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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen einer
aus einer Vielzahl von separaten Rohrabschnitten zusammengesetzten
Rohrleitung auf einem unterirdischen Leitungsniveau entlang einer
Rohrleitungstrasse, umfassend die Schritte:
- – Ausheben
eines Grabens;
- – Herstellen
der Rohrleitung vor Ort durch Verschweißen der Rohrabschnitte miteinander;
- – Einbringen
der Rohrleitung in den Graben;
- – Verfüllen des
Grabens.
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Derartige
Verfahren dienen dazu, beispielsweise Pipelines über Land zu verlegen. Üblicherweise
wird zu diesem Zweck zunächst
entlang des gesamten Verlaufs der Rohrleitungstrasse ein Arbeitsstreifen
von ca. 20 bis 22 m Breite frei geräumt. Anschließend wird
in dem Arbeitsstreifen der Oberboden zur Seite geräumt. In
dem Arbeitsstreifen werden dann die einzelnen Rohrabschnitte der
zu verlegenden Rohrleitung ausgelegt. Außerdem werden im Bereich des
Arbeitsstreifens ein oder mehrere mobile Schweißstationen aufgestellt, in
denen die Rohrabschnitte miteinander verschweißt werden, um die vollständige Rohrleitung
vor Ort herzustellen. Dieser Verschweißvorgang erfolgt innerhalb
des Arbeitsstreifens an der Oberfläche. Dazu wird die Schweißstation
entlang der Rohrleitungstrasse entsprechend dem Baufortschritt weiterbewegt,
damit die Rohrabschnitte jeweils am vorgesehenen Einbauort verschweißt werden
können.
Anschließend
wird bei dem herkömmlichen
Verfahren entlang der geplanten Rohrleitungstrasse innerhalb des
Arbeitsstreifens der Bodenaushub bis auf das gewünschte Leitungsniveau herab vorgenommen.
Nach Fertigstellung des Grabens entlang der gesamten Länge des
verschweißten
Rohrleitungsstrangs wird der Rohrleitungsstrang in den ausgehobenen
Graben gehoben. Im Anschluss daran wird die Bodenverfüllung vorgenommen,
der Oberboden wieder aufgebracht sowie eine Rekultivierung vorgenommen.
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Bei
diesem bekannten Verfahren der gattungsgemäßen Art wird mit Nachteil die
Landschaft für
einen Zeitraum von typischerweise drei bis vier Monaten empfindlich
gestört,
da entlang der gesamten Rohrleitungstrasse ein Arbeitsstreifen mit
der genannten Breite offengelegt werden muss. Dies kann dazu führen, dass
Landwirte in Ihrer Produktion unterbrochen werden, wenn die Rohrleitungstrasse über landwirtschaftliche
Produktionsflächen
verläuft. Verläuft die
Rohrleitungstrasse über
natürliches
Gebiet, so wird durch das bekannte Verfahren die Ökologie
gestört,
was in zunehmendem Maße
auf Widerstand bei der Bevölkerung
oder gar auf gesetzliche Verbote stößt. Ein weiterer Nachteil des
bekannten Verfahrens ist, dass eine mobile Schweißstation ständig entlang
der Rohrleitungstrasse mit dem Baufortschritt mitbewegt werden muß, um jeweils
den Rohrleitungsstrang dort zu schweißen, wo er dann in den ausgehobenen
Graben herabgelassen werden soll. Ein Transport eines an einem zentralen
Ort geschweißten
Rohrleitungsstranges kommt im allgemeinen nicht in Frage, da dies
zu aufwendig wäre und
zudem die Gefahr von Beschädigungen
der Schweißstellen
birgt.
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Die
vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, das Verfahren
zu Verlegung von Rohrleitungen der eingangs genannten Art dahingehend
zu verbessern, dass die Umwelt und Landwirtschaft durch die Rohrleitungsverlegung
möglichst wenig
gestört
werden, wobei dennoch Rohrleitungen über mehrere Kilometer hergestellt
und verlegt werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
bei einem Verfahren der eingangs genannten Art das Verschweißen stationär erfolgt
und der Rohrstrang von der stationären Schweißstation aus in den Graben
eingebracht wird.
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Wenn
das stationäre
Verschweißen
oberirdisch durchgeführt
wird, ist es nach der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn der
Rohrstrang über
einen Abschnitt geneigt eingebracht wird. Ein fertiggestellter Rohrleitungsabschnitt
wird dann über
eine schiefe Ebene auf das endgültige
Leitungsniveau geschoben, gezogen oder gepresst.
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Alternativ
kann in Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Rohrstrang
aus einer Baugrube in den Graben eingebracht wird. Dieser Verfahrensschritte
ist besonders vorteilhaft, wenn das Verschweißen in einer Baugrube erfolgt.
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In
bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rohrstrang durch
Schub mittels einer Schubvorrichtung vorgetrieben. Beispielsweise
kann die Schubvorrichtung zusammen mit einer Schweißstation
in einer Baugrube angeordnet werden. Die für den Vortrieb erforderliche
Kraft auf den Rohrstrang wird dann von dieser Baugrube aus aufgebracht,
ohne dass weitere Vorrichtungen entlang der Trasse benötigt werden.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Rohrstrang durch Zug in den Graben eingebracht, insbesondere
durch Ziehen mittels mindestens einer in einer Vortriebsbaugrube
angeordneten Zugvorrichtung vorgetrieben. Die Zugvorrichtung kann
typischerweise an der Rohrspitze des Rohrleitungsstrangs, welcher
vorgetrieben werden soll, angesetzt werden. Als besonders geeignete
Zugvorrichtungen haben sich Seile, Ketten und oder Zugstangen erwiesen.
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Zur
Erleichterung des Vortriebs wird in Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
der Rohrstrang beim Einbringen geführt, insbesondere wird der
Rohrstrang durch antreibbare Transportrollen geführt bzw. vorgetrieben. Die
Transportrollen können
insbesondere an der Rohrsohle, also am Boden des Rohrgrabens, vorhanden
sein. Als Antrieb für
die Transportrollen eignen sich elektrische oder hydraulische Antriebe.
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Eine
andere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass der Rohrstrang beim Einbringen geschmiert wird.
Durch diese Maßnahme
wird der Reibungswiderstand des Rohrstrangs beim Vortrieb reduziert.
Zum Schmieren können
alle bekannten Schmiermittel verwendet werden, welche das Material,
aus dem der Rohrstrang besteht, nicht angreifen. Zum Beispiel kann
Schluff bzw. Tondispersion verwendet werden. Solche Schmiermittel
sind ökologisch
und für
die Landwirtschaft unbedenklich.
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Alternativ
lässt sich
nach der Erfindung der Reibungswiderstand beim Vortrieb auch reduzieren, indem
der Rohrstrang beim Einbringen gewichtsentlastet wird. Hierzu kann
der Rohrstrang zum Beispiel an einem Portal aufgehängt werden.
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Um
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch
besonders lange Rohrleitungen, z.B. über mehrere Kilometer, verlegen
zu können,
wird in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung vorgeschlagen, dass
der Rohrstrang beim Einbringen an mehreren Stellen angetrieben wird.
Diese Maßnahme
ist insbesondere auch immer dann sinnvoll, wenn die Reibung des Rohrstrangs
aufgrund der Bodenbeschaffenheit besonders groß ist.
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In
bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung werden die Reaktionskräfte beim Einbringen stationär abgefangen.
Auf mobile Einheiten kann somit verzichtet werden.
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Um Überlasten
entlang des Rohrstrangs, welche zu Beschädigungen im Bereich der Schweißnähte zwischen
den Rohrabschnitten führen
könnten,
zu vermeiden, erfolgt bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung eine
Synchronisation der Antriebe beim Einbringen des Rohrstrangs.
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In
anderer günstiger
Ausgestaltung der Erfindung wird der Rohrstrang beim Einbringen
an mindestens einer Stelle zum Graben hin abgedichtet. Beispielsweise
kann die Rohröffnung
mit einem Kunststoffdeckel verschlossen sein, um zu vermeiden, dass
beim Einbringen der Innenraum der Rohrleitung verschmutzt wird.
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Gemäß einer
besonders günstigen
Ausführung
der Erfindung werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt: die
Baugrube wird als Startbaugrube ausgehoben, deren Ausdehnung in
Richtung der Rohrleitungstrasse im wesentlichen die Länge eines
separaten Rohrabschnitts zuzüglich
einer zur Durchführung
des Verschweißens
benötigten
Arbeitslänge
erhält;
entlang der Rohrleitungstrasse wird zusätzlich zu der Startbaugrube
mindestens eine von dieser getrennte Vortriebsbaugrube ausgehoben,
welche von der Startbaugrube sowie, falls mehrere Vortriebsbaugruben
ausgehoben werden, zu benachbarten Vortriebsbaugruben in einem Abstand
angeordnet ist; jeweils zwischen zwei Baugruben wird entlang der
Rohrleitungstrasse durch Rohraushub ein Graben mit einer Rohrsohle
ausgehoben; die Rohrleitung wird sukzessive in Abschnitten von separaten
Rohrabschnitten in die Startbaugrube herabgelassen; jeder Rohrabschnitt
wird mit dem zuvor herabgelassenen Rohrabschnitt in der Startbaugrube zu
einem Rohrstrang verschweißt
und anschließend in
den Graben vorgetrieben.
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Der
wesentliche Vorteil dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
gegenüber
dem herkömmlichen
Verfahren ist, dass im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren nur ein
minimaler Bodenaushub und nur eine minimale Oberflächenbenutzung
erforderlich ist. Im einfachsten Falle ist zusätzlich zu dem Graben lediglich
eine Startbaugrube und eine Vortriebsbaugrube von Nöten. Außerdem ist
es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich, das
Schweißen
für die
gesamte Rohrleitung ausschließlich
innerhalb der Startbaugrube durchzuführen. Bei kleinen Nennweiten
der Rohrleitung mit geringer Wandstärke oder generell bei Einsatz
moderner Laser-Schweißverfahren
kann der Schweißvorgang
in nur einer einzigen Schweißstation
durchgeführt
werden. Ein Mitführen
einer Schweißstation dem
Fortschritt des Rohrleitungsbau folgend, wie bei dem herkömmlichen
Verfahren, entfällt
somit mit großem
Vorteil. Vielmehr kann gemäß der Erfindung eine
einzige Schweißstation
in der entsprechend dimensionierten Startbaugrube auf dem Leitungsniveau
installiert werden. Beispielsweise kann eine moderne kompakte Schweißstation,
insbesondere Laser-Schweißstation,
in der Startbaugrube verwendet werden. Zur Erstellung des Grabens
zwischen den einzelnen Baugruben können alle bekannten Verfahren
verwendet werden. Mit Hilfe der Vortriebsbaugruben, welche gemäß der Erfindung
entlang der Rohrleitungstrasse zur Erweiterung des Grabens ausgehoben
werden, lässt
sich der Rohrvortrieb unterstützen.
Der Abstand einer Vortriebsbaugrube zu der Startbaugrube bzw. zu
den benachbarten weiteren Vortriebsbaugruben sollte zweckmäßigerweise
in Abhängigkeit
von der Bodentrasse, dem Rohrdurchmesser, dem Eigengewicht der Rohre
und ähnlichen Parametern
gewählt
sein, um sicherzustellen, dass der Rohrvortrieb mit dem gewählten Rohrvortriebsmitteln
problemlos durchführbar
ist. Bei besonders hartem Boden, bei besonders großen Rohrdurchmessern
sowie im Falle besonders großen
Eigengewichts der Rohre wird man sinnvoller Weise einen geringeren
Abstand zwischen den Vortriebsbaugruben untereinander bzw. zwischen
einer Vortriebsbaugrube und der Startbaugrube wählen, als bei leichten Böden, geringen Rohrdurchmessern
sowie geringem Eigengewicht der Rohre. Entscheidend ist stets, dass ausreichend
Vortriebskräfte
verfügbar
sind, um den Rohrstrang problemlos bewegen zu können. Im Rahmen der Erfindung
ist es möglich,
sowohl gradlinige Rohrtrassen als auch mit einem bestimmen Biegeradius
versehene Rohre zu verlegen. Zum Vortrieb der Rohre können alle
bekannten Rohrvortriebsverfahren und Vorrichtungen zum Einsatz kommen.
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Das
Verschweißen
der Rohrabschnitte zu dem Rohrstrang gestaltet sich in Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
besonders günstig, wenn
die Rohrabschnitte durch Orbitalschweißen bzw. mit einem Laserschweißverfahren,
vorzugsweise unter Verwendung einer Orbitalschweißvorrichtung
mit einer Hochleistungs-Faserlaserstrahlquelle und einem Laserschweißkopf, und/oder
mit einem MAG-Schweißverfahren
miteinander verschweißt werden.
Beim Orbitalschweißen
werden Vorrichtungen zum Schweißen
von Rohren entlang des Rohrumfangs verwendet. Orbitalschweißverfahren
lassen sich mobil anwenden. Es gibt Schweißanlagen für das Orbitalschweißen, welche
mobile Generatoren, mobile Wärmetauscher
und transportable Fluid- und Gastanks aufweisen, um von der Infrastruktur
vor Ort unabhängig
zu sein. Als Orbitalschweißverfahren kommen
im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
manuelle, teil- oder vollmechanisierte Verfahren oder Kombinationen
davon in Frage. Entscheidend für
die Verwendbarkeit im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist, dass der Schweißvorgang
stationär
in der Startbaugrube oder oberirdisch durchgeführt werden kann.
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Zum
Laser-Schweißen
kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Orbitalschweißvorrichtung
gemäß der Offenlegungsschrift
WO 2005/056230 A1 verwendet
werden. Bezüglich
der Einzelheiten dieser Orbitalschweißvorrichtung wird auf den Offenbarungsgehalt
der genannten Druckschrift verwiesen. Damit ist es gemäß der Druckschrift
möglich,
Rohre, die aus einem schmelzschweißbaren Werkstoff, insbesondere
Stahlwerkstoff oder hoch legiertem, nicht rostendem Stahl bestehen
und einen Durchmesser von 50 mm bis über 4.000 mm unter einer Wanddicke
von 2,5 mm bis über
25 mm aufweisen, innerhalb kurzer Zeit mit einem Orbitalumlauf zu
verbinden. Die Eignung von Laserschweißverfahren und insbesondere
der genannten Orbitalschweißvorrichtung
zum mobilen und autarken Einsatz macht dieses Verfahren bzw. diese Vorrichtung
auch zur Herstellung von horizontal auf Land zu verlegenden Pipelines
in einer Umgebung, in der nur eine schlechte oder keine Infrastruktur
in Form einer festen Strom-, Wasser- oder Gasversorgung zur Verfügung steht,
anwendbar. Ein besonderer Vorteil von Laser-Schweißverfahren
im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass mittels
nur eines einzigen Schweißvorgangs
innerhalb kurzer Zeit das Fügen
zweier Rohrenden im Feldeinsatz im autarken Betrieb möglich ist.
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Im
Falle von MAG-Schweißverfahren
ist vorteilhaft, dass diese weit verbreitet sind, so dass bei dem
Bedienpersonal ein beträchtlicher
Erfahrungsschatz bei der Anwendung vorhanden ist. Bei der Verwendung
von MAG-Schweißverfahren
für das
Orbitalschweißen
wird häufig
in einem Arbeitsgang nur die Wurzel geschweißt, wohingegen die Decklagen sowie
die Fülllagen
bzw. der Hotpass händisch
geschweißt
werden. Besonders in Niedriglohnländern ist die Verwendung von
MAG-Schweißverfahren
aufgrund der geringeren Anschaffungskosten einer MAG-Schweißvorrichtung
im Vergleich zu beispielsweise einer Laserschweißvorrichtung von Vorteil. Voraussetzung
für die
Anwendbarkeit von MAG-Schweißen
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist stets, daß der
Schweißvorgang
in der Startbaugrube durchführbar
ist.
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Zur
Vermeidung von unzulänglichen Schweißverbindungen
zwischen den Rohrabschnitten ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, dass eine Qualitätskontrolle der Schweißung, vorzugsweise
mittels Ultraschall- oder Röntgendiagnose,
durchgeführt
wird. Diese Qualitätskontrollverfahren
lassen sich erfindungsgemäß auch problemlos
im Innern der Startbaugrube an beispielsweise einer dort zur Schweißung installierten
Schweißstation
durchführen.
Es wird somit mit Vorteil vermieden, dass eine fehlerhafte Schweißverbindung
zwischen zwei Rohrabschnitten des Rohrstrangs in den Graben vorgetrieben wird.
Stattdessen kann bei festgestellten Qualitätsmängeln die Schweißverbindung
unmittelbar im Anschluss vor Ort in der Startbaugrube mit Hilfe
des gewählten
Schweißverfahrens
nachgebessert werden.
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Zur
Verbesserung der Beständigkeit
der Schweißverbindungen
zwischen den Rohrabschnitten sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
vor, dass die Schweißverbindungen
mit einem Korrosionsschutz versehen werden. Je nach der Bodenbeschaffenheit, den
Witterungsbedingungen und dem in der fertiggestellten Rohrleitung
zu transportierenden Medium kommen im Rahmen der Erfindung für die Herstellung
des Korrosionsschutzes eine Bitumenumhüllung, eine Sinterung, eine
Zementumhüllung und/oder
eine Laminierung der Schweißverbindung in
Frage.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Rohrstrang durch Schub mittels einer Schubvorrichtung vorgetrieben.
Der Schub kann in geeigneter Weise in der Startbaugrube und/oder
in einer oder mehrerer der Vortriebsbaugruben auf den Rohrstrang übertragen werden.
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Insbesondere
erfolgt in bevorzugter Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
der Schub für
das Einbringen des Rohrstrangs mittels einer Schubvorrichtung in
der Startbaugrube. Hierdurch ist ein Vortrieb jedes neu in die Startbaugrube eingeführten Rohrabschnitts
unmittelbar nach dem Anschweißen
an den bereits vorhandenen Rohrstrang möglich. Insbesondere im Vergleich
zu anderen Positionen einer Schubvorrichtung und auch im Vergleich
zu alternativ denkbaren Zugvorrichtungen hat dies den Vorteil, dass
keine Kommunikation über den
Fortschritt der Schweißarbeit
mit den Vortriebsvorrichtungen erforderlich ist, da sich die Schweißstation
und die Schubvorrichtung in unmittelbare Nähe zueinander innerhalb derselben
Startbaugrube befinden.
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Wenn
in weiterer Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Schubvorrichtung
in einer oder mehreren Vortriebsbaugruben angeordnet ist, können durch
das Zusammenwirken mehrerer Schubvorrichtungen entlang der Rohrleitungstrasse höhere Schubkräfte aufgebracht
werden. Hierdurch können
auch längere
und/oder schwerere und/oder größere Rohrstränge z.B.
auch in Gräben
mit besonders großer
Reibung vorgetrieben werden.
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In
spezieller Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rohrstrang
mit Backen an einer Umfangsfläche
des Rohrstrangs umgriffen und, vorzugsweise hydraulisch, geschoben.
Auf dem Markt sind sog. „Pipepusher" zur Durchführung dieses
Verfahrensschritts verfügbar.
Derartige „Pipepusher" kommen zum Einsatz,
wenn bei der Herstellung von Gewässerkreuzungen
mittels HDD – (Horizontal
Directional Drilling) – Verfahren
im endgültigen Arbeitsgang
die vorgefertigte Pipeline in das Bohrloch gezogen wird. Da bei
großen
Längen
die Zugkräfte
der HDD-Einheit
nicht ausreichen, werden dort zusätzlich „Pipepusher" benutzt, welche
den Rohrleitungsstrang mit Hydraulikzylindern in das Bohrloch hineinschieben.
Bei diesen Verfahren addiert sich die Zugkraft des HDD-Riggs mit der Schubkraft
des „Pipepushers" zu einer Gesamtvortriebskraft.
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Im
Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
können
die „Pipepusher" sowohl alleine als
auch im Verbund mit mehreren Pipepushern in mehreren Vortriebsbaugruben
als auch in Verbindung mit Zugvorrichtungen zum Einsatz kommen.
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In
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Graben geflutet. Auch durch diese Maßnahme wird sowohl eine Reibungsverminderung
beim Vortrieb des Rohrstrangs erzielt als auch eine Verminderung
der Gefahr von Beschädigungen
des Rohrstrangs und insbesondere der Schweißverbindungen. Das Fluten der
Rohrsohle bietet sich insbesondere an, wenn das Leitungsniveau in
der Nähe
des Grundwasserspiegels verläuft.
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Die
Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten
den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
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Funktionsmäßig gleiche
Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die
Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
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1:
eine schematische Draufsicht auf eine Baustelle zur Verlegung einer
unterirdischen Rohrleitung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren
mit einer Schweißstation
in einer Baugrube eingesetzt wird;
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2:
eine seitliche Schnittansicht einer Baustelle, bei der gemäß einer
alternativen Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
eine Schweißstation
oberirdisch angeordnet ist;
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3:
einen vertikalen Schnitt entlang der Linie III-III in der 1;
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Die 1 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf eine Baustelle für eine über Land zu verlegende Pipeline 1,
wobei die Pipeline 1 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
verlegt wird.
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Rechts
in der 1 ist eine Startbaugrube 3 zu erkennen.
Die Startbaugrube 3 hat in Richtung der Rohrleitungstrasse 4 eine
Längsausdehnung 5.
Die Längsausdehnung 5 der
Startbaugrube 3 setzt sich zusammen aus einer Arbeitslänge, entsprechend
der Länge
der Laser-Orbitalschweißstation,
sowie einer Länge
der Rohrabschnitte 6, damit diese in horizontaler Ausrichtung
in die Startbaugrube 3 passen, um mit dem bereits in den
Rohrgraben 18 vorgetriebenen Rohrstrang mittels der in
der Startbaugrube 3 untergebrachten Schweißstation 7 verschweißt zu werden.
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Im
Innern der Startbaugrube 3 befindet sich ein Rohrabschnitt 6.
Ferner befindet sich in der Startbaugrube 3 eine nur schematisch
durch ein Rechteck angedeutete Laser-Orbitalschweißstation 7.
Außerdem
ist innerhalb der Startbaugrube 3 ein Rohrpusher 8 untergebracht.
Der Rohrpusher 8, welcher ebenfalls nur schematisch dargestellt
ist, weist ein paar Backen 9 zum Herstellen einer Druckverbindung
mit den Rohrabschnitten 6 auf. Die Backen 9 sind über ein
Gestänge 10 mit
einem Widerlager 11 verbunden. Die Widerlager 11 sind
im Erdreich der Startbaugrube 3 in üblicher Weise gestützt.
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In
einem Abstand 12 von der Startbaugrube 3 sind
entlang der Rohrleitungstrasse 4 zwei Vortriebsbaugruben 13 zu
erkennen. In jeder Vortriebsbaugrube 13 ist jeweils ein
Rohrpusher 8 installiert. Die Rohrpusher 8 entsprechen
bezüglich
des Aufbaus dem Rohrpusher 8 in der Startbaugrube 3.
Jedoch sind die Rohrpusher 8 in den beiden Vortriebsbaugruben 13 an
den Rückwänden 14 des
Erdreichs der Vortriebsbaugruben 13 mit den Widerlagern 11 gestützt.
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Entlang
der Rohrleitungstrasse 4 ist ein Rohrgraben 18 ausgehoben,
welcher auch durch die Vortriebsbaugruben 13 und die Startbaugrube 3 verläuft.
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Die
Rohrabschnitte 6 sind jeweils an Schweißstellen 16 miteinander
verschweißt.
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Der
Rohrgraben 18 ist mit ringförmigen Dichtungen 21 gegen
die Startbaugrube 3 und die Vortriebsbaugruben 13 abgedichtet.
Die Dichtungen 21 umgeben die Pipeline 1 ringförmig.
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In
dem Rohrgraben 8 sind seitliche Führungsrollen 22, deren
Achse vertikal orientiert ist, vorhanden, welche die Pipeline 1 beim
Vortrieb führen und
verhindern, daß die
Pipeline entlang der Seitenwände
des Rohrgrabens 8 reibt. Die Führungsrollen können entlang
der gesamten Länge
des Rohrgrabens angeordnet sein. In der Figur sind ist lediglich ein
Paar eingezeichnet. Ferner sind in der Rohrsohle 17, also
am Boden des Rohrgrabens 18, Stützrollen 23 vorhanden,
deren Achse horizontal ausgerichtet ist. Die Stützrollen 23 dienen
dazu, die Pipeline 1 beim Vortrieb zu stützen. Stützrollen
können
an verschiedenen Orten am Boden 17 des Rohrgrabens 18 verwendet
werden. In der Figur ist aus Gründen
der Übersichtlichkeit
exemplarisch nur eine einzige Stützrolle 23 eingezeichnet.
Das Ende der Pipeline 1 ist mit einem Kunststoffdeckel 24 abgedichtet.
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2 zeigt
eine andere Baustelle in einer vertikalen Schnittansicht, bei welcher
eine alternative Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
eingesetzt wird, um eine Pipeline 1 zu verlegen. Zusätzlich zu
den in 1 dargestellten und oben beschriebenen Merkmalen
erkennt man in 2 die Rohrsohle 17.
Die Rohrsohle 17 entspricht dem Boden des Grabens 18.
Weiter ist in 2 zu erkennen, dass die Laser-Orbitalschweißstation 7 nicht
wie im Falle der 1 in der Startbaugrube 3 aufgestellt
ist, sondern oberirdisch in einem Vorbereitungsbereich 20 auf
der Geländeoberfläche 2.
Der Vorbereitungsbereich 20 befindet sich in der 2 rechts
von dem Beginn des Rohrgrabens 18. Zwischen dem Vorbereitungsbereich 20 und
dem Beginn des Rohrgrabens 18 befindet sich eine schiefe
Ebene 25 mit einer jener des Rohrgrabens 18 entsprechenden
Breite. Die schiefe Ebene 25 verbindet die Geländeoberfläche 2 mit
der Rohrsohle 17, also mit dem Boden des Rohrgrabens 18.
In der in 2 gezeigten Situation befindet
sich ein Rohrabschnitt 6 im Bereich der schiefen Ebene 25.
In 2 ist die Geländeoberfläche 2 im
Bereich des Vorbereitungsbereich auf einem anderen Niveau als im
Bereich des Rohrgrabens 18. Dies ist jedoch für die Erfindung
unmaßgeblich.
Die schiefe Ebene zur Verbindung der Geländeoberfläche 2 mit der Rohrsohle 17 ist
bei einer unterirdisch zu verlegenden Pipeline in jedem Falle erforderlich, wenn
die Schweißstation
auf Niveau der Geländeoberfläche 2 aufgebaut
wird.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in 1.
Zu erkennen ist das Haufwerk 19 rechts und links der Rohrleitungstrasse 4, wobei
die Rohrleitungstrasse 4 in der Darstellung der 3 senkrecht
zur Zeichenebene steht. Das Haufwerk 19 besteht aus dem
Fördergut.
Das Fördergut besteht
im wesentlichen aus dem Oberboden, der auf einem Haufen gelagert
wird, und dem sonstigen Aushub, der separat davon gelagert werden
muss. Beispielsweise kann der Oberboden auf dem in der Figur linken
Haufwerk 19 und der sonstige Aushub auf dem in der Figur
rechten Haufwerk 19 gelagert werden. In 3 ist
weiter ein Wasserniveau 27 eingezeichnet. Ferner ist die
Stützrolle 23 in
Draufsicht von vorne schematisch zu erkennen.
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Nachfolgend
wird das erfindungsgemäße Verfahren
zum Verlegen einer Rohleitung anhand der 1 bis 3 erläutert.
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Eine
erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei der die Schweißstation
in einer Baugrube untergebracht wird, ist nachstehend anhand von 1 erläutert. Zum
Verlegen einer Rohrleitung 1 bestehend aus mehreren einzelnen Rohrabschnitten 6 wird
zunächst
die Startbaugrube 3 ausgehoben. Zum Ausheben der Startbaugrube 3 können im
Rahmen der Erfindung alle gängigen
Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel kann
zum Ausheben des Oberbodens ein Bagger verwendet werden.
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Die
Startbaugrube 3 wird so ausgehoben, dass deren Ausdehnung
in Richtung der Rohrleitungstrasse 4 im wesentlichen die
Länge eines
Rohrabschnitts 6 zuzüglich
der Länge
der Laser-Orbitalschweißstation 7 aufweist.
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In
einem weiteren Schritt wird im Abstand 12 von der Startbaugrube 3 eine
erste Vortriebsbaugrube 13 auf ähnliche Weise wie die Startbaugrube 3 ausgehoben.
In beiden Fällen
wird das Haufwerk 19 rechts und links neben den Baugruben 3, 13 auf
der Geländeoberfläche 2 gelagert,
wobei der Oberboden separat von dem sonstigen Aushub gelagert wird. Außerdem wird
zwischen der Startbaugrube 3 und der Vortriebsbaugrube 13 der
Graben 18 ausgehoben. Zum Ausheben des Grabens 18 ist
im Rahmen der Erfindung prinzipiell jedes bekannte Verfahren geeignet.
Es wird zwischen allen Baugruben 3, 13 entlang
der Rohrleitungstrasse 4 ein zusammenhängender Graben 18 ausgehoben.
Im Rahmen der Erfindung kommt es nicht auf die Reihenfolge an, in
der die Baugruben bzw. der Graben ausgehoben werden.
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Im
nächsten
Schritt wird die Laser-Orbitalschweißstation 7 in der
Startbaugrube 3 installiert. Außerdem wird in der Startbaugrube 3 sowie
in jeder Vortriebsbaugrube 13 ein Rohrpusher eingebaut.
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Die
Baustelle ist nun zur Aufnahme der Rohrabschnitte bereit. Dazu wird
ein erster Rohrabschnitt 6 in die Startbaugrube 3 herabgelassen.
Dort wird der Rohrabschnitt 6 mit den Backen 9 des
Rohrpushers 8 umgriffen und über in den Figuren nicht näher dargestellte
Hydraulikzylinder in den Graben 18 entlang der Rohrleitungstrasse 4 in
Richtung der ersten Vortriebsbaugrube 13 vorgetrieben.
Der Vortrieb des ersten Rohrabschnitts 6 erfolgt in etwa
soweit, bis sich das hintere Ende des Rohrabschnitts 6 im
Bereich der Schweißstation 7 befindet.
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Anschließend wird
ein weiterer Rohrabschnitt 6 in die Startbaugrube 3 herabgelassen,
bis er horizontal ausgerichtet und an den ersten Rohrabschnitt 6 in
Richtung der Rohrleitungstrasse 4 anschließend angeordnet
ist. In der Laser-Orbitalschweißstation 7 werden
dann die Enden der beiden Rohrabschnitte 6 in einem einzigen
Arbeitsgang miteinander verschweißt. Wie in den Figuren nicht
näher dargestellt,
wird in der Laser-Orbitalschweißstation 7 ferner
eine Qualitätskontrolle
der Schweißverbindung
zwischen den Rohrabschnitten 6 mittels Ultraschall- oder Röntgenanalyse
vorgenommen. Erforderlichenfalls wird die Schweißstelle nachgebessert.
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Wie
ebenfalls in den Figuren nicht näher
dargestellt, wird in der Laser-Orbitalschweißstation 7 außerdem ein
Korrosionsschutz auf die Schweißverbindung
aufgebracht. Geeignet sind für
den Korrosionsschutz eine Bitumenumhüllung, eine Sinterung, eine Zementumhüllung oder
auch eine Laminierung.
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Als
Ergebnis dieses Verfahrensschritts gemäß der Erfindung sind zwei Rohrabschnitte 6 miteinander
zu einem Rohrstrang verbunden. Dieser aus den beiden Rohrabschnitten 6 zusammengesetzte
Rohrstrang wird nun wiederum mit Hilfe des Rohrpushers 8 entlang
der Rohrleitungstrasse 4 in den vorgefertigten Graben 18 vorgetrieben.
Sofern der Rohrstrang eine Länge
aufweist, welche insgesamt betragsmäßig größer ist als der Abstand 12 zwischen
der Startrohrgrube 3 und der Vortriebsbaugrube 13,
wird der Rohrstrang auch von dem Rohrpusher 8 in der Vortriebsbaugrube 13 mit
Hilfe der Backen 9 umgriffen und auch durch diesen Rohrpusher vorgetrieben.
Die gesamte Vortriebskraft, welche auf den aus den beiden Rohrabschnitten 6 bestehenden Rohrstrang
wirkt, entspricht der Summe der Vortriebskräfte der beiden Rohrpusher 8.
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Der
Vortrieb des Rohrstrangs erfolgt wiederum in etwa bis das eine Ende
des Rohrstrangs in etwa bündig
mit einer Längskante
der Startbaugrube 7 ist. Daraufhin wird ein weiterer Rohrabschnitt 6 in die
Startbaugrube 3 herabgelassen und in der Laser-Orbitalschweißstation 7 auf
die oben beschriebene Weise mit dem Rohrstrang verschweißt. Wiederum
wird eine Qualitätskontrolle
mit Ultraschall oder Röntgen
durchgeführt
und ein Korrosionsschutz auf die Schweißverbindung aufgetragen. Auch
nach Fertigstellung dieser Schweißverbindung wird der nunmehr
aus drei Rohrabschnitten 6 bestehende Rohrstrang mit Hilfe
der Rohrpusher 8 entlang der Rohrleitungstrasse 4 in
den Graben 18 vorgetrieben. Wenn die Gesamtlänge des
Rohrstrangs aus den drei Rohrabschnitten 6 dafür ausreichend
ist, wird der Rohrstrang nunmehr auch durch den in der zweiten Vortriebsbaugrube 13 vorhandenen
Rohrpusher 8 umgriffen und vorgetrieben. In diesem Falle
tragen sowohl der Rohrpusher 8 in der Startbaugrube 3,
als auch der Rohrpusher 8 in der ersten Vortriebsbaugrube 13,
als auch der Rohrpusher 8 in der zweiten Vortriebsbaugrube 13 zum
Vortrieb des Rohrstrangs 3 bei.
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Der
Schweißvorgang
in der Laser-Orbitalschweißstation 7 inklusive
Qualitätssicherung
und nachlaufender Umhüllung
bzw. Erstellung eines Korrosionsschutzes kann in einer Taktzeit
von etwa zehn Minuten in einem einzigen Arbeitsgang vorgenommen
werden. Im Unterschied dazu sind bei konventionellen Schweißverfahren
auf Basis von MAG- Schweißen (Metall-Aktivgas-Schweißen) üblicherweise
mehrere Arbeitsgänge
erforderlich, welche bei dem weiter oben geschilderten herkömmlichen
Verfahren zum Verlegen von Pipelines in fünf bis sechs separaten, entlang
der Rohrleitungstrasse 4 hintereinander aufgestellten Schweißstationen durchgeführt werden
müssen.
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Das
Laser-Orbitalschweißverfahren
ist also besonders gut zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet, da es mit einem kompakten Gerät durchgeführt werden kann, welches in die
Startbaugrube eingebaut werden kann.
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Auf
die beschriebene Weise wird eine gewünschte Anzahl von Rohrabschnitten 6 zum
Bau der gesamten Pipeline eingebaut. Hierzu ist mit großem Vorteil
nur an isolierten, in Abständen 12 zueinander
angeordneten Baugruben 3, 13 ein minimaler Bodenaushub
zusätzlich
zu dem Rohrgraben 18 erforderlich, so dass die Umwelt und/oder
landwirtschaftliche Produktionsflächen weitestgehend geschont
werden. Entlang der gesamten Länge
der Rohrleitungstrasse 4 muß lediglich ein schlitzartiger Rohrgraben 18 ausgehoben
werden. Eine weitere Entlastung der Umwelt ergibt sich durch den
Wegfall eines sehr breiten Arbeitsstreifens um die Rohrleitungstrasse 4 herum.
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Der
Arbeitsstreifen kann wegfallen, da durch den Einsatz des Laser-Orbitalschweißgerätes 7 in der
Startbaugrube 3 eine Verschweißung der Rohrabschnitte 6 entlang
des Grabens 18 entfällt.
Stattdessen erfolgt das Schweißen
zentral ausschließlich in
der Startbaugrube 3, wobei jeweils sukzessive einzelne
Rohrabschnitte 6 an den bereits im Graben 18 vorhandenen
Rohrstrang angeschweißt
werden. Der Einsatz des Laser-Orbitalschweißgerätes 7 ermöglicht hierbei
extrem geringe Taktzeiten von ca. zehn Minuten für den Schweißvorgang.
Das Zusammenwirkung einer Vielzahl von in Vortriebsbaugruben 13 installierten
Rohrpushern 8 ermöglicht
den Vortrieb des Rohrstrangs in den Graben 18 auch über mehrere
Kilometer. Besonders vorteilhaft ist, dass die Schweißstation 7 fest
in der Startbaugrube 3 verbleibt, wobei Schweißvorgänge in dieser
Startbaugrube 3 oder in mehreren Gruben – durchgeführt werden.
Auch eine Materialanlieferung und/oder Lagerung, insbesondere von
Rohrabschnitten 6, wird ausschließlich in der Umgebung der Startbaugrube 3 durchgeführt. Die
Umwelt und/oder landwirtschaftliche Produktionsflächen werden
durch diese Maßnahme
weitestgehend geschont.
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Auf
diese Weise ist gemäß der Erfindung
ein erstes Verfahren zum Verlegen einer aus einer Vielzahl von separaten
Rohrabschnitten zusammengesetzten Rohrleitung entlang einer Rohrleitungstrasse 4 vorgeschlagen,
welches minimalen Bodenaushub und minimale Oberflächenbenutzung
sicherstellt, und geeignet ist, Pipelines über mehrere Kilometer herzustellen
und vorzutreiben.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführung
des Verfahrens nach der Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang
mit der 2 erläutert. Abweichend von der Situation
gemäß 1 entfällt hier
das Ausheben einer Startbaugrube. Stattdessen werden der erste Rohrpusher 8 und
die Schweißstation 7 außerhalb
des Grabens 18 oberirdisch in einem Vorbereitungsbereich 20 auf
der Geländeoberfläche 2 aufgestellt.
Ferner wird ein Zuleitungsgraben, dessen Grund eine schiefe Ebene 25 aufweist,
ausgehoben. Der Grund des Zuleitungsgrabens hat im Vorbereitungsbereich 20 das
Niveau der Geländeoberfläche 2 und
verläuft
entlang der schiefen Ebene 25 in zunehmender Tiefe bis
auf das Niveau des Bodens 17 des Rohrgrabens 18.
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Nachdem
der Zuleitungsgraben mit den beschriebenen Parametern ausgehoben
worden ist, werden oberirdisch in der Schweißstation zwei Rohrleitungsabschnitte 6 in
der oberirdisch angeordneten Schweißstation 7 miteinander
zu einem Rohrleitungsstrang verschweißt. Anschließend wird
dieser aus zwei Rohrleitungsabschnitten 6 bestehende Rohrleitungsstrang
mit Hilfe des Rohrpushers 8 über die schiefe Ebene des Zuleitungsgrabens
in den Rohrgraben 18 vorgetrieben. Aufgrund der Elastizität des Rohrleitungsstranges
ist dies möglich.
Der Vortrieb des Rohrleitungsstranges wird gestoppt, sobald das
hintere Ende des hinteren Rohrleitungsabschnittes 6 innerhalb
der Schweißstation 7 angelangt
ist.
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In
diesem Stadium wird ein weiterer Rohrleitungsabschnitt 6 von
hinten (also in der Figur rechts) in die Schweißstation 7 eingeführt und
mit dem Rohrleitungsstrang ausgerichtet. Anschließend wird
der weitere Rohrleitungsabschnitt 6 mit dem Rohrleitungsstrang
verschweißt.
Außerdem
werden oberirdisch – innerhalb
oder außerhalb
der Schweißstation 7 – die Qualitätskontrolle
und die Korrosionsschutzmaßnahmen
vorgenommen. Der auf diese weise verlängerte Rohrleitungsstrang wird
anschließend
mit dem Rohrpusher 8 über
die schiefe Ebene 25 des Zuleitungsgrabens in den Rohrgraben
vorgetrieben. Der Vorschubmechanismus entspricht dem in Zusammenhang
mit 1 erläuterten.
Bei dieser Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung erfolgt das Schweißen somit
ebenfalls zentral ausschließlich
in dem stationären
Vorbereitungsbereich 20. Jedoch ist abweichend von der
Situation gemäß 1 die
Schweißstation
oberirdisch aufgebaut.
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Sowohl
bei der Verfahrensvariante gemäß 1 als
auch bei jener gemäß 2 können erfindungsgemäß die folgenden
Maßnahmen
zur Erleichterung/Verbesserung des Vortriebs eingesetzt werden.
Zur Erreichung einer seitlichen Führung könne im Rohrgraben 18 seitliche
Führungsrollen 22 installiert
werden, welche dazu dienen, daß der
Rohrstrang seitlich nicht in Berührung
mit der Seitenwand des Rohrgrabens 18 gerät, sondern
unter Minimierung der Reibung von den seitlichen Führungsrollen 22 geführt wird.
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Ferner
können
am Boden 17 des Rohrleitungsgrabens 18 in geeignet
gewählten
Abständen Stützrollen 23 eingebaut
werden, welche den Rohrleitungsstrang beim Vortrieb in vertikaler
Richtung stützen
und einen direkten Abrieb des Rohrleitungsstrangs am Boden 17 des
Rohrgrabens 18 verhindern.
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Schließlich kann
alternativ oder zusätzlich
zu den oben erläuterten
Maßnahmen
zur Erleichterung des Vortriebs der Graben 18 geflutet
werden. Aufgrund des Auftriebs des Rohrleitungsstranges und wegen
der Schmierung durch das Flutungswasser verringert sich hierdurch
der Widerstand beim Vortrieb beträchtlich. Um zu verhindern,
daß beim
Fluten des Grabens 18 die Startbaugrube und/oder die Vortriebsbaugruben
ebenfalls geflutet werden, sind die ringförmigen Dichtungen um den Rohrstrang
vorgesehen.
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- 1
- Pipeline
- 2
- Geländeoberfläche
- 3
- Startbaugrube
- 4
- Rohrleitungstrasse
- 5
- Längsausdehnung
- 6
- Rohrabschnitt
- 7
- Laser-Orbitalschweißstation
- 8
- Rohrpusher
- 9
- Backen
- 10
- Gestänge
- 11
- Widerlager
- 12
- Abstand
- 13
- Vortriebsbaugrube
- 14
- Rückwand
- 15
- Schlitz
- 16
- Schweißstelle
- 17
- Rohrsohle
- 18
- Graben
- 19
- Haufwerk
- 20
- Vorbereitungsbereich
- 21
- ringförmige Dichtung
- 22
- seitliche
Führungsrolle
- 23
- Stützrolle
- 24
- Kunststoffdeckel
- 25
- schiefe
Ebene
- 26
- Wasserniveau