EP1904716B1 - Underground construction of a pipeline - Google Patents
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- EP1904716B1 EP1904716B1 EP06752906A EP06752906A EP1904716B1 EP 1904716 B1 EP1904716 B1 EP 1904716B1 EP 06752906 A EP06752906 A EP 06752906A EP 06752906 A EP06752906 A EP 06752906A EP 1904716 B1 EP1904716 B1 EP 1904716B1
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- European Patent Office
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- elements
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/005—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries by forcing prefabricated elements through the ground, e.g. by pushing lining from an access pit
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
- E21B7/205—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes without earth removal
Definitions
- the invention relates to a method for creating a driven into the ground pipe string from frontally adjacent pipe elements in a soft, stony and / or rocky ground, with a arranged in a press shaft or in an intermediate press station press device acts on the pipe string and the front side in the joints the tubing arranged, fluid-filled expansion elements are used. Furthermore, the invention relates to applications of the method.
- the pipe string is pressed by successive application of tubular elements in the soil, with a controllable headpiece shows the way.
- the new pipe elements are lowered into a press shaft and propelled forward with a press device until the next pipe section can be used.
- the pipe elements have a diameter of up to several meters, a pipe string of pipe elements, for example, 1 to 4 m in diameter can reach a length of 1 to 2 km or more.
- the head of the pipe string can be removed and the necessary terminators and lines are added.
- the earth material removed from the conveyor head must be discharged in the opposite direction to the usually approximately horizontal pipe jacking, this can be done in a manner known per se with conveyor belts, rubble cars or the like. Furthermore, in the case of appropriate soil, it is possible to produce thin-flow conveyance in closed pipes.
- the international patent application PCT / CH2005 / 000090 describes the propulsion of tubular elements to create an elongated structure in soft, rocky and / or rocky, even monolithic underground.
- the driving force whose eccentricity with respect to the neutral axis and / or the driving direction are determined.
- fluid-filled expansion elements Between the individual Pipe elements are used frontally in the joints of the pipe string, fluid-filled expansion elements.
- the fluid pressure and / or the deformation in a part of the joints is measured.
- the propulsive force and its eccentricity with respect to the pipe axis are calculated from these parameters and the values are stored and / or compared with stored standard values.
- the eccentricity is calculated and the values are converted into control commands for the pressing device and / or the individual fluid supply to or the individual fluid outflow from the expansion elements.
- the elastic expansion elements remain in the joints.
- the inventor has set itself the task of making the method described above more efficient and to expand the scope.
- the object is achieved according to the invention in that the elastic expansion elements are removed from the joints after the construction of the pipe string.
- Specific and further developing embodiments of the method are the subject of dependent claims.
- the stepwise removal of the expansion elements can, as mentioned above, take place with respect to the pressing direction from the front or from the rear, according to variants also simultaneously from both sides and / or from at least one intermediate pressing station.
- This beginning of the removal of expansion elements results from the skin friction, which includes the static and sliding friction ..
- the skin friction is cumulated for all pipe elements at the front end of the pipe string and lowest in the region of the intermediate press station.
- two or more expansion elements can in each case cause a joint enlargement by increasing the pressure, again starting from one or both front ends of the pipe string or at least one intermediate press station. This is in itself more efficient than the pressure increase in each case an expansion element, but pushes quickly because of the mentioned static friction and sliding friction.
- a filled with a fluid, but non-pressure expansion element usually has a circular cross-section of a dependent on different parameters outside diameter D o of a few centimeters, in practice less than 10 cm.
- the expansion element is compressed to, for example, 20-50% of the original diameter D o .
- the propulsion remains a residual pressure in the expansion element.
- the expansion element expands due to the increasing pressure back to suitably 60 - 80%, the original outside diameter D o , the joint between the adjacent pipe elements is widened accordingly.
- the expansion element reduces again to 50 - 70% of the original outside diameter D o , the continuous joint width is dimensioned accordingly.
- the joint width d between the tubular elements driven into the substrate is expediently increased by at least about 30%, preferably by at least about 50%, in particular by at least about 100%, which, as mentioned, is effected by appropriate fluid supply.
- the fluid used is preferably a pressure-resistant liquid, but it can optionally also other liquids; such as water, and even gases, such as air, are used.
- the expansion elements can in principle assume any geometric shape, but they are at least adapted to the cross-sectional shape of the tubular elements.
- the most common shapes are ring elements and spirally inserted elements which extend over the end face of the tube elements.
- annular expansion elements are subdivided sectorally along the circumference.
- pressure increase can be brought about in all sectors, but also in only a part of the sectors.
- a pressure increase in a single sector is possible.
- the inventive method has the primary advantage that the expansion elements can be easily and undamaged drawn into the tube interior. Even this alone has a considerable economic and environmental value, designed for extremely strong pressure load expansion elements must not be purchased after use, but can be reused. Damaged expansion elements can be repaired or disposed of properly.
- a pipe string 14 is propelled, which extends in a few meters depth approximately parallel to the earth surface 16.
- the individual pipe elements 18 are lowered by means of a lifting device 20 in the press shaft 12.
- An abutment 22 supporting pressing device 24 is aligned with the tubing string 14.
- these are hydraulic presses, but it is also possible to use pneumatic presses or lifting spindles.
- a pressure ring 26 presses the end face on the rearmost tubular element 18 and pushes the entire pipe string 14 in the feed direction 28 by the length I of a tubular element 18 forward. Then the pressure ring 26 is withdrawn, a new tubular element 18 is lowered and with the interposition of an expansion element 44 (FIG. Fig. 3 ) precisely. Then the insertion takes place by a further tube length I.
- the displaced soil is reduced by a head piece 30 in a conventional manner. This is done for example by a built-in excavator 32, a milling machine or other known in tunnel or mining equipment. With a transport device, not shown, the removed soil 34 in the direction of the press shaft 24, that is opposite to the propulsion direction 28, promoted.
- the propulsion takes place as mentioned step by step.
- One step involves the insertion of a tubular element 18, the feed of the tubing string 14 by the length I of the tubular element 18 in the feed direction 28.
- the feed force 40 (FIG. Fig. 3 ) is applied via the expansion elements 44 (shown below) ( Fig. 3 ) transmitted from pipe element to pipe element 18.
- tubing string 14 generally runs approximately parallel to the earth's surface 16.
- the tubing string 14 may, however, also run at any other angle.
- the headpiece 30 usually has a locating device 36, so the situation can be determined at any time and any necessary corrections are made. Next can be precisely excavated at a possibly necessary repair or replacement of the head piece 30, an auxiliary shaft.
- Fig. 2 is an S-piece of a road 38 with underlying pipe string 14 indicated.
- the pipe string 14 is performed with the largest possible bending radius through the S-piece, the projected pipe path runs as straight as possible.
- the Pipe string 14 follow the projected pipe path as far as possible.
- Fig. 3 shows the end faces 42 of two tubular elements 18 in the rest position, on which a driving force has been exerted.
- the two end faces 42 of the tubular elements 18 are connected at the end by an expansion element 44 designed as a hollow profile.
- the cavity of the expansion element 44 is filled with a pressure-resistant fluid 46, the pressure p is in the present case about 80 bar.
- the distance d between the end faces forming the joint 70 is 18 mm.
- the connecting region of the two tubular elements 18 is covered with a sleeve 48, which has a guiding and sealing function.
- the sealing function is supported by an inserted O-ring 50.
- a pressure line 56 is connected via a filling cock 58 with the fitting 60 of each connected expansion element 54. With a lever 62, the filler cock 58 can be opened.
- the fitting 60 is also equipped with a pressure gauge 64 and a vent cock 66 through which excess fluid 46 can be discharged into the interior of the tubing string 14.
- a pressure gauge 64 is also equipped with a pressure gauge 64 and a vent cock 66 through which excess fluid 46 can be discharged into the interior of the tubing string 14.
- Across from Fig. 3 is the pressure p in the expansion element 44 according to Fig. 4 greatly increased, whereby the expansion element 44 has assumed a somewhat less flattened, almost circular cross-section. Accordingly, the left tubular member 18 is displaced in the direction of the arrow 52, the joint 70 has now assumed a predetermined increased width d '.
- the same process can be carried out from the end shaft 12 'to the press shaft 12.
- the pressure can be increased simultaneously in two expansion elements 44 until the distance d 'is reached in the two joints concerned, both expansion elements 44 simultaneously relieved and pulled into the pipe interior.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erstellen eines in den Untergrund getriebenen Rohrstrangs aus stirnseitig aneinanderliegenden Rohrelementen in einen weichen, steinigen und/oder felsigen Untergrund, wobei eine in einem Pressschacht oder in einer Zwischenpressstation angeordnete Pressvorrichtung auf den Rohrstrang einwirkt und stirnseitig in den Fugen des Rohrstrangs angeordnete, fluidgefüllte Dehnelemente eingesetzt werden. Weiter betrifft die Erfindung Anwendungen des Verfahrens.The invention relates to a method for creating a driven into the ground pipe string from frontally adjacent pipe elements in a soft, stony and / or rocky ground, with a arranged in a press shaft or in an intermediate press station press device acts on the pipe string and the front side in the joints the tubing arranged, fluid-filled expansion elements are used. Furthermore, the invention relates to applications of the method.
Das klassische Verlegen von Rohrleitungen erfolgt in Gräben, wo sie Stück für Stück in ein Bett eingelegt, abgedichtet und wieder eingedeckt werden.The classical laying of pipelines takes place in trenches, where they are laid piece by piece in a bed, sealed and covered again.
In einem überbauten, coupierten oder sonst wie im oberen Bereich schwierigen Gelände bietet sich als an sich bekannte Alternative an, aus einem abgeteuften Schacht einen Rohrstrang in das Erdreich zu treiben. Es wird ein möglichst gerade verlaufender Sollweg für den Rohrstrang projektiert, wobei allfällige Hindernisse in einem möglichst grossen Kurvenradius umgangen werden.In an overbuilt, couped or otherwise as in the upper area difficult terrain offers itself as a known alternative to drive from a gutted shaft a pipe string into the ground. It is configured as straight as possible Sollweg for the pipe string, with any obstacles are avoided in the largest possible radius of curvature.
Der Rohrstrang wird durch sukzessives Anlegen von Rohrelementen in das Erdreich gepresst, wobei ein steuerbares Kopfstück den Weg weist. Die neuen Rohrelemente werden in einen Pressschacht abgesenkt und mit einer Pressvorrichtung vorwärts getrieben, bis das nächste Rohrstück eingesetzt werden kann. Die Rohrelemente haben einen Durchmesser von bis zu mehreren Metern, ein Rohrstrang aus Rohrelementen von beispielsweise 1 bis 4 m Durchmesser kann eine Länge von 1 bis 2 km oder mehr erreichen.The pipe string is pressed by successive application of tubular elements in the soil, with a controllable headpiece shows the way. The new pipe elements are lowered into a press shaft and propelled forward with a press device until the next pipe section can be used. The pipe elements have a diameter of up to several meters, a pipe string of pipe elements, for example, 1 to 4 m in diameter can reach a length of 1 to 2 km or more.
In einem Zielschacht kann das Kopfstück des Rohrstrangs entnommen und die notwendigen Abschlussvorrichtungen und -Leitungen zugefügt werden.In a target shaft, the head of the pipe string can be removed and the necessary terminators and lines are added.
Mit zunehmender Vortriebslänge nehmen die erforderlichen Vorpresskräfte infolge der Mantelreibung der Rohrelemente zu. Je nach der Länge des Rohrstrangs und der anzuwendenden Presskraft können Zwischenpressstationen oder Zwischenschächte für weitere Pressvorrichtungen erstellt werden, mit welchen die Reichweite entsprechend erhöht werden kann.With increasing propulsion length, the required pre-pressing forces increase due to the skin friction of the pipe elements. Depending on the length of the pipe string and the pressing force to be applied intermediate pressing stations or intermediate shafts can be created for other pressing devices, with which the range can be increased accordingly.
Das vom Förderkopf abgetragene Erdmaterial muss in Gegenrichturig zum meist etwa horizontalen Rohrvortrieb abgeführt werden, dies kann in an sich bekannter Weise mit Förderbändern, Schuttwagen oder dgl. erfolgen. Weiter ist bei entsprechendem Erdreich eine Dünnstromförderung in geschlossenen Rohren möglich.The earth material removed from the conveyor head must be discharged in the opposite direction to the usually approximately horizontal pipe jacking, this can be done in a manner known per se with conveyor belts, rubble cars or the like. Furthermore, in the case of appropriate soil, it is possible to produce thin-flow conveyance in closed pipes.
Die hohen Vortriebskräfte müssen möglichst gleichmässig und ohne lokale Spannungskonzentrationen stirnseitig von Rohrelement zu Rohrelement übertragen werden, was im Direktkontakt nicht ohne Beschädigungen möglich wäre. Es ist bekannt, dem Rohrquerschnitt entsprechende Druckübertragungsringe aus Holzwerkstoffen einzulegen.The high propulsive forces must be transmitted as uniformly as possible and without local stress concentrations on the face side from tube element to tube element, which would not be possible in direct contact without damage. It is known to insert the pipe cross section corresponding pressure transmission rings made of wood-based materials.
Beim Pressvortrieb werden die Rohrelemente sowohl in axialer als auch in radialer Richtung stark beansprucht. Die Vorpresskräfte müssen den Brustwiderstand und die Reibung zwischen dem Rohrmantel und dem Erdreich überwinden. Richtungskorrekturen führen, neben einer Zunahme der Vorpresskräfte, vor allem zu einer ungleichförmigen Verteilung der Druckspannungen der Rohrstirnseiten und im Rohrelement selbst. Weitere Einwirkungen, wie z. B. Zwängungskräfte und Erddruck, beanspruchen die Rohre auch in radialer Richtung.When press driving the pipe elements are heavily stressed both in the axial and in the radial direction. The prepress forces must overcome the chest resistance and the friction between the pipe jacket and the ground. Directional corrections lead, in addition to an increase of Vorpresskräfte, especially to a non-uniform distribution of the compressive stresses of the pipe end faces and in the pipe element itself. Other effects, such. As constraining forces and earth pressure, stress the tubes in the radial direction.
Die internationale Patentanmeldung
Die offenlegungesschriften
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, das eingangs beschrieben Verfahren rationeller zu gestalten und den Anwendungsbereich zu erweitern.The inventor has set itself the task of making the method described above more efficient and to expand the scope.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die elastischen Dehnelemente nach dem Erstellen des Rohrstrangs aus den Fugen entfernt werden. Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.With regard to the method, the object is achieved according to the invention in that the elastic expansion elements are removed from the joints after the construction of the pipe string. Specific and further developing embodiments of the method are the subject of dependent claims.
Das Entfernen der elastischen .Elemente aus den Fugen erfolgt je nach Material, Fugenbreite, Klemmkraft, usw. nach Wahl. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden elastische Dehnelemente, ausgehend von wenigstens einem stirnseitigen Ende des Rohrstrangs und/oder einer Zwischenpressstation einzeln oder gruppenweise entfernt, indem schrittweise
- zur bleibenden Starrkörperbewegung mindestens eines Rohrelements in seiner Achsrichtung wenigstens einem Dehnelement unter Erhöhung des Drucks zusätzliches Fluid zugeführt wird,
- nach der vorgegebenen Erhöhung der Fugenbreite auf einen vorgegebenen Wert das Fluid des betreffenden Dehnelements abgelassen, und
- das Dehnelement in das Innere des Rohrstrangs entfernt, einer Wiederverwendung zugeführt oder entsorgt wird.
- is supplied to the permanent rigid body movement of at least one tubular element in its axial direction at least one expansion element under increasing the pressure of additional fluid,
- after the predetermined increase in the joint width to a predetermined value, the fluid of the respective expansion element is discharged, and
- the expansion element is removed into the interior of the pipe string, fed for reuse or disposed of.
Das schrittweise Entfernen der Dehnelemente kann wie erwähnt bezüglich der Pressrichtung von vorne oder von hinten erfolgen, nach Varianten auch gleichzeitig von beiden Seiten und/oder von wenigstens einer Zwischenpressstation aus, erfolgen. Dieser Beginn des Entfernens von Dehnelementen ergibt sich aus der Mantelreibung, welche die Haft- und Gleitreibung umfasst..Die Mantelreibung ist für alle Rohrelemente kumuliert an dem stirnseitigen Ende des Rohrstrangs und im Bereich der Zwischenpressstation am geringsten. Wo die Haft- und Gleitreibung verhältnismässig niedrig ist, können - wiederum beginnend von einem oder beiden stirnseitigen Enden des Rohrstrangs oder wenigstens einer Zwischenpressstation - auch zwei oder mehr Dehnelemente durch Druckerhöhung je eine Fugenvergrösserung bewirken. Dies ist an sich rationeller als die Druckerhöhung in jeweils einem Dehnelement, stösst jedoch wegen der erwähnten Haft- und Gleitreibung rasch an Grenzen.The stepwise removal of the expansion elements can, as mentioned above, take place with respect to the pressing direction from the front or from the rear, according to variants also simultaneously from both sides and / or from at least one intermediate pressing station. This beginning of the removal of expansion elements results from the skin friction, which includes the static and sliding friction .. The skin friction is cumulated for all pipe elements at the front end of the pipe string and lowest in the region of the intermediate press station. Where the static friction and sliding friction is comparatively low, two or more expansion elements can in each case cause a joint enlargement by increasing the pressure, again starting from one or both front ends of the pipe string or at least one intermediate press station. This is in itself more efficient than the pressure increase in each case an expansion element, but pushes quickly because of the mentioned static friction and sliding friction.
Durch die Verschiebung von wenn in geringem Mass elastischen Rohrelementen muss die Mantelreibung vom Rohrelement zum umgebenden Erdreich überwunden werden. Nach der Druckentlastung des elastischen Dehnungselements "federt" ein verschobenes Rohrelement etwas zurück, jedoch infolge der Starrkörperverschiebung der Rohrelemente gegenüber dem Untergrund nicht vollständig in die ursprüngliche Position. Falls eine Druckentlastung ohne bleibende Starrkörperverschiebung mindestens eines Rohrelements erfolgen würde, klemmte die Restkraft das Dehnelement ein, es könnte nicht aus der Fuge gezogen werden. Bei der erfindungsgemässen Vergrösserung der.Fugenbreite bleibt nach der Druckentlastung eine Restkraft, welche ein problemloses Hereinziehen des Dehnelements in das Rohrinnere erlaubt.Due to the displacement of when slightly elastic tube elements, the skin friction must be overcome by the pipe element to the surrounding soil. After the pressure relief of the elastic expansion element "displaced" a displaced pipe element slightly back, but not completely due to the rigid body displacement of the pipe elements against the ground in the original position. If a pressure relief without permanent rigid body displacement of at least one pipe element would take place, the residual force clamped the expansion element, it could not be pulled out of the joint. In the inventive enlargement der.Fugenbreite remains after the pressure relief, a residual force, which allows easy pulling in of the expansion element into the tube interior.
Ein mit einem Fluid gefüllten, jedoch druckloses Dehnelement hat in der Regel einen kreisförmigen Querschnitt von einem von verschiedenen Parametern abhängigen Aussendurchmesser Do von wenigen Zentimetern, in der Praxis weniger als 10 cm. Beim Pressvortrieb wird das Dehnelement auf beispielsweise 20 - 50% des ursprünglichen Durchmessers Do zusammengedrückt. Nach dem Vortrieb bleibt ein Restdruck im Dehnelement. Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens erweitert sich das Dehnelement infolge des steigenden Drucks wieder auf zweckmässig 60 - 80% , des ursprünglichen Aussendurchmessers Do, die Fuge zwischen den benachbarten Rohrelementen wird entsprechend verbreitert. Nach der Druckentlastung verkleinert sich das Dehnelemente wieder auf 50 - 70% des ursprünglichen Aussendurchmessers Do, die dauernde Fugenbreite ist entsprechend dimensioniert.A filled with a fluid, but non-pressure expansion element usually has a circular cross-section of a dependent on different parameters outside diameter D o of a few centimeters, in practice less than 10 cm. During press driving, the expansion element is compressed to, for example, 20-50% of the original diameter D o . After the propulsion remains a residual pressure in the expansion element. In the application of the inventive method, the expansion element expands due to the increasing pressure back to suitably 60 - 80%, the original outside diameter D o , the joint between the adjacent pipe elements is widened accordingly. After relieving the pressure, the expansion element reduces again to 50 - 70% of the original outside diameter D o , the continuous joint width is dimensioned accordingly.
Zum Entfernen der Dehnelemente wird die Fugenbreite d zwischen den in den Untergrund getriebenen Rohrelementen zweckmässig um wenigstens etwa 30%, vorzugsweise um wenigstens etwa 50%, insbesondere um wenigstens etwa 100% erhöht, was wie erwähnt durch entsprechende Fluidzufuhr erfolgt.To remove the expansion elements, the joint width d between the tubular elements driven into the substrate is expediently increased by at least about 30%, preferably by at least about 50%, in particular by at least about 100%, which, as mentioned, is effected by appropriate fluid supply.
Das verwendete Fluid ist bevorzugt eine drucksteife Flüssigkeit, es können jedoch wahlweise auch andere Flüssigkeiten; wie Wasser, und sogar Gase, wie Luft, eingesetzt werden.The fluid used is preferably a pressure-resistant liquid, but it can optionally also other liquids; such as water, and even gases, such as air, are used.
Die Dehnelemente können im Prinzip jede beliebige geometrische Form annehmen, sie sind jedoch zumindest an die Querschnittform der Rohrelemente angepasst. Die üblichsten Formen sind Ringelemente und spiralförmig eingelegte Elemente, welche sich über die Stirnfläche der Rohrelemente erstrecken.The expansion elements can in principle assume any geometric shape, but they are at least adapted to the cross-sectional shape of the tubular elements. The most common shapes are ring elements and spirally inserted elements which extend over the end face of the tube elements.
Nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind beispielsweise ringförmige Dehnelemente entlang des Umfangs sektoriell unterteilt. In diesem Fall kann in allen Sektoren eine Druckerhöhung herbeigeführt werden, jedoch auch in nur einem Teil der Sektoren. Im Prinzip genügt eine Druckerhöhung in einem einzigen Sektor.According to a specific embodiment of the invention, for example, annular expansion elements are subdivided sectorally along the circumference. In this case, pressure increase can be brought about in all sectors, but also in only a part of the sectors. In principle, a pressure increase in a single sector.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den primären Vorteil, dass die Dehnelemente problemlos und unbeschädigt in das Rohrinnere gezogen werden können. Schon diese allein hat einen beachtlichen ökonomischen und ökologischen Wert, die für extrem starke Druckbelastung ausgelegten Dehnelemente müssen nach dem Gebrauch nicht neu angeschafft, sondern können wieder verwendet werden. Allenfalls beschädigte Dehnelemente können repariert oder fachgerecht entsorgt werden.The inventive method has the primary advantage that the expansion elements can be easily and undamaged drawn into the tube interior. Even this alone has a considerable economic and environmental value, designed for extremely strong pressure load expansion elements must not be purchased after use, but can be reused. Damaged expansion elements can be repaired or disposed of properly.
In der Regel werden alle Dehnelemente aus den Fugen entfernt, es ist jedoch auch eine gezielte Entfernung bestimmter Dehnelemente möglich.In general, all expansion elements are removed from the joints, but it is also a targeted removal of certain expansion elements possible.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch angewendet werden, indem es auf verschieden Weise einen sekundären Nutzen eröffnet:
- Die Fugen können mit einem fliessfähigen, erhärtenden, druckfesten Baumaterial gefüllt und damit die Stabilität des Rohrstrangs erhöht werden, beispielsweise mit Mörtel.
- Die Fugen können mit einem elastischen Material, beispielsweise Silikon, gefüllt werden, was den Rohrstrang bei bleibender Elastizität abdichtet. Das elastische Material kann beutel- oder schlauchförmig ausgebildet sein und mit einem Fluid, d.h. einer Flüssigkeit oder einem Gas, gefüllt sein. Der dazu eingesetzte Schlauch oder Beutel ist wesentlich billiger als das vorher entfernte Dehnelement.
- Erreicht der Rohrstrang nicht die vorgegebene Länge, kann diese justiert werden, indem eine vorgegebene Anzahl von Fugen verbreitert wird.
- Die Fugen eines Rohrstrangs mit entferntem Dehnelement können z.B. für eine Unterfangung oder einen Baugrubenabschluss mit einem fliessfähigen, aushärtenden Material gefüllt werden, insbesondere Mörtel. Zusammen mit einer anschliessend angelegten externen Vorspannung können diese Rohrträger nach dem Vortreiben im Untergrund wie Balken von grosser Tragfähigkeit und kontrollierbaren mechanischen Eigenschaften eingesetzt werden.
- The joints can be filled with a flowable, hardening, pressure-resistant construction material and thus the stability of the pipe string can be increased, for example with mortar.
- The joints can be filled with an elastic material, such as silicone, which seals the pipe string with lasting elasticity. The elastic material may be bag-shaped or tubular and be filled with a fluid, ie a liquid or a gas. The tube or bag used for this is much cheaper than the previously removed expansion element.
- If the pipe string does not reach the specified length, it can be adjusted by widening a predetermined number of joints.
- The joints of a pipe string with removed expansion element can be filled, for example, for an underpinning or a construction pit with a flowable, hardening material, in particular mortar. Together with a subsequently applied external preload, these pipe supports can after driving in the Substrate such as beams of great bearing capacity and controllable mechanical properties are used.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:
-
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Pressschacht mit einem Rohrstrang, -
Fig. 2 den Verlauf des Rohrstrangs unterhalb eines Strassenabschnitts, -
Fig. 3 einen Axialschnitt durch zwei stirnseitig aneinander liegende Rohrelemente -
Fig. 4 ein Detail einer Stossverbindung zweier Rohrelemente mit einer Mess- und Fülleinrichtung, gemäss IV vonFig. 3 , und -
Fig. 5 einen Rohrstrang mit n Elementen vier verschiedene Stufen der Entfernung der Dehnelemente.
-
Fig. 1 a vertical section through a press shaft with a pipe string, -
Fig. 2 the course of the pipe string below a road section, -
Fig. 3 an axial section through two frontally adjacent tubular elements -
Fig. 4 a detail of a joint connection of two pipe elements with a measuring and filling device, according to IV ofFig. 3 , and -
Fig. 5 a pipe string with n elements four different stages of removal of the expansion elements.
Im Untergrund 10, vom weichen Erdreich bis zum monolithischen Fels, wird ausgehend von einem Pressschacht 12 ein Rohrstrang 14 vorgetrieben, welcher in einigen Metern Tiefe etwa parallel zur Erdoberfläche 16 verläuft. Die einzelnen Rohrelemente 18 werden mittels einer Hebevorrichtung 20 in den Pressschacht 12 abgesenkt.In the
Eine sich auf ein Widerlager 22 abstützende Pressvorrichtung 24 ist auf den Rohrstrang 14 ausgerichtet. Vorliegend handelt es sich um Hydraülikpressen, es können jedoch auch pneumatische Pressen oder Hubspindeln eingesetzt werden. Ein Druckring 26 drückt stirnseitig auf das hinterste Rohrelement 18 und drückt den ganzen Rohrstrang 14 in Vorschubrichtung 28 um die Länge I eines Rohrelements 18 vorwärts. Dann wird der Druckring 26 zurückgezogen, ein neues Rohrelement 18 abgesenkt und unter Zwischenlage eines Dehnelements 44 (
Gleichzeitig mit dem Einpressen des Rohrstrangs 18 in den Untergrund 10 wird durch ein Kopfstück 30 in an sich bekannter Weise das verdrängte Erdreich abgebaut. Dies erfolgt beispielsweise durch einen eingebauten Bagger 32, eine Fräse oder einem anderen im Tunnel- oder Bergbau bekannten Arbeitsgerät. Mit einem nicht gezeichneten Transportgerät wird das abgetragene Erdreich 34 in Richtung des Pressschachts 24, also entgegen der Vortriebsrichtung 28, gefördert.Simultaneously with the pressing of the
Der Vortrieb erfolgt wie erwähnt schrittweise. Ein Schritt beinhaltet das Einsetzen eines Rohrelements 18, den Vorschub des Rohrstrangs 14 um die Länge I des Rohrelements 18 in Vorschubrichtung 28. Die Vorschubkraft 40 (
Wie erwähnt, verläuft der Rohrstrang 14 in der Regel etwa parallel zur Erdoberfläche 16. Der Rohrstrang 14 kann aber auch in jedem beliebigen anderen Winkel verlaufen.As mentioned, the
Aus verschiedenen Gründen kann es während dem Vorschieben eines Rohrstrangs 18 zu Exzentrizitäten kommen, wie dies in
Das Kopfstück 30 weist meist ein Ortungsgerät 36 auf, so kann die Lage jederzeit festgestellt und allenfalls notwendige Korrekturen vorgenommen werden. Weiter kann bei einer allenfalls notwendigen Reparatur oder Auswechslung des Kopfstücks 30 ein Hilfsschacht präzis ausgehoben werden.The
In
Der Verbindungsbereich der beiden Rohrelemente 18 ist mit einer Manschette 48 abgedeckt, welche eine Führungs- und Dichtungsfunktion hat. Die Dichtungsfunktion wird durch einen eingelegten O-Ring 50 unterstützt.The connecting region of the two
Vorzugsweise sind alle Hohlräume der Dehnelemente 44 über den ganzen Rohrstrang 14 über eine Druckleitung 56 verbunden, wie dies in
I. Der Rohrstrang 14mit n Rohrelementen 18 ist erstellt, zwischenden einzelnen Rohrelementen 18 ist stirnseitig jeein den Element 44 angeordnet, weiches unter einem Restdruck steht.- II.
Die erste Fuge 70 ist durch Druckerhöhung im ersten Dehnelement 44 auf das gut Doppelte verbreitert worden,das erste Rohrelement 18 ist inRichtung des Pfeils 52 in Richtung des Pressschachts 12 gedrückt worden. Es wird der Moment der Druckentlastung inder Fuge 70 und der Entnahme des Dehnelements 44 dargestellt. - III. Der Druck des
Fluids im Dehnelement 44 der zweiten Fuge 70 in der ehemaligen Vorschubrichtung 28 ist entsprechend II bezüglich der ersten Fuge erheblich erhöht worden, wodurch das zweite Rohrelement 18 inRichtung des Pfeils 52 bzw. des Pressschachts 12 verschoben wird, bis der Abstand d" erreicht ist. Die beiden Abstände d und d" sind weitgehend gleich. - IV. Dieser Vorgang wird noch (n-3) mal wiederholt,
bis alle Dehnelemente 44 entfernt sind.
- I. The
tubing string 14 withn tube elements 18 is created, between theindividual tube elements 18, oneelement 44 each is arranged on the front side, which is under a residual pressure. - II. The first joint 70 has been widened by almost exactly twice the pressure in the
first expansion element 44, thefirst tube element 18 has been pressed in the direction of thearrow 52 in the direction of thepress shaft 12. It is the moment of pressure relief in the joint 70 and the removal of theexpansion element 44 is shown. - III. The pressure of the fluid in the
expansion element 44 of the second joint 70 in theformer feed direction 28 has been considerably increased according to II with respect to the first joint, whereby thesecond tube member 18 is displaced in the direction of thearrow 52 and thepress shaft 12 until the distance d " The two distances d and d "are largely the same. - IV. This process is repeated (n-3) times until all
expander elements 44 are removed.
Wahlweise kann der gleiche Vorgang vom Endschacht 12' zum Pressschacht 12 durchgeführt werden. Nach einer weiteren Variante kann der Druck gleichzeitig in zwei Dehnelementen 44 erhöht werden, bis der Abstand d' in den beiden betreffenden Fugen erreicht ist, beide Dehnelemente 44 gleichzeitig entlastet und in das Rohrinnere gezogen werden.Optionally, the same process can be carried out from the end shaft 12 'to the
Claims (10)
- Method of constructing a pipeline (14), which is driven underground (10) and consists of pipe elements (18) bearing against one another at the end faces, in soft, stony and/or rocky ground, wherein a jacking device (24) arranged in a jacking pit (12) or in an intermediate jacking station acts on the pipeline, and fluid-filled elastic expansion elements (44) arranged in the gaps (70) of the pipeline (14) are inserted at the end faces, characterized in that the elastic expansion elements (44) are removed from the gaps (70) after the construction of the pipeline (14).
- Method according to Claim 1, characterized in that elastic expansion elements (44), starting from at least one end face of the pipeline (14) and/or an intermediate jacking station, are removed individually or in groups by virtue of the fact that- for the permanent rigid body movement of at least one pipe element (18) in its axial direction (28), additional fluid (46) is fed to at least one expansion element (44), with the pressure (p) being increased,- after the increase in the gap width (d') to a predetermined value, the fluid (46) of the relevant expansion element (44) is drained, and- the expansion element (44) is removed into the interior of the pipeline (14), supplied for reuse or disposed of.
- Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the gap width (d) is increased by at least about 30%.
- Method according to Claim 3, characterized in that the gap width (d) is increased by at least about 50%, in particular by at least about 100%.
- Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that, starting from at least one end face of the pipeline (14), in each case one or two expansion elements (44) are removed gradually.
- Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that, in the case of expansion elements (44) subdivided into sectors along the circumference, the pressure (p) in at least some of the sections is increased.
- Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the fluid (46) used is an incompressible liquid, preferably water, or a gas, preferably air.
- Use of the method according to one of Claims 1 to 7 for the adjustable lengthening of the pipeline (14).
- Use of the method according to one of Claims 1 to 7 for filling the gaps (70) with a free-flowing, curable, pressure-resistant construction material for a pipeline (14) which can be prestressed externally.
- Use of the method according to one of Claims 1 to 7 for filling the gaps (70) with an elastic material, also with a fluid-filled tube or bag, for a flexible pipeline (14).
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