DE3835900C2 - Verfahren sowie Vorrichtung zum Austausch einer im Erdreich verlegten Rohrleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Austausch einer im Erdreich verlegten, alten Rohrleitung durch eine neu zu verlegende, aus einer Mehrzahl von Rohrstücken zusammengesetzten Rohrleitung.

Im Erdreich verlegte Rohrleitungen, beispielsweise Wasser- oder Gasleitungen aus Gußrohren, weisen mit der Zeit Alterungserscheinungen auf, so daß es notwendig werden kann, die alte Rohrleitung durch eine neue zu ersetzen. Ein solcher Austausch sollte vorzugsweise in der Weise erfolgen, daß der Erdboden nicht aufgegraben werden muß, da dies mit einen großen Arbeitsaufwand verbunden und daher kostenintensiv ist und da derartige Erdarbeiten, vor allen im Bereich des Straßennetzes, einen Eingriff in den Verkehrsfluß erfordern. Nachteilig ist auch eine mögliche Einwirkung auf benachbart angeordnete Transport- oder Kommunikationsstränge im Erdreich.

Es ist bereits ein Verfahren zum Austausch von Rohrleitungen bekannt, bei den die neue Rohrleitung unterhalb der Erdober­ fläche einfach in die alte Rohrleitung eingeschoben wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der Innendurch­ messer der neuen Rohrleitung zwangsläufig geringer als der Innendurchmesser der alten Rohrleitung ist, wodurch sich die Transportkapazität für Gas oder Wasser vermindert.

Verbesserte Verfahren, mit denen den Nachteilen dieses bekannten Verfahrens begegnet werden kann, sind in der GB 21 52 624 B, der GB 21 24 325 B und der GB 20 92 701 B offenbart. Vorrichtungen gemäß dieser Vorveröffentlichungen sind im einzelnen in den Fig. 4 bis 6 der Zeichnung dargestellt.

Die Fig. 7 erläutert die Anwendung dieser bekannten Vor­ richtungen und ist einem Prospekt über die praktische gewerb­ liche Anwendung der Vorrichtung entnommen. In Fig. 8 ist ein gegenüber dem Verfahren gemäß Fig. 7 verbessertes Verfahren dargestellt.

Die genannten Vorveröffentlichungen offenbaren ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Austausch von Rohrleitungen, wobei die neu zu verlegende Rohrleitung am rückwärtigen Ende eines Aufweitkörpers befestigt wird, dessen zylindrisches Gehäuse einen Außendurchmesser aufweist, der den Außendurchmesser der im Erdboden verlegten, alten Rohrleitung übertrifft. Der Auf­ weitkörper wird zusammen mit der neu zu verlegenden Rohr­ leitung vorwärtsgetrieben, wobei der Kopf des Aufweitkörpers in die alte Rohrleitung eindringt und diese fortschreitend aufbricht, wodurch ein erweiterter Kanal zur Aufnahme der neu zu verlegenden Rohrleitung geschaffen wird. Auf diese Weise wird die alte Rohrleitung durch die neue Rohrleitung ersetzt.

Eine Ausführungsform der vorbekannten Vorrichtung wird im folgenden anhand der Fig. 4 bis 6 genauer erläutert.

Der Aufweitkörper 8a weist einen vorderen Bereich auf, der in die alte Rohrleitung 11a eindringt und deren Wand aufbricht, sowie einen rückwärtigen Bereich, der mit der neuen Rohr­ leitung Ia verbunden ist, so daß diese von dem Aufweitkörper 8a mitgezogen wird.

Der vordere Bereich des Aufweitkörpers 8a verfügt über einen Kopf 14a mit Schneidklingen 13a. Die vordere Spitze des Kopfes 14a wird mittels einer nicht dargestellten Seilwinde gezogen, wozu ein Zugkabel 10a durch die alte Rohrleitung 11a hindurch verläuft.

Auf den Schneidklingen 13a befinden sich Schneidkanten 15a, wobei zumindest eine der Schneidklingen 13a seitwärts aus dem Aufweitkörper ausschwenken kann, um die Wand der alten Rohr­ leitung 11a zu durchschneiden.

Der Fig. 5 ist zu entnehmen, daß eine durch die alte Rohr­ leitung verlaufende Hydraulikleitung Druckflüssigkeit zur Be­ tätigung eines Kolbens 16a bereitstellt, der im Kopf des Auf­ weitkörpers 8a angeordnet ist. Der Kolben 16a wirkt auf die Schneidklinge 13a, so daß diese unter Einschneiden der Wand ausschwenkt, um einen vergrößerten Kanal für die hinter dem Aufweitkörper 8a folgende, neue Rohrleitung zu schaffen.

Die Vorwärtsbewegung des Aufweitkörpers 8a und der daran befestigten, neuen Rohrleitung wird mittels eines Druckluft­ hammers 17a erreicht, der sich in einem Innenraum des zylindrischen Gehäuses des Aufweitkörpers 8a befindet, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Der Kolben des Drucklufthammers führt in Abhängigkeit von der über eine an rückwärtigen Ende des Aufweitkörpers angeordnete Druckluftleitung zugeführten Druck­ luft eine abwechselnde Rückwärts- und Vorwärtsbewegung aus, was durch Anziehen des an der Vorderseite des Aufweitkörpers befestigten Seiles unterstützt wird. Zusätzlich kann eine hydraulische Schubvorrichtung verwendet werden, um einen zusätzlichen Druck auf das rückwärtige Ende der neu zu ver­ legenden Rohrleitung auszuüben, wie vom Anmelder in der japanischen Patentanmeldung Nr. 61-159 184 offenbart ist.

Zumeist wird eine Druckluftleitung für die Zufuhr von Druckluft zum Drucklufthammer in geeigneter Weise im hinteren Bereich des Aufweitkörpers angeschlossen. Weiterhin kann im hinteren Bereich eine Druckölleitung angeschlossen sein, über die unter Druck stehendes Öl für das Ausschwenken der Schneid­ klingen 13a bereitgestellt wird.

Wird ein neuer Rohrabschnitt zu den hinter dem Aufweitkörper angeordneten Rohrabschnitten hinzugefügt, müssen die Druck­ leitungen durch die Rohrabschnitte hindurchgezogen werden, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.

Die voranstehend beschriebenen, bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß im rückwärtigen Teil der Startgrube eine große Arbeitsfläche bereitgestellt werden muß. Zumeist ist die Rohrleitung unterhalb einer Straße verlegt, so daß aus verkehrstechnischen Gründen nur eine geringe Arbeitsfläche zur Verfügung steht. Hinzu kommt, daß es bei einem Verfahren gemäß der Fig. 7 erforderlich ist, einen Kompressor jeder Vorwärts­ bewegung des Aufweitkörpers folgen zu lassen. Würde man das Verfahren ohne dauerndes Verschieben des Kompressors durch­ führen, so wäre eine Druckluftleitung erforderlich, die mindestens die 1 1/2-fache Länge des Abstandes zwischen der Startgrube und der Zielgrube aufweist. Dies hätte jedoch einen großen Druckverlust in der Druckluftleitung zur Folge.

Eine Reduzierung der erforderlichen Arbeitsfläche ist aller­ dings möglich, indem gemäß der Fig. 8 die Rohrleitung ent­ sprechend der Vorwärtsbewegung des Aufweitkörpers Stück für Stück durch Ansetzen neuer Rohrstücke zusammengesetzt wird. Eine solche Vorgehensweise erfordert jedoch ein wiederholtes Unterbrechen der Druckluftleitung, da beim Einfügen neuer Rohrstücke die Druckluftleitung jeweils unterbrochen und wieder neu angeschlossen werden muß. Dieses Verfahren ist langwierig und daher nicht besonders wirkungsvoll. Hinzu kommt, daß die in der neuen Rohrleitung verlegte Druckluft­ leitung viele Kupplungselemente hat, was wiederum den Wirkungsgrad der Druckluftversorgung beeinträchtigt. Außerdem besteht die Gefahr einer Beschädigung der Innenseite der neuen Rohrleitung. Außerdem sind die Kosten durch die Verwendung vieler Kupplungselemente hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die voranstehend genannten Nachteile zu vermeiden bzw. zumindest zu vermindern und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Austausch von Rohrleitungen so zu verbessern, daß die erforderliche Arbeitsfläche verringert wird und der Austausch ohne Unterbrechungen durchgeführt werden kann.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens vorgeschlagen, daß neue Rohrstücke nacheinander hinter einen Aufweitkörper befestigt werden, der ein zylindrisches Gehäuse mit einem Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser der alten Rohrleitung aufweist, daß der Aufweitkörper vorwärtsgetrieben wird, wobei ein Kopf des Auf­ weitkörpers in die alte Rohrleitung eindringt und diese auf­ bricht, wodurch ein erweiterter Kanal zur Aufnahme der dem Aufweitkörper folgenden neuen Rohrleitung geschaffen wird, daß von einer Kraftquelle bereitgestellte Antriebsenergie über eine Energiezuführleitung einer im Aufweitkörper angeordneten Vortriebsvorrichtung zugeführt wird und daß von jedem Rohrstück zeitweise ein sich in Längsrichtung erstreckender Einsatz abgenommen wird, um die Energiezuführleitung in die Rohrstücke einzusetzen, ohne die Energiezuführleitung von den Aufweitkörper trennen zu müssen.

Die zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Vorrichtung ist gekennzeichnet durch

• - einen Aufweitkörper, der ein zylindrisches Gehäuse mit einem äußeren Durchmesser größer als der Durchmesser der alten Rohrleitung aufweist und an dem aufeinander folgend Rohrstücke befestigt sind;
• - eine Kraftquelle, deren Antriebsenergie über eine Energiezuführleitung einer im Aufweitkörper angeordneten Vortriebsvorrichtung zugeführt wird, so daß der Aufweit­ körper vorgetrieben wird und mit einem Kopf in die alte Rohrleitung eindringt und diese aufbricht;
• - Verbindungen zum Befestigen aufeinander folgender Rohr­ stücke hinter dem Aufweitkörper, wobei die Befestigung neuer Rohrstücke an den vorangehenden Rohrstücken je­ weils entsprechend dem Vortrieb des Aufweitkörpers vor­ genommen wird und die Rohrstücke mit sich in Längs­ richtung der Rohrstücke erstreckenden, abnehmbaren Einsätzen versehen sind, die zeitweise von den Rohr­ stücken abgenommen werden können, um die Energiezuführleitung in die Rohrstücke einzusetzen, ohne die Energiezuführleitung von dem Aufweitkörper trennen zu müssen.

Auf der Zeichnung sind nachfolgend beschriebene Ausführungs­ beispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1A In einer vereinfachten Seitenansicht ein Rohrstück mit einen abnehmbaren Einsatz zur Anwendung in den erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 1B einen vereinfachten Schnitt durch das Rohrstück gemäß Fig. 1A mit abgenommenem Einsatz;

Fig. 1C den abnehmbaren Einsatz in einen vergrößerten Teilausschnitt;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Teilschnittes gemäß Fig. 1C mit einem zwischen dem Rohrstück und dem abnehmbaren Einsatz eingefügten Dichtele­ ment;

Fig. 3A in einer schematischen Teildarstellung ein Verfahren der erfindungsgemäßen Art;

Fig. 3B Darstellungen vier aufeinanderfolgender Ver­ fahrensstufen (a), (b), (c), (d) im Rahmen des Verfahrens gemäß Fig. 3A;

Fig. 3C eine weitere Teildarstellung des Verfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 4-6 vereinfachte Ansichten bekannter und daher zum Stand der Technik gehörender Vorrichtungen für den Austausch von Rohrleitungen;

Fig. 7 ein bekanntes und daher zum Stand der Technik gehörendes Verfahren zum Austausch einer Rohr­ leitung unter Verwendung der Vorrichtungen der Fig. 4-6 und

Fig. 8 eine Darstellung eines weiteren bekannten Ver­ fahrens zum Austausch einer Rohrleitung.

Der Fig. 3A ist zu entnehmen, daß zum Austausch einer alten Rohrleitung 1 durch eine neue Rohrleitung 1a ein Aufweitkörper 3 am einen Ende der alten Rohrleitung 1 angesetzt wird. Zu diesen Zweck wird eine Startgrube 4 aus dem Erdreich aus­ gehoben. Die Länge der Startgrube 4 ist so bemessen, daß ein Ende der zu ersetzenden alten Rohrleitung 1 freigelegt ist und Ausrüstung sowie Werkzeuge untergebracht werden können.

Das eine Ende eines Zugseils 5 wird durch die alte Rohrleitung 1 hindurchgezogen und am vorderen Ende des Aufweitkörpers 3 befestigt. Das Zugseil 5 ist mit seinem anderen Ende an einer nicht dargestellten Seilwinde befestigt, mittels welcher der Aufweitkörper 3 in die alte Rohrleitung 1 gezogen wird, diese aufbricht und durch die neue, hinter dem Aufweitkörper 3 folgende Rohrleitung 1a ersetzt. Da der Außendurchmesser des zylindrischen Gehäuses des Aufweitkörpers 3 größer ist als der Außendurchmesser der alten Rohrleitung, wird durch den Auf­ weitkörper ein die Größe der alten Rohrleitung übersteigender Kanal geformt, der die am rückwärtigen Ende des Aufweitkörpers 3 befestigte, neue Rohrleitung Ia aufnimmt.

Bei dem in den Fig. 3 dargestellten Verfahren ist die neue Rohrleitung 1a aus kurzen Rohrstücken 2 zusammengesetzt. Den Fig. 1A, 1B und 1C ist zu entnehmen, daß jedes Rohrstück 2 mit einen sich in Längsrichtung des Rohrstückes erstreckenden Einsatz 6 versehen ist, der einen abnehmbaren Teil des Mantels des Rohrstückes darstellt und sich in axialer Richtung des Rohrstückes 2 erstreckt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Kanten des Einsatzes 6 mit Absätzen 7 versehen, die an entsprechend gestuften Absätzen 7 am Mantel des Rohrstückes 2 anliegen. Jeder der gestuften Absätze 7 des Rohrstücks 2 und des Einsatzes 6 ist mit zueinander fluchtenden Bohrungen 7a versehen. Die Bohrungen 7a sind mit Schraubgewinden 7b ver­ sehen. Die Absätze 7 des Rohrstücks 2 und des Einsatzes 6 werden durch Schrauben 8 oder ähnliche Verbindungselemente, wie z. B. Schraubbolzen, zusammengehalten und verfügen dazu über ein zum Schraubgewinde 7b der Bohrungen 7a passendes Gewinde. Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß eine Dichtung 9 in Form eines Gummistreifens zwischen den Absätzen 7 eingelegt ist, um eine ausreichende Abdichtung zwischen den Rohrstück 2 und den Einsatz 6 sicherzustellen.

In den Fig. 3A bis 3C ist dargestellt, wie eine neue Rohrleitung durch Zusammenfügen einzelner Rohrstücke 2 zusammengesetzt wird.

Die einzelnen Verfahrensschritte des dargestellten Verfahrens zum Austausch einer Rohrleitung setzen sich wie folgt zusammen:

• 1. Eine als Druckluftleitung ausgeführte Energiezuführleitung 10 erstreckt sich von einer Kraftquelle 11 in Gestalt eines Kompressors bis zum rückwärtigen Ende des Aufweitkörpers 3. Das an die nicht dargestellte Seilwinde angeschlossene Zug­ seil 5 ist am vorderen Ende des Aufweitkörpers 3 befestigt. Der Aufweitkörper 3 wird dann vorwärtsbewegt, wobei der vordere Kopf des Aufweitkörpers 3 in die alte Rohrleitung 1 eindringt und diese aufbricht. Über die Energiezuführ­ leitung 10 in Gestalt einer Druckluftleitung wird Druckluft einer Vortriebsvorrichtung in Gestalt eines in dem Aufweit­ körper 3 angeordneten Druckluftzylinders zugeführt. Auf diese Weise dringt der Aufweitkörper 3 in die alte Rohrleitung 1 ein.
• 2. Aus den Fig. 3B (a) bis (d) ist zu erkennen, daß der sich in Längsrichtung des Rohrstücks erstreckende Einsatz 6 von dem jeweils an das rückwärtige Ende des Aufweitkörpers 3 anzusetzenden Rohrstück 2 abgenommen wird. Anschließend wird die Energiezuführleitung 10 in das neue Rohrstück 2 eingelegt und der Einsatz 6 wieder in die Mantelfläche des Rohrstückes 2 eingesetzt und durch die Schrauben 8 ge­ sichert. Die Verbindung zwischen den Aufweitkörper 3 und den neuen Rohrstücken 2 wird auf zweckmäßige Weise beispielsweise mittels eines Drahtes hergestellt, so daß eine abgedichtete Verbindung entsteht. Wie die Fig. 3 erkennen lassen, werden der Aufweitkörper 3 und die Rohrstücke 2 zusammen in den durch die aufgebrochene alte Rohrleitung 1 gebildeten Kanal eingezogen. Die Energiezu­ führleitung 10 läßt sich während des Anfügens neuer Rohr­ stücke 2 an die Rohrleitung 1a von einer Schlauchtrommel 12 abwickeln.
• Anschließend wird die Energiezuführleitung 10 in das neue Rohrstück 2 eingelegt, welches dann in der bereits beschriebenen Weise am rückwärtigen Ende des voranstehenden Rohrstückes 2 befestigt wird, so daß eine Verlängerung von der Startgrube 4 zu einer Zielgrube leicht und sicher bewerkstelligt werden kann.

Auf die beschriebene Art und Weise lassen sich Rohrstücke 2 an die neue Rohrleitung 1a ansetzen, ohne daß die Druckluftversorgung für den Aufweitkörper 3 unterbrochen werden muß.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein Austausch von Rohrleitungen selbst dann wirkungsvoll durchführen, wenn die Startgrube 4 eng ist und nur wenig Arbeitsfläche bietet.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind unter anderem eine Verringerung der Arbeitsfläche, eine Verkürzung der Arbeitszeit, die Vermeidung von Werkzeugen, der Schutz der inneren Mantelfläche der neuen Rohrleitung und eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Druckluftzufuhr zum Auf­ weitkörper 3.

Bei der neuen Rohrleitung kann es sich entweder um eine Ersatzleitung für die alte Rohleitung oder um eine Unmantelungshülse für die zu ersetzende Rohrleitung handeln.

Bezugszeichenliste

1 alte Rohrleitung
1a neue Rohrleitung
2 Rohrstück
3 Aufweitkörper
4 Startgrube
5 Zugseil
6 Einsatz
7 Absatz
7a Bohrung
7b Schraubgewinde
8 Schraube
8a Aufweitkörper
9 Dichtung
10 Energiezuführleitung
10a Zugseil
11 Kraftquelle
11a alte Rohrleitung
12 Schlauchtrommel
13a Schneidklinge
15a Schneidkante
16a Kolben
17a Drucklufthammer.

Claims (6)

1. Verfahren zum Austausch einer im Erdreich verlegten, alten Rohrleitung durch eine neu zu verlegende, aus einer Mehr­ zahl von Rohrstücken zusammengesetzten Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet, daß neue Rohrstücke (2) nacheinander hinter einem Aufweit­ körper (3) befestigt werden, der ein zylindrisches Gehäuse mit einem Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser der alten Rohrleitung (1) aufweist, daß der Aufweitkörper (3) vorwärtsgetrieben wird, wobei ein Kopf des Aufweit­ körpers in die alte Rohrleitung (1) eindringt und diese aufbricht, wodurch ein erweiterter Kanal zur Aufnahme der dem Aufweitkörper (3) folgenden neuen Rohrleitung (1a) ge­ schaffen wird, daß von einer Kraftquelle (11) bereitgestellte Antriebsenergie über eine Energiezuführleitung (10) einer im Aufweitkörper (3) angeordneten Vortriebsvorrichtung zugeführt wird und daß von jeden Rohrstück (2) zeitweise ein sich in Längsrichtung erstreckender Einsatz (6) abgenommen wird, um die Energiezuführleitung (10) in die Rohrstücke (2) einzusetzen, ohne die Energiezuführleitung (10) von dem Aufweitkörper (3) trennen zu müssen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die neue Rohrleitung (1a) aus einer Mehrzahl von druckfesten Rohrstücken (2) zusammengesetzt ist, deren Verbindung mit­ einander in einer Startgrube (4) erfolgt.

3. Vorrichtung zum Austausch einer im Erdreich verlegten, alten Rohrleitung durch eine neu zu verlegende, aus einer Mehrzahl von Rohrstücken zusammengesetzten Rohrleitung, gekennzeichnet durch

• - einen Aufweitkörper (3), der ein zylindrisches Gehäuse mit einen äußeren Durchmesser größer als der Durch­ messer der alten Rohrleitung (1) aufweist und an dem aufeinanderfolgend Rohrstücke (2) befestigt sind,
• - eine Kraftquelle (11), deren Antriebsenergie über eine Energiezuführleitung (10) einer im Aufweitkörper (3) angeordneten Vortriebsvorrichtung zugeführt wird, so daß der Aufweitkörper (3) vorgetrieben wird und mit einem Kopf in die alte Rohrleitung (1) eindringt und diese aufbricht,
• Verbindungen zum Befestigen aufeinander folgender Rohr­ stücke (2) hinter dem Aufweitkörper (3), wobei die Befestigung neuer Rohrstücke (2) an den vorangehenden Rohrstücken (2) jeweils entsprechend dem Vortrieb des Aufweitkörpers (3) vorgenommen wird und die Rohrstücke (2) mit sich in Längsrichtung der Rohrstücke (2) er­ streckenden, abnehmbaren Einsätzen (6) versehen sind, die zeitweise von den Rohrstücken (2) abgenommen werden können, um die Energiezuführleitung (10) in die Rohrstücke (2) einzusetzen, ohne die Energiezuführ­ leitung (10) von dem Aufweitkörper (3) trennen zu müssen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rohrstücken (2) und den Einsätzen (6) aufeinander abge­ stimmte, gestufte Absätze (7) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gestuften Absätze (7) durch Befestigungselemente ver­ bunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den gestuften Absätzen (7) der Rohrstücke (2) und der Einsätze (6) Dichtelemente (9) eingesetzt sind.