Rohrvortriebsverfahren

Transkript

1 Fakultät Bauingenieurwesen, Institut Stadtbauwesen und Straßenbau, FB Stadtbauwesen und Stadttechnik Rohrvortriebsverfahren Dr.-Ing. Torsten Schmidt

2 Gliederung Vorlesung Vorlesung 3: Erneuerung in geschlossener Bauweise 1. Berstverfahren 2. Vortriebsverfahren TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 2

3 2. Kanalsanierungsverfahren Verfahren TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 3

4 2. Kanalsanierungsverfahren Anwendung der Verfahren Verteilung der Sanierungsverfahren [DWA; 2011] TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 4

5 2. Kanalsanierungsverfahren Erneuerung TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 5

6 Erneuerung in geschlossener Bauweise Erneuerung in geschlossener Bauweise TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 6

7 1. Berstverfahren Berstverfahren - Unterscheidung zwischen: - Statischer Krafteinleitung (Winde zieht statischen Berstkopf) - Dynamischer Krafteinleitung (Winde zieht dynamischen hydraulisch oder pneumatisch getriebenen Berstkopf) Voraussetzungen für den Einsatz des Berstverfahrens: - kreisförmige Rohrquerschnitte - spröde Rohrwerkstoffe (ansonsten Schneiden möglich) - verdichtungsfähiger Boden - geradlinige Haltung Einbau der neuen Leitung unmittelbar hinter dem Verdrängungskörper - durch Einziehen eines PE-HD Rohrstranges - Einziehen von Kurzrohren - Einschieben von Kurzrohren TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 7

8 1. Berstverfahren Berstverfahren TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 8

9 1. Berstverfahren Berstverfahren - Animation TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Film! Folie 9

10 1. Berstverfahren Schneidverfahren für nichtspröde Materialien - anstelle des Berstkopfes tritt eine Schnittvorrichtung (Schneidräder, Messer) - Altrohr wird längs aufgeschnitten und auseinandergedrückt - Neurohr wird analog zum Berstlining nachgezogen oder geschoben Neurohr PE-HD Altrohr Schneidräder Messer Expander Altrohr geschnitten TU Dresden Film! Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 10

11 1. Berstverfahren Berstverfahren - DWA-M 143 T.15 Ern.von AW-leitungen u. -kanälen durch Berstverfahren - Einsatzgrenzen des dynamischen Berstverfahrens ergeben sich aus: - Werkstoff, Schäden und DN des zu erneuernden Kanals - Auswirkungen auf die Umgebung (benachbarte Rohre) - Kanäle aus Steinzeug, Beton, Grauguß, Asbestzement und Kunststoff - Nennweitenbereich DN 75 bis DN 1200 (Aufweitung gegenüber Altrohr auf das bis zu 1,4-fache) - Haltungslängen bis 150 m - Probleme bilden: - größere Lageabweichungen (Versatz, Unterbogen) - Verbleiben des Altrohres im Boden (Umweltgefahr, Beschädigung des Neurohres) - Mindestabstand zu anderen Rohren einhalten (mind. >3 x Aufweitmaß) TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 11

12 1. Berstverfahren Kaliberbersten (TIP-Verfahren Tight In Place) - Sonderform des Berstverfahrens: Altrohr wird nicht zerstört, sondern nur zurechtgedrückt - Beschädigungen am Neurohr durch Scherben sowie schlechte Bettungsverhältnisse werden vermieden sorgfältige Kalibrierung des Altrohres nötig Film! TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 12

13 Vortriebsverfahren TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 13

14 Vortriebsverfahren Unterirdischer Einbau von vorgefertigten Rohren beliebiger Querschnitte, bei dem durch Verdrängen, Rammen, Bohren, Pressen oder durch Abbau im Boden ein Hohlraum geschaffen wird, in den die Rohre eingezogen, eingeschoben oder eingepresst werden. - Sonderform: Überfahren und Verdrängen bestehender Kanäle - allgemeiner Verfahrensablauf: Von einem Startschacht oder einer Startbaugrube aus werden Manteloder Produktrohre mit Hilfe von dynamischer (Rammung) oder statischer Energie (Pressung) durch den Baugrund bis zu einem Zielschacht oder einer Zielbaugrube vorgetrieben TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 14

15 Bergmännischer Stollenvortrieb - aus Startbaugrube werden Ausbaubögen aus Rundstahl oder speziellen Stahlprofilen in Stollenquerschnitt gestellt - Zwischenraum wird durch aufgelegten Verzug aus Holzdielen gesichert - Boden an Ortsbrust wird von Hand abgebaut - Startbaugrube kann außerhalb der eigentlichen Kanaltrasse liegen, Verwendung von Querstollen, Vermeidung von Verkehrsprobleme TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 15

16 Schildvortrieb mit Tübbingauskleidung Ein stählerner Mantel wird in das nicht standfeste Gebirge mit Pressen oder Spindeln geschoben. Im Schutze dieses Mantels wird in dessem vorderen Bereich der Boden abgebaut. Die hintere Verlängerung des Mantels, auch Schildschwanz genannt, überlappt die schon errichtete Stollenauskleidung, so daß unter seiner Bedeckung die Stollenauskleidung entsprechend dem Vorschub in kurzen Abständen weitergebaut werden kann. (Patentanmeldung von Brunel vor 160 Jahren) TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 16

17 Schildvortrieb mit Tübbingauskleidung Schilde werden je nach Abbaumethode an der Ortsbrust unterteilt in: - Handschilde - mechanisch teilflächig abbauende Schilde - mechanisch vollflächig abbauende Schilde TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 17

18 Tübbingauskleidung - vorgefertigten Auskleidungselemente aus Beton, Gußeisen oder Stahl - werden im Schutze des Schildes zu Ringen zusammengesetzt - benachbarte Ringe sind i.d.r. durch Nut und Feder sowie Montageverschraubung verbunden - Tübbingfugen gegen Grundwasser abdichten - Hohlraum zwischen Tübbing und Tunnel durch spezielle Öffnungen in den Elementen mit Zementsuspension verpressen TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 18

19 Bemannt arbeitender Rohrvortrieb - Funktionsteile beim hydraulischen Rohrvortrieb: - 2 Varianten: - Schneidschuh oder Schild - Vortriebselement bzw. Vortriebsrohr - Zwischenpressstation - Hauptpressstation Einphasiger Vortrieb: Produktenrohrleitung wird in einem Arbeitsgang unmittelbar dem Schneidschuh folgend vorgetrieben Vortrieb in zwei Phasen: Einbau der Produktenrohrleitung durch Einschieben oder Einziehen in den im Baugrund verbleibenden Schutzrohrstrang, Ringraum wird verfüllt TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 19

20 Bemannt arbeitender Rohrvortrieb TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 20

21 Unbemannt arbeitender Rohrvortrieb - Überfahren - im englischen Sprachgebrauch pipe replacing, pipe eating oder crush lining genannt - defekter, nichtbegehbare Kanal wird mit Hilfe eines unbemannt arbeitenden Rohrvortriebes < DN 1200 überfahren, zerstört und abgefördert und gleichzeitig der neue Kanal mit gleicher oder auch größerer Nennweite in der gleichen Linienführung erstellt - Bohrkopf ist mit Abbauwerkzeugen zum Abfräsen und mit einem Brecher oder Bohrhammer ausgestattet, um Rohrbruchstücke so zu zerkleinern, dass sie für Schnecken- oder hydraulische Förderung geeignet sind TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 21

22 Unbemannt arbeitender Rohrvortrieb TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 22

23 Unbemannt arbeitender Rohrvortrieb Animation! TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 23

24 Unbemannt arbeitender Rohrvortrieb - Microtunnelling - Microtunnelling ist der generelle Begriff für ferngesteuerte Tunnelbohrsysteme, wobei der Boden durch einen Schneidkopf zerkleinert und durch das Vortriebsrohr (in der Regel mit Hilfe einer Stützflüssigkeit) entfernt wird - Microtunnelling wird häufig dort eingesetzt, wo Oberflächenstörungen vermieden werden müssen - durch Lasersteuerung sehr präzise - Tunnelbohrmaschinen bestehen in der Regel aus einem Schild mit Schneidkopf und einem Abraumtransportsystem - im Startschacht drücken Hydraulikpressen Vortriebsrohre und die Maschine ca. 2 m vorwärts, bis ein neuer Tübbing eingebaut wird TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 24

25 Unbemannt arbeitender Rohrvortrieb - Microtunnelling Rohre für Stützflüssigkeit Tank für Stützflüssigkeit Schneidkopf Schild Vortriebssystem mit Stützflüssigkeit Pumpe Pressvorrichtung TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 25

26 Unbemannt arbeitender Rohrvortrieb - Microtunnelling TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 26

27 Unbemannt arbeitender Rohrvortrieb - Microtunnelling Film! TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 27

28 Spülbohrverfahren - Einbringen einer neuen Leitung in eine Bohrung, die durch Stützflüssigkeit stabilisiert wird - bestehende Leitung wird mit einem Pilotbohrkopf an einem Gestänge von einer Startgrube her durchfahren - im Zielschacht wird Pilotbohrkopf durch einen Aufweitkopf ersetzt, die neue Leitung angekoppelt und das Gestänge mitsamt der neuen Leitung drehend zurückgezogen - beim Zurückziehen wird altes Rohr zerstört - Installation von Rohren und Kabeln bis zu einem Durchmesser von 1200 mm und einer Länge von 1,5 km TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 28

29 Spülbohrverfahren Bohrgestänge Bohrgerät Bohrpfad existierende Leitungen Zielschacht Pilotbohrung Rohrtrommel Bohrgerät Aufweitkopf an Bohrgestänge Produktrohr Rückziehung und Einbringung des Produktrohrs TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 29

30 Spülbohrverfahren - Animation TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 30 Film! Animation!

31 Rammverfahren - einfache Technik, bei der Stahlrohre von Zielschacht zu Startschacht getrieben werden - bis zu 2 m Durchmesser und über 70m Länge realisierbar - mit Druckluft oder hydraulischen Pressen werden Einzelrohre zusammengeschweißt und vorgetrieben - nach Erreichen des Zielschachtes wird das Erdreich aus den Stahlrohren entfernt, entweder durch Ausblasen, Ausspülen, Minibagger oder anderen Verfahren Rammvorgang Entfernung des Bodens TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 31

32 Rammverfahren - Animation Source: TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 32 Film!

33 Erdhammer, Erdrakete - mit einem pneumatischen Verdrängungshammer wird ein unterirdischer Hohlraum aufgefahren - muffenlose Kurz- oder Langrohre bis DN 200 aus Kunststoff (PE, PVC oder PE-X) und aus Metall (z. B. St) oder Kabel jeglicher Art können auf Bohrlängen bis 40 m sofort oder nachträglich eingezogen werden - bei mehrfachem Durchfahren sind Durchmesser bis DN 250 mm möglich - zu durchörternder Baugrund muss ausreichend verdrängungsfähig sein - Bodenverdrängungshammer liegt auf einjustierbarer Lafette, Ziel wird mittels Peiloptik anvisiert und die Maschine in Höhe und Seite ausgerichtet - bei Bodenverdrängungshämmern erfolgt der Vortrieb durch einen mittels Druckluft (normaler Baustellenkompressor) angetriebenen Kolben - hauptsächlich eingesetzt zur Durchörterung von Dämmen und anderen kurzen Strecken TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 33

34 Erdhammer, Erdrakete Film! TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 34

35 Vielen Dank. Dr.-Ing. Torsten Schmidt Institut für Stadtbauwesen und Straßenbau Fachbereich Stadtbauwesen und Stadttechnik Nürnberger Str. 31a, 5.OG 0351 / torsten.schmidt@tu-dresden.de Zertifizierter Kanalsanierungsberater der DWA TU Dresden Erneuerung in geschlossener Bauweise Folie 35