung,
einer Vorrichtung zur Anzeige der Höhen- bzw. Tiefenlage, z. B. einer Wasserdruckmeßdose,
und einer Vorrichtung zur Anzeige seitlicher Abweichungen, z. B. einem Erdkraftliniendetektor.
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Der Vortreibkopf mit schwenkbarem Vorderteil, dessen Vortreibrichtung
bzw. -richtungsänderung von außen überwacht und gesteuert werden kann, löst die
gestellte Aufgabe in folgender Weise: Die im Vortreibkopf angeordneten Ortungsgeräte
zeigen auf einem Fernbedienungsstand jederzeit die Lage und Richtung des Kopfes
an. Die Vorrichtung zur Anzeige horizontaler Abweichungen, die insbesondere aus
einem Libellenortungsgerät bestehen kann, zeigt sowohl eine Neigung des Kopfes zur
Querachse des Rohres als auch eine Neigung des Kopfes zur Horizontalen (nach oben
oder unten). Als Vorrichtung zur Feststellung der absoluten Höhen- bzw. Tiefenlage
des Kopfes kann z. B. in wasserführenden, nicht bindigen Böden eine Wasserdruckmeßdose
verwendet werden, während zur Feststellung seitlicher Abweichungen des Kopfes (nach
rechts oder links) z. B. ein Erdkraftliniendetektor verwendet wird. Wenn diese Überwachungs-
und Ortungsgeräte eine Abweichung der Vortreibrichtung des Kopfes anzeigen, werden
die Steuervorrichtungen, die fest mit den beiden gegeneinander beweglichen Teilen
des Kopfes verbunden sind, betätigt. Diese Steuervorrichtungen, insbesondere hydraulische
Pressen, befinden sich normalerweise in einer Anschlagstellung. Sie werden im Bedarfsfall
durch Steuerung von außen, im allgemeinen von dem Fernbedienungsstand, an dem sich
die Anzeigevorrichtungen der Überwachungsgeräte befinden, aus der Anschlagstellung
herausgebracht, wobei sie den verstellbaren vorderen Kopfteil in den gewünschten
Winkel zur Längsachse der Rohrleitung einstellen. Dadurch wird erreicht, daß jede
unbeabsichtigte Abweichung der Vortriebsrichtung, die wegen der Anordnung der überwachungs-
und Ortungsgeräte im Kopf außerordentlich frühzeitig erkannt werden kann, durch
Richtungsveränderung des vorderen Vortreibkopfteiles sogleich wieder ausgeglichen
werden kann und somit Rohrleitungen verhältnismäßig genau gerichtet durch das Erdreich
gedrückt werden können. Ebenso kann bei Benutzung des erfindungsgemäßen schwenkbaren
Vortreibkopfes das einzupressende Rohr - den Elastizitätsgrenzen des Rohres entsprechend
- auch kurvenförmig verlegt werden.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird an einem in den F i g. 1
bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weiter erläutert. Es zeigt F i g. 1. den
erweiterten Kopf einer durch das Erdreich zu pressenden Rohrleitung im Längsschnitt
und F i g. 2, 3 und 4 Querschnitte durch die Vorrichtung nach den Linien II-11,
III-111 bzw. IV-IV in F i g. 1. In Richtung des Pfeiles 1 (F i g. 1) soll die Rohrleitung
mittels einer nicht dargestellten Presse durch das Erdreich 3 gedrückt werden.
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Der Rohrvortrieb erfolgt durch Pressen, die am Umfang des Vortriebsrohres
angreifen und ein kontinuierliches Vortreiben der Rohrleitung sowie Anschweißen
der Rohrschüsse ohne nennenswerte Betriebsunterbrechung gestatten. An der Rohrpresse
erfolgt auch die Korrektur einer eventuellen Verdrehung des Bohrkopfes um die Rohrachse,
die durch eine Kontaktlibelle im Bohrkopf gemessen wird. Am Kopf der Rohrleitung
2 ist an Flanschen 4 ein verbreiterter Kopf 5 auswechselbar angeschraubt. Der Kopf
besteht aus zwei Teilen, nämlich einem mit der Rohrleitung 2 fest verbundenen hinteren
Teil 5 a und einem beweglichen vorderen Teil 5b, der Schneiden
5c aufweist. Zwischen dem fest verbundenen Kopfteil 5a und dem beweglichen
Kopfteil 5 b sind auf dem Umfang verteilte hydraulische Pressen als Steuervorrichtungen
6 angebracht, die schwenkbar an den Kopfteilen angelenkt sind und normalerweise,
wenn der Rohrvortrieb in Richtung der Achse I erfolgt, auf ihren Anschlägen
ruhen. Die F i g. 7 zeigt, daß die untere Presse etwas ausgefahren ist, um eine
etwa 1_-5 bis 2,0' betreffende Abweichung 16 (s. gestrichelte Achse) in Richtung
der Achse 1 einzurichten.
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Die Steuervorrichtungen 6 erhalten durch die Leitungen 6a (F i g.
l., 3 und 4) ihr Druckmittel (Öl od. dgl.). In der Rohrleitung 2 sind noch Leitungen
8 (F i g. 1 und 4) enthalten, die dazu dienen, in den Raum 9 zwischen Rohrleitung
1 und Erdreich eine Suspension, beispielsweise eine Bentonitaufschlämmung, einzudrücken,
um die Reibung zwischen Rohrleitung und Erdreich zu vermindern, aber auch die Wandung
des Erdreiches zu stabilisieren.
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Im Kopf 5 ist ferner noch ein Ortungsgerät 10 vorgesehen, das
aus zwei Kontaktlibellen, einer Präzisionswasserdruckmeßdose und einem Erdkraftliniendetektor
besteht. Diese Organe melden fernelektrisch (durch Kabel 17) ihre Stellung,
so daß man sofort erkennen kann, ob eine Rohrabweichung vorgekommen ist und welche
Steuervorrichtung 6 in Tätigkeit zu setzen ist.
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Der Abbau der Ortsbrust vor dem Rohrkopf erfolgt nach dem Prinzip
des Strahlbohrens mittels scharfer Wasserstrahlen aus einem Kranz von Düsen 11,
denen das Wasser durch eine Leitung 15 (F i g. 1, 3 und 4) zugeleitet wird. Das
durch die Schneiden 5 c des Rohrkopfes 5 und durch die Strahldüsen 11 gelockerte
Erdreich wird durch eine Spülleitung 12 nach hinten abgefördert. Das Druckmittel
hat die Aufgabe, das Erdreich zu lockern und Teile aus der Ortsbrust herauszulösen,
so daß die Schneiden 5c, die durch eine Presse vorgedruckt werden, lediglich
noch stehengebliebene Ränder des Erdreiches fortzudrücken haben. Weitere Düsen 13
dienen zur Spülhilfe zumeist dadurch, daß Preßluft in die Spülleitung eingeblasen
wird, wenn sich Verstopfungen in der Spülleitung zeigen oder eine sehr große Länge
der Leitung 2 Spül-Transporthilfe benötigt. Die Preßluft wird den Düsen 13 durch
eine Leitung 16 (F i g. 1, 3 und 4) zugeführt.
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Die F i g. 2 zeigt die beiden Kopfteile 5 a und 5 b im Schnitt, die
Verteilung der Steuervorrichtungen 6 auf den Kreisumfang und das Spühlrohr 12.