EP0077898B1

EP0077898B1 - Vorpressverfahren und Vorpressrohr zum Verlegen einer Rohrleitung im Erdreich

Info

Publication number: EP0077898B1
Application number: EP82107657A
Authority: EP
Inventors: Heiner I. Hammer; Klaus Tornow
Original assignee: Schlegel Lining Technology GmbH
Current assignee: Schlegel Lining Technology GmbH
Priority date: 1981-10-23
Filing date: 1982-08-21
Publication date: 1985-07-31
Also published as: JPS58180894A; EP0077898A1; DE3265079D1; DE3142177A1; US4552485A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung im Erdreich durch Vorpressen einer Mehrzahl von mit ihren Enden zusammengefügten Rohrstücken, die eine dünne, innenseitige Auskleidung aus polymerem Werkstoff wie Polyethylen aufweisen, die mit einem sich im wesentlichen axial erstrekkenden Endabschnitt an den zusammengefügten Rohrenden einander mit Abstand gegenüberstehende Auskleidungsstirnflächen bilden, und zum Herstellen einer dichten Verbindung zwischen diesen Auskleidungsstirnflächen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Vorpreßrohr zur Durchführung dieses Verfahrens, das einen Mantel aus tragendem Werkstoff wie Beton und eine im Vergleich damit dünne Auskleidung aus einem polymeren Werkstoff wie Polyethylen aufweist, der mit einem sich im wesentlichen axial erstreckenden Endabschnitt an jedem Rohrende eine Auskleidungsstirnfläche bildet.
Beim Vorpreßverfahren werden Rohrleitungsabschnitte, die aus mehreren, mit ihren Enden zusammengefügten Rohrstücken bestehen, hydraulisch in eine gleichzeitig mittels eines Schneidkopfs am Beginn der Rohrleitung ins Erdreich vorgetriebene Höhlung eingepreßt. Die dabei auftretenden Preßkräfte werden von dem tragenden Werkstoff der Rohrabschnitte, meistens Beton, übernommen. Die Auskleidung, die aus einem im Vergleich mit dem tragenden Werkstoff weichen Material besteht, nimmt an der Übernahme der Vorpreßkräfte praktisch nicht teil. Die zusammengefügten Enden benachbarter Rohrstücke stehen einander mit ihren Stirnflächen gegenüber, wobei die Vorpreßkräfte zwischen den Stirnflächen des aus dem tragenden Werkstoff bestehenden Rohrteils übertragen werden müssen. Zwischen diese Stirnflächen ist im allgemeinen ein Druckausgleichsring, beispielsweise aus Holz, eingeschaltet. Zur Aufrechterhaltung der Fügestellung der Rohrenden kann eines mit einer Stahlmanschette versehen sein, die das andere Rohrende umfaßt. Als Schutz gegen das Eindringen äußerer Verschmutzungen und zum Zweck des Druckausgleichs kann zwischen den Innenumfang der Manschette und den darin befindlichen Außenumfang des anderen Rohrendes ein elastischer Ring eingeschaltet sein.
In manchen Fällen kann auf eine innere Auskleidung zum Schutz der Rohre sowie auf eine Abdichtung zwischen benachbarten Rohrenden zusätzlich zu dem erwähnten elastischen Ring verzichtet werden (DE-U-1 939 089; GB-A-1 393 363). In einem anderen bekannten Fall (FR-A-2 365 073) sind die Rohrenden im Bereich der Umfangsfuge jeweils mit inneren Stahlauskleidungen versehen, die im montierten Zustand aneinander grenzen, miteinander verschweißt werden und anschließend innenseitig mit Zement abgedeckt werden.
Die Erfindung setzt jedoch solche Rohr voraus, die eine innere polymere Auskleidung enthalten, die den tragenden Werkstoff vor dem korrosiven Angriff des in der Rohrleitung zu erwartenden Mediums schützt. Deshalb ist es erforderlich, die an den zusammengefügten Enden benachbarter Rohrabschnitte benachbarten Auskleidungsenden dicht miteinander zu verbinden. Es ist bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 6 913 721) dies durch Verschweißung der Auskleidungsenden mittels Extruderverschweißung zu bewerkstelligen. Diese Verschweißung wird nach der Verlegung des Rohrs vorgenommen und ist umständlich und aufwendig. Ferner schließt diese Art der gegenseitigen dichten Verbindung der Auskleidung benachbarter Rohrstücke deren Anwendung in solchen Bereichen aus, in denen qualifizierte Schweißgeräte und Schweißer nicht zur Verfügung stehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Vorpreßrohr der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine gegenseitige dichte Verbindung der Rohrauskleidungen mit geringerem Aufwand ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, das die Endabschnitte jeder Auskleidung verdickt sind im Vergleich mit ihrer durchschnittlichen Dicke im Bereich zwischen ihren Endabschnitten und daß zwischen die Auskleidungsstirnflächen der zusammengefügten Rohrenden vor dem Beginn des Vorpressens ein elastischer Dichtstreifen eingelegt wird und dieser durch die Vorpreßkraft zur Erzeugung der Dichtpressung zusammengedrückt und anschließend durch die Rohrreibung im Erdreich im zusammengedrückten Zustand gehalten wird.
Das erfindungsgemäße Vorpreßrohr zeichnet sich dadurch aus, daß die Endabschnitte im Vergleich mit der durchschnittlichen Dicke der Auskleidung zwischen den Endabschnitten verdickt ausgeführt sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist äußerst einfach, weil sich die dichte Verbindung unter Verwendung vorproduzierbarer Teile in einem Arbeitsgang mit dem Vorpreßverfahren selbsttätig ergibt. Die Dichtqualität ist nur abhängig von der Oberflächenqualität der Auskleidungsstirnflächen der Oberflächenqualität der Dichtstreifen und dem leicht zu errechnenden Grad der Zusammenpressung des Dichtstreifens. Bei entsprechender Kontrolle und ggf. Vorbereitung der zusammenwirkenden Dichtflächen ergibt sich daher eine im voraus ohne weiteres kalkulierbare und gewährleistbare Dichtsicherheit.
Die Ausführung der Auskleidungsendabschnitte mit vergrößerter Dicke steht insofern mit den die Dichtpressung gewährleistenden Verfahrensschritten in einem funktionellen Zusammenhang als einerseits eine gewisse Mindestgröße der Dichtfläche in Gestalt der Auskleidungsstirnfläche zur Verfügung stehen muß, um eine hinreichende Dichtsicherheit zu gewährleisten, und weil andererseits die dadurch bedingten hohen Dichtkräfte eine entsprechende Widerstandsfähigkeit der Auskleidungsendabschnitte verlangen. Diese Widerstandsfähigkeit bezieht sich einerseits auf die axial wirkenden Kräfte. Die unter den Dichtkräften zu erwartende axiale Kompression der Auskleidungsendabschnitte muß so gering sein, daß die Dichtkräfte auf einer beträchtlichen axialen Länge von der Auskleidung auf den tragenden Rohrteil übertragen werden können. Die Dicke der Auskleidung sorgt dafür, daß die Kompression des Auskleidungswerkstoffs gering gehalten wird und somit eine große Umfangsfläche zur Kraftübertragung zur Verfügung steht. - Ebenso wichtig ist andererseits die Widerstandsfähigkeit der Auskleidungsendabschnitte in radialer Richtung. Wenn die Auskleidung in den Endabschnitten so dünn ist wie im übrigen Auskleidungsbereich, so ist zu befürchten, daß die Auskleidung sich unter den Dichtkräften radial nach innen ausbeult. Dadurch geht einerseits die Dichtpressung und damit die Dichtheit verloren. Andererseits wird dadurch der Zusammenhalt zwischen der Auskleidung und dem tragenden Rohrteil zerstört. Schädigendes Medium kann aus dem Rohrinneren durch die undichte Stelle in den Zwischenraum zwischen die teilweise abgelöste Auskleidung dringen und von dort aus eine fortschreitende Ablösung bewirken. - Schließlich hat die Verdikkung der Auskleidungsendabschnitte den Vorteil, daß die axialen Dichtkräfte zumindest teilweise an denjenigen Grenzflächen zwischen Auskleidung und tragendem Rohrteil axial übertragen werden können, an denen die Auskleidungsdicke von den Endabschnitten auf das normale dünne Maß zurückgeht und die daher eine radiale Richtungskomponente aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung im Zusammenhang mit solchen Auskleidungen, die durch nachgiebige Vorsprünge am tragenden Werkstoff verankert sind, beispielsweise durch Stifte, Borsten, Haare oder Schlaufen, die von der Auskleidung vorspringen und im Beton verankert sind. Diese Verankerung befindet sich zweckmäßigerweise auch im Bereich der Endabschnitte.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann wenigstens eine Rohrstirnfläche eine Einrichtung zum Halten des elastischen Dichtstreifens aufweisen, nämlich vorzugsweise eine Ringnut, die mit einem verdickten Querschnittsteil des Dichtstreifens zusammenwirkt.
Damit der Dichtstreifen nicht durch die Vorpreßkraft beschädigt werden kann und mit einer vorbestimmten Zusammendrückung gerechnet werden kann, sind die Rohrenden zweckmäßigerweise mit Anschlagflächen zur Einhaltung eines vorbestimmten Axialabstandes der Auskleidungsstirnflächen versehen.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. In einer Figur ist ein Teilschnitt durch den Stoßbereich zweier Rohrstücke in einer axial und radial verlaufenden Schnittebene dargestellt.
Die Dichtfläche kann in einer zur Verbesserung der Dichtwirkung geeigneten Weise bearbeitet sein. Sie kann beispielsweise glatt geschnitten oder konzentrisch genutet oder geriefelt sein.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die in einer Figur einen Radialschnitt durch den Stoßbereich zweier Rohrstücke darstellt.
Es handelt sich um Rohre großen Durchmessers und großer Wanddicke, beispielsweise für Abwassersammler mit einem lichten Durchmesser von einigen Metern und einer Wanddicke von beispielsweise 20 bis 50 cm. Die Darstellung ist also etwas verkleinert. Man erkennt die einander benachbarten Enden 1 und 2 zweier Rohrstücke, deren Wand jeweils überwiegend aus Beton 3 besteht und an der Innenfläche eine Auskleidung 4 aus polymerem Werkstoff wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen besitzt, die fest mit dem Beton verbunden ist, und zwar vorzugsweise durch die Mittel, die in den eingangs genannten Schriften offenbart sind. Die Rohre sind zur Verlegung im Vorpreßverfahren bestimmt, bei welchem Rohrschüsse beträchtlicher Länge, die aus einer Vielzahl von einzelnen Rohrstücken bestehen, hydraulisch im Erdreich in einem gleichzeitig durch Schildvortrieb geschaffenen Tunnel vorgeschoben werden. Zwischen die Rohrstirnflächen 4' ist zur Übertragung der Preßkräfte ein Holzring 5 eingelegt. Ein Stahlring 6 ist zur Bildung eines überstehenden Kragens am Rohrende 1 angeordnet. Er umfaßt den verjüngten Bereich 7 des Rohrendes 2 unter Einschluß einer Rolldichtung 8. Dadurch werden die Rohrenden gegeneinander zentriert und gegen von außen anstehendes Wasser abgedichtet.
Die Rohrstirnflächen 4' enthalten je eine Nut 9 in mäßigem Abstand von der Rohrinnenfläche zur Aufnahme des verdickten Teils 10 eines ringförmigen Dichtstreifens, dessen Dichtteile 11 zwischen demjenigen Bereich der Rohrstirnfläche 4' liegen, die radial innerhalb der Nuten 9 liegen.
Die Rohrauskleidungen 4 sind in den Endbereichen bei 12 verdickt, so daß sie in den Rohrstirnflächen 4' Dichtungsflächen 13 bilden, die mit dem Dichtteil 11 des Dichtstreifens zusammenwirken. Im dargestellten Beispiel sind die verdickten Teile 12 der Rohrauskleidungen in derselben Weise mit dem Betonteil der Rohrwandungen verbunden wie die Auskleidung in ihrem normal dünnen Bereich 4. Dies ist jedoch nicht in jedem Fall unbedingt erforderlich. Es kommt vielmehr an auf die Art der Kraftübertragung von dem verdickten Auskleidungsteil 12 auf den Betonteil der Wand. Übertragen werden müssen Kräfte, die durch die Kompression des Dichtteils 11 des Dichtungsstreifens als axiale Druckkräfte auf den verdickten Auskleidungsteil 12 übertragen werden. Zur Kraftübertragung stehen einerseits die Verbindungseinrichtungen 15 (Vorsprünge, Monofilamente etc.) und andererseits die axiale Projektion der Ringfläche 16 zur Verfügung. Je größer der Dickenunterschied zwischen den Teilen 4 und 12 der Auskleidung ist, um so größer ist auch die radiale Erstreckung der Ringfläche 16 und damit deren Vermögen, die Dichtungskräfte zu übertragen. Andererseits ist dieses Vermögen um so geringer, je kleiner der Winkel zwischen dieser Fläche und der Axialrichtung ist. Das Kraftübertragungsvermögen über die Einrichtungen 15 entlang der äußeren Zylinderfläche des verdickten Teils 12 der Auskleidung hängt von der Art der Verbindungseinrichtungen und der axialen Länge dieser Fläche ab. Je weniger die Stirnfläche 16 zur Kraftübertragung geeignet erscheint, um so größer muß die axiale Länge des verdickten Auskleidungsteils gemacht werden und um so geringer muß die Nachgiebigkeit der Verbindungseinrichtungen 15 sein. Umgekehrt kann die axiale Länge des verdickten Teils 12 der Auskleidung gering bemessen werden und kommt es weniger auf die Festigkeit der Verbindungseinrichtungen 15 in diesem verdickten Auskleidungsbereich an, je größer und steiler der Dickensprung zwischen den Bereichen 4 und 12 der Auskleidung ist. Praktisch bewährt hat sich beispielsweise bei der Verwendung von Polypropylen als Auskleidungsmaterial und Polyethylen als Material der die Verbindungseinrichtungen 15 bildenden Monofilamente sowie bei einer normalen Dicke der Auskleidung von 3 mm ein verdickter Auskleidungsteil von 30 mm Dicke und 80 mm Länge, wobei der Winkel zwischen der Ringfläche 16 und der Axialrichtung bei etwa 25° lag. Unter diesen Verhältnissen kann der verdickte Auskleidungsteil gegenüber den am Dichtungsstreifen wirkenden Kompressionskräften als praktisch starr betrachtet werden. Beim Zusammenschieben der Rohrstücke im Verlegeverfahren wird der Dichtungsstreifen zur Erzeugung einer hinreichenden Dichtpressung komprimiert. Tritt er dabei - wie bei 14 angedeutet - nach innen über die Rohrinnenfläche hinaus, so kann der überstehende Teil weggeschnitten werden.
Auf die Befestigungseinrichtungen 15 kann ggf. verzichtet werden, wenn die Grenzfläche zwischen diesem verdickten Teil und dem Betonteil des Rohres - wie bei 17 strichpunktiert angedeutet - so ausgebildet ist, daß eine Lageveränderung des verdickten Teils unter der Langzeitwirkung der Dichtpressung nicht zu erwarten ist, nämlich beispielsweise bei der angedeuteten hinterschnittenen Gestalt der Grenzfläche.
Der Dichtungsstreifen kann so geformt sein, daß die höchste Dichtpressung im Bereich der Dichtflächen 13 entwickelt wird. Dies gelingt beispielsweise dadurch, daß der zwischen diesen Dichtflächen zu liegen bestimmte Bereich des Dichtstreifens etwas dicker im Vergleich mit dem übrigen Teil 11 ausgeführt wird.

Claims

1. Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung im Erdbereich durch Vorpressen einer Mehrzahl von mit ihren Enden zusammengefügten Rohrstücken, die eine dünne, innenseitige Auskleidung aus polymerem Werkstoff wie Polyethylen aufweisen, die mit einem sich im wesentlichen axial erstreckenden Endabschnitt an den zusammengefügten Rohrenden einander mit Abstand gegenüberstehende Auskleidungsstirnflächen bilden, und zum Herstellen einer dichten Verbindung zwischen diesen Auskleidungsstirnflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (12) jeder Auskleidung (4) verdickt sind im Vergleich mit ihrer durchschnittlichen Dicke im Bereich zwischen ihren Endabschnitten (12), und daß zwischen die Auskleidungsstirnflächen (13) der zusammengefügten Rohrenden vor dem Beginn des Vorpressens ein elastischer Dichtstreifen (11) eingelegt wird und dieser durch die Vorpreßkraft zur Erzeugung der Dichtpressung zusammengedrückt und anschließend durch die Rohrreibung am Erdreich im zusammengedrückten Zustand gehalten wird.

2. Vorpreßrohr zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, das einen Mantel (3) aus tragendem Werkstoff wie Beton und eine dünne Auskleidung (4) aus einem polymeren Werkstoff wie Polyethylen aufweist, die mit einem sich im wesentlichen axial erstreckenden Endabschnitt (12) an jedem Rohrende eine Auskleidungsstirnfläche (13) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (12) im Vergleich mit der durchschnittlichen Dicke der Auskleidung zwischen den Endabschnitten verdickt ausgeführt sind.

3. Vorpreßrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (4) auch im Bereich der Endabschnitte (12) durch nachgiebige Vorsprünge (15) am tragenden Werkstoff (3) verankert ist.

4. Vorpreßrohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Rohrstirnfläche (4') eine Einrichtung (9) zum Halten eines elastischen Dichtstreifens (10, 11) im Zusammenwirken mit der Dichtfläche (13) umfaßt.

5. Vorpreßrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Halten eines elastischen Dichtstreifens (10, 11) von einer mit einem verdickten Teil (10) des Dichtstreifens zusammenwirkenden Ringnut (9) gebildet ist.

6. Vorpreßrohr nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden Anschlagflächen (4') zur Einhaltung eines vorbestimmten Axialabstands der Auskleidungsstirnfläche (13) aufweisen.