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Title:
TRENCHLESS PIPE LAYING METHOD AND DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/061836
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the trenchless underground laying of pipes. According to said method, a shield tunnel boring machine and then subsequently pipes (3) are driven through the ground (1) starting from a starting shaft. The shield tunnel boring machine produces a borehole (2) whose diameter is slightly greater than the outer diameter of the pipes. The annular space (4) between the borehole wall and the pipes thereby obtained is filled with a supporting and lubricating agent. During advance, a continuous and periodical examination of the composition of the ground is carried out in the area of the shield tunnel boring machine or the first pipe following the shield tunnel boring machine or the first lubricating point. Depending on the result of the examination, the ground in the examined area is sealed off and/or solidified by a sealing and/or solidifying agent and/or the composition of the supporting and lubricating agent is adjusted.

Inventors:
STEIN DIETRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/012954
Publication Date:
July 07, 2005
Filing Date:
November 11, 2004
Export Citation:
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Assignee:
STEIN & PARTNER GMBH PROF DR I (DE)
STEIN DIETRICH (DE)
International Classes:
E21B7/20; E21C39/00; (IPC1-7): E21B7/20; E21C39/00
Foreign References:
DE19817000A11998-10-29
DE19913016A11999-10-21
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING MEINIG & PARTNER GBR (Berlin, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur grabenlosen Verlegung von Rohrlei tungen unterhalb des Erdbodens, bei dem von ei nem Startschacht aus eine Schildmaschine und dieser nachfolgend Rohre (3) durch das Erdreich (1) getrieben werden, wobei die Schildmaschine ein Bohrloch (2) erzeugt, dessen Durchmesser ge ringfügig größer als der Außendurchmesser der Rohre (3) ist und wobei der zwischen der Bohr lochwandung und den Rohren (3) bestehende Ring raum (4). mit einem Stützund Schmiermittel ge füllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Vortriebs zumindest im Bereich der Schildmaschine oder des ersten der Schildma schine folgenden Rohres (3) oder der ersten Schmierstation eine kontinuierliche oder perio dische Untersuchung der Beschaffenheit des Erd reichs (1) durchgeführt wird und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Untersuchung das Erdreich (1) im untersuchten Bereich durch ein Abdich tungsund/oder Verfestigungsmedium abgedichtet und/oder verfestigt wird und/oder die Zusammen setzung des Stützund Schmiermittels einge stellt wird.
2. 1 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass mittels eines Prüfmediums die Dicht heit oder Durchlässigkeit der Bohrlochwand ge prüft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass der Mengenverlust oder Druckverlust des verwendeten Prüfmediums ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass als Prüfmedium das Stützund Schmiermittel mit vorbestimmter Zu sammensetzung verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass als Stützund Schmiermittel Wasser oder eine Bentonitsuspensi on oder eine BentonitPolymerSuspension verwen det wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung und/oder Verfestigung des Erdreichs (1) ein Ab dichtungsund/oder Verfestigungsmedium in das Erdreich eingedrückt wird und in diesem in einen gelartigen oder festen Zustand übergeht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass als Abdichtungsund/oder Verfesti gungsmedium ein Zweioder Mehrkomponentenmedium verwendet, das in zwei oder mehr aufeinander folgenden Phasen injiziert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, dass die Untersuchung und gegebenenfalls Abdichtung und/oder Verfestigung und/oder Einstellung der Zusammensetzung des Stützund Schmiermittels im Abstand einiger Rohrlängen wiederholt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass im Bereich der Schildmaschine o der in einem der vorderen Rohre (3) eine erste Prüfund Injektionseinrichtung für das Stütz und Schmiermittel sowie das Abdichtungsund Verfestigungsmedium vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, dass getrennte Leitungen (7, 11) für die Zuführung des Stützund Schmiermittels ei nerseits und des Abdichtungsund/oder Verfesti gungsmediums oder von zusätzlich für das Stütz und Schmiermittel andererseits zu der Prüfund Injektionseinrichtung vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass in der Leitung (11) für die Zu führung des Abdichtungsund/oder Verfestigungs mediums eine steuerbare Mischeinheit (13) für die Einstellung der rheologischen Eigenschaften des Abdichtungsund/oder Verfestigungsmediums vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfund Injektions einrichtung in den Ringraum (4) mündende Öffnun gen (6) aufweist, die jeweils mit einer oder mit beiden Zuführungsleitungen (7,11) verbindbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei den Ringraum (4) in Rohrlängsrichtung begrenzende Absperrelemente (14) zwischen der Bohrlochwan dung einerseits und dem Rohrstrang andererseits vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Absperrelemente (14) in radi aler Richtung pneumatisch oder hydraulisch ex pandierbar sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenseitige Abstand der Absperrelemente (14) in Längsrichtung verän 'derbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, dass ein erstes Absperrelement (14) im Bereich der Schildmaschine oder einem der vorde ren Rohre (3) oder der ersten Schmierstation mit dieser/diesem bewegbar und ein zweites Absperr element im Bereich des Startschachts fest ange ordnet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, dass ein drittes Absperrelement (14) etwa eine Rohrlänge hinter dem ersten Absperr element (14) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeord net und zur Erzielung gleichmäßiger Druckver hältnisse im Ringraum (4) individuelle gesteuert und aktiviert werden können..
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Prüf und Injektionseinrichtung im Rohrstrang mehrere Rohrlängen hinter der ersten Prüfund Injekti onseinrichtung vorgesehen ist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zur grabenlosen Verlegung von Rohrleitungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Ober- begriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Verlegung von Ver-und Entsorgungsleitungen, vor allem im innerstädtischen Bereich, haben die technischen und wirtschaftlichen Forderungen resul- tierend aus dem Vorhandensein sensibler Lebensräume, dichter Leitungsnetze und viel befahrener Verkehrswe- ge dazu geführt, dass die geschlossene Bauweise ge- genüber der offenen Bauweise immer mehr an Bedeutung gewinnt. Zu den wichtigsten diesbezüglichen Bauver- fahren für die grabenlos Verlegung von Abwasserkanä- len, Wasserleitungen, Schutz-und Mantelrohren, Lei- tungskanälen und Leitungsgängen zählt der Rohrvor- trieb.

Bei diesem Verfahren werden von einer Startgrube aus mit Hilfe einer Hauptpressstation unter Zuhilfenahme von Zwischenpressstationen Vortriebsrohre durch den Baugrund bis in eine Zielgrube vorgetrieben. Der Vor- trieb in gerader oder gekrümmter Linienführung wird dabei durch eine steuerbare Schildmaschine ermög- licht, die dem ersten Rohr vorgeschaltet ist. Das Ge- stein wird an der Ortsbrust mechanisch teilflächig oder vollflächig abgebaut und durch den vorgetriebe- nen Rohrstrang nach über Tage abgefördert. In Abhän- gigkeit des Außendurchmessers kommen im Werk vorge- fertigte Vortriebsrohre in der Regel mit Kreisring- querschnitt 1200 < DN/ID < 3000 oder in einer Feld- fabrik vor Ort hergestellte Vortriebsrohre mit noch größerer Nennweite zur Anwendung.

Das Einpressen von Schildmaschine und Rohrstrang er- folgt mit Hilfe der von der Pressstation erzeugten Vortriebskraft. Sie dient zur Überwindung des Ein- dringwiderstandes des Bohrkopfs in den anstehenden Baugrund und der Reibungswiderstände entlang der Man- telfläche der Schildmaschine sowie des nachfolgenden Rohrstranges im Boden (Mantelreibung). Um den Vor- trieb in vertikaler und horizontaler Richtung steuern zu können, ist das Maß des von der Vortriebsmaschine erzeugten Bohrloches geringfügig größer als der Au- ßendurchmesser der Vortriebsrohre, so dass diese in- nerhalb des Bohrloches gegeneinander abgewinkelt wer- den können und somit die gelenkig miteinander zu ei- nem Rohrstrang verbundenen Rohre den von der Schild- maschine erzwungenen Richtungsänderungen ohne bzw. nur mit geringen Zwängungen folgen können. Das Maß, um welches der Bohrlochradius den Rohraußenradius ü- bertrifft, wird als Ringspalt (bzw. bei räumlicher Betrachtungsweise als Ringraum) bezeichnet. Der Ring- raum wird im Allgemeinen, insbesondere bei Vortrieben

im nichtstandfesten Lockergestein mit einem sogenann- ten Stütz-und Gleitmittel gefüllt, das einerseits den Boden gegen das Hineinfallen in den Ringraum ab- stützt und zusätzlich aufgrund seiner reibungsmin- dernden Wirkung zwischen Boden und Rohraußenfläche die erforderlichen Vortriebskräfte reduziert. Zu die- sem Zweck steht das Stütz-und Gleitmittel unter ei- nem Druck, dessen Höhe insbesondere vom horizontalen und vertikalen Erd-bzw. Gebirgsdruck, dem Grundwas- serdruck, der Durchlässigkeit des Bodens, den Ring- raumabmessungen sowie den rheologischen Eigenschaften des Stütz-und Gleitmittels abhängig ist.

Ein häufig in der Praxis auftretendes Problem stellen über ein vertretbares Maß hinausgehende Stütz-und Gleitmittelverluste und Druckabfälle dar mit erhebli- chen Folgen für den weiteren Verlauf der Vortriebsar- beiten bis hin zum Vortriebsstillstand und zu unzu- lässigen Belastungen der Rohre.

Bei der Schmierung und Stützung des Ringraumes werden heute flüssige, feststofffreie und feststoffhaltige Flüssigkeiten (sog. Spülungen) eingesetzt, insbeson- dere Wasser, Bentonit-Spülungen oder Bentonit- Polymer-Spülungen.

Die Stützung wird mit Hilfe einer entsprechenden Druckbeaufschlagung der Spülung realisiert, wobei si- cherzustellen ist, dass der Druck der stützenden Flüssigkeit an jeder beliebigen zu stützenden Stelle größer sein muss als der vom Grundwasser und Baugrund ausgehende Druck.

Im standfesten, grundwasserführenden Baugrund muss der Stützmitteldruck lediglich dem anstehenden Grund- wasserdruck entgegenwirken. Für diesen Anwendungsfall

sind alle vorgenannten Spülmittel geeignet.

Im nichtstandfesten Baugrund muss das jeweils einge- setzte Stützmittel mit dem abzustützenden Boden einen Mechanismus entwickeln, der es ermöglicht, die Diffe- renz aus dem Druck des Stützmittels und des anstehen- den Erd-und/oder Grundwasserdrucks auf das Kornge- rüst des anstehenden Bodens vollständig zu übertra- gen. Für diesen Anwendungsfall sind insbesondere feststoffhaltige Stützmittel, wie z. B. Bentonit- Spülungen und Bentonit-Polymer-Spülungen, die über eine entsprechende Fließgrenze verfügen, geeignet.

Bei Bentonit-Spülungen bzw. Bentonit-Polymer- Spülungen erfolgt die Übertragung der Druckdifferenz auf das Korngerüst zeitunabhängig, wenn sich an der Oberfläche oder bis zu einer gewissen Eindringtiefe im oberflächennahen Bereich der Bohrlochwandung eine Zone ausbildet, deren Durchlässigkeit kleiner ist als die des anstehenden Bodens. In dieser Zone wird der Differenzdruck zwischen der Stützmittelseite und dem zu stützenden Boden in eine effektive, auf das Korn- gerüst wirkende Spannung umgesetzt.

An der Grenzfläche zwischen Boden und Bentonit- Spülung bzw. Betonit-Polymer-Spülung lagert sich ins- besondere bei größerem Stützmitteldruck zusätzlich eine dünne Schicht ab, die aus sich überlagernden Bentonitpartikeln besteht. Diese Schicht-auch als Filterkuchen bezeichnet-dichtet die Grenzfläche der Hohlraumwandung ab und begünstigt so die Übertragung des Stützmitteldruckes auf das Korngerüst.

Die Ausbildung der undurchlässigen Zonen bzw. des Filterkuchens gelingt jedoch nur dann, wenn die in der Bentonit-Spülung bzw. Bentonit-Polymer-Spülung

dispergierten Bentonitpartikel größer sind als die kleinsten Poren im anstehenden Boden beziehungsweise frei vorliegende Polymerpartikel infolge ihrer Beweg- lichkeit und Plastizität noch vorhandene Poren mecha- nisch-physikalisch verstopfen.

Der Einsatzbereich von Bentonitspülungen erstreckt sich deshalb auf grobkörnige, locker bis dicht gela- gerte Sande und Kiese, ungleichförmige und inhomogene Böden mit Wasserdurchlässigkeitsbeiwerten von kf > 10-3 m/s.

Bentonit-Polymer-Spülungen bestehen aus Wasser als Grundstoff, dem Bentonit und Polymere zugegeben wer- den. Sie werden bevorzugt in grobkörnigen Böden mit offenen Strukturen, wie z. B. gleichförmigen Grobkie- sen zur Vermeidung von Ausströmungen und darüber hin- aus in zum Quellen und Verkleben neigenden Tonböden eingesetzt. In der Praxis werden im vorliegenden An- wendungsfall unterschiedlichste Polymerarten einge- setzt. Sie dienen dabei z. B. zur Filtratreduzierüng, als Schutzkolloid und zur Viskositätsregulierung.

Die Probleme der bestehenden Verfahrenstechnik zur Ringspaltstützung und Rohrstrangschmierung sind ge- kennzeichnet durch die folgenden Umstände : a) Die Modifizierung von Stützmitteln mit Hilfe von Additiven und insbesondere Polymeren ist im We- sentlichen von, der Erfahrung der auf der Baustel- le tätigen Fachkräfte abhängig. Es gibt zwar ent- sprechende Regelwerke zum Einsatz von Polymeren, wie z. B. das Merkblatt W 116 der DVGW"Verwendung von Spülungszusätzen in Bohrspülungen bei Bohrar- beiten im Grundwasser"mit entsprechenden Dosie- rungsempfehlungen für die jeweilige Spülungsre-

zeptur ; doch aufgrund der großen Bandbreite an verfügbaren Polymerarten mit unterschiedlichen Wirkungsweisen sind diese eher als allgemeingül- tige Handlungsempfehlungen zu betrachten. Für den spezifischen Anwendungsfall werden daher in der Praxis in der Regel eigene"Experimente"zur I- dentifizierung geeigneter, modifizierter Stütz- mittel durchgeführt beziehungsweise selbst formu- lierte Stützmittel eingesetzt. Hierbei besteht allerdings die Gefahr, dass Kombinationen mehre- rer Polymere zu unerwünschten Reaktionen führen können. b) Die derzeit, eingesetzten automatischen Schmier- systeme injizieren über im Rohrstrang integrierte Schmierstationen kontinuierlich das vorab festge- legte Stütz-und Schmiermittel in den Ringspalt.

Dabei sind Injektionsmittelmengen und-drücke für jede Schmierstation individuell einstellbar. Da jedoch alle Schmierstationen von einem einzigen, im Bereich des Startschachtes installierten Be- hälter oder Mischer aus mit dem Stütz-und Schmiermittel über einen geschlossenen Kreislauf versorgt werden, ist es nicht möglich, entlang der Vortriebstrasse an den einzelnen Schmiersta- tionen auf wechselnde geologische Strukturen mit unterschiedlichen, für den jeweiligen Anwendungs- fall geeigneten Stütz-und Schmiermitteln zu rea- gieren. c) In rolligen, kiesigen Böden besteht darüber hin- aus die Gefahr, dass der aufgefahrene Ringspalt direkt hinter dem Schildschwanz über dem Rohr- strang zusammenbricht. In diesem Fall gibt es keine Möglichkeiten, den Ringspalt wieder herzu- stellen. Diese Situation ist unbedingt zu vermei-

den, da die Mantelreibung sprunghaft ansteigt und bei Erreichen der Pressenkapazität die Gefahr des Festfahrens des Vortriebs besteht.

Zur Reduzierung der Vortriebskräfte bzw. der Mantel- reibung wurde ein Mikrotunnelbauverfahren für den Einsatz unter Grundwasser in stark wasserdurchlässi- gen Böden entwickelt, das unter der Bezeichnung "Stützmembran-Depotbox-System"zur Anwendung kommt.

Dieses Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass mit dem Vortrieb fortschreitend ein in einem Magazin im Nachläufer der Vortriebsmaschine gelagerter endloser Schlauch aus Weich-PVC mit einer Dicke von 0,3 mm ab- gewickelt wird, der die Vortriebsrohre umhüllt. Pa- rallel hierzu wird der Bereich zwischen Schlauch und Vortriebsrohr sowie zwischen Schlauch und anstehendem Boden mit einer Bentonitsuspension verpresst. Als Nachteile dieser Technik, die einer größeren Verbrei- tung entgegenstehen, sind eine sehr aufwendige Kon- struktion von Schildschwanz und Nachläufer, relativ großer Platzbedarf für das Schlauchmagazin sowie die Beschädigungsgefahr für den Schlauch zu nennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah- ren und eine Vorrichtung zur grabenlosen Verlegung von Rohrleitungen unterhalb des Erdbodens, bei denen von einem Startschacht aus eine Schildmaschine und dieser nachfolgend Rohre durch das Erdreich getrieben werden, wobei die Schildmaschine ein Bohrloch er- zeugt, dessen Durchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser der Rohre ist und wobei der zwischen der Bohrlochwandung und den Rohren bestehende Ring- raum mit einem Stütz-'und Schmiermittel gefüllt wird, anzugeben, mit denen plötzlich auftretende Stütz-und Gleitmittelverluste bzw. Druckabfälle durch Bodenbe- reiche unterschiedlicher Beschaffenheit vermieden

werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vor- teilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver- fahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Dadurch, dass während des Vortriebs zumindest im Be- reich der Schildmaschine oder des ersten der Schild-. maschine folgenden Rohres oder der ersten Schmiersta- tion eine kontinuierliche oder periodische Untersu- chung der Beschaffenheit des Erdreichs durchgeführt wird und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Unter- suchung das Erdreich im untersuchten Bereich durch ein Abdichtungs-und/oder Verfestigungsmedium abge- dichtet und/oder verfestigt wird und/oder die Zusam- mensetzung des Stütz-und Schmiermittels eingestellt wird, kann das Erdreich durch das Abdichtungs- und/oder Verfestigungsmedium so präpariert werden, dass es für das vorbereitete Stütz-und Schmiermittel eine ausreichende Dichtheit und Standfestigkeit be- sitzt, oder durch entsprechende Einstellung der Zu- sammensetzung des Stütz-und Schmiermittels kann die- ses während des Rohrvortriebs an die jeweilige Boden- beschaffenheit angepasst werden.

Die Untersuchung erfolgt vorzugsweise derart, dass mittels eines unter Druck gesetzten Prüfmediums die Dichtheit oder Durchlässigkeit der Bohrlochwand ge- prüft wird, indem zweckmäßig der Mengenverlust oder Druckverlust des Prüfmediums ermittelt wird. Das Ver- fahren kann insbesondere dadurch sehr einfach durch- geführt werden, dass als Prüfmedium das Stütz-und Schmiermittel selbst mit einer vorbestimmten Zusam-

mensetzung verwendet wird.

Das Abdichtungs-und/oder Verfestigungsmedium wird vorteilhaft in das Erdreich eingepresst und geht in diesem in einen gelartigen oder festen Zustand über.

Zweckmäßig kann hierfür ein Zwei-oder Mehrkomponen- tenmedium verwendet werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist im Bereich der Schildmaschine oder in einem der vorderen Rohre oder der ersten Schmierstation eine erste Prüf-und Injektionsein- richtung für das Stütz-und Schmiermittel sowie das Abdichtungs-und/oder Verfestigungsmedium auf. In dieser sind vorzugsweise alle zur Prüfung, Abdichtung und/oder Verfestigung erforderlichen Einrichtungen, d. h. alle Regel-, Kontroll-und Steuereinrichtungen und Messgeräte (Durchfluss-, Druckmessgerät) sowie alle Einrichtungen zur Lagerung, Mischung und Ver- pressung des Stütz-und Schmiermittels einerseits und des Abdichtung-und/oder Verfestigungsmediums ande- rerseits enthalten. Weiterhin weist die Prüf-und In- jektionseinrichtung vorteilhaft in den Ringraum mün- dende Öffnungen auf, die mit Zuführungsleitungen für das Stütz-und Schmiermittel sowie das Abdichtungs- und/oder Verfestigungsmedium verbindbar sind. Die Öffnungen sind zweckmäßig in Umfangsrichtung gleich- mäßig verteilt und falls erforderlich, auch individu- ell ansteuerbar. Es können hierdurch-insbesondere bei Verwendung hochviskoser Suspensionen oder Pasten - gleichmäßige Druckverhältnisse im Bereich des Ring- raums erzielt werden.

In dem Ringraum sind vorzugsweise mindestens zwei den Ringraum in Rohrlängsrichtung begrenzende Absperrele- mente (Packer) zwischen der Bohrlochwandung einer-

seits und dem Rohrstrang andererseits vorgesehen, die in radialer Richtung expandierbar sein können. Es ist vorteilhaft, dass der gegenseitige Abstand der Ab- sperrelemente in Längsrichtung veränderbar. ist, wobei insbesondere ein vorderes Absperrelement im Bereich der Schildmaschine oder eines der vorderen Rohre oder der ersten Schmierstation mit dieser/diesem bewegbar und ein hinteres im Bereich des Startschachtes fest angeordnet sind. Ein weiteres Absperrelement kann et- wa eine Rohrlänge hinter dem vorderen Absperrelement vorgesehen sein, wodurch ein Prüfraum gegenüber dem übrigen Ringraum des bereits verlegten Rohrstrangs abgedichtet wird, so dass im übrigen Ringraum der zur Sicherung des Vortriebs definierte Suspensionsdruck während der Untersuchung aufrecht erhalten werden kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er- läutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Prüf-und Injektionseinrichtung im Längsschnitt, und Fig. 2 die Prüf-und Injektionseinrichtung nach Fig. 1 im Querschnitt.

Die Figuren zeigen ein vom Erdreich 1 umgebenes Bohr- loch 2, in das ein aus Einzelrohren bestehender Rohr- strang eingebracht wird. Das Bohrloch 2 wird durch eine vor (in Fig. 1 auf der linken Seite) dem Rohr- strang angeordnete, in Vorwärtsrichtung (in Fig. 1 nach links) vorgetriebene Schildmaschine geschaffen, wobei zwischen der Wand des Bohrlochs 2 und den ein- zelnen Rohren 3 ein Ringraum 4 erhalten wird. Zwi- schen der Schildmaschine und dem ersten der nachfol-

genden Rohre 3 kann gegebenenfalls ein Nachlaufrohr vorgesehen sein.

Das gezeigte Rohr 3, das beispielsweise das erste Rohr hinter der Schildmaschine oder an der ersten Schmierstation ist, enthält eine Prüf-und Injekti- onseinrichtung mit drei ringförmigen Injektionslei- tungen 5, die an der Innenwand des Rohres 3 anliegen und in Umfangsrichtung in gleichmäßigen gegenseitigen Abständen Injektionsstutzen 6 aufweisen, die radial durch Bohrungen im Rohr 3 geführt sind und in den Ringraum 4 münden. Mit der mittleren Injektionslei- tung 5 ist eine durch den Rohrstrang gezogene Zufüh- rungsleitung 7 verbunden, die zur Lieferung des Stütz-und Schmiermittels zu der mittleren Injekti- onsleitung 5 dient. In der Zuführungsleitung 7 befin- den sich eine zentrale Steuereinheit 8 für die Stütz- und Schmiermittelinjektion sowie die Durchlässig- keitsprüfung einschließlich der Volumenstrommessung während der Untersuchungsphase, eine Mischeinrichtung 9 zur Modifizierung des Stütz-und Schmiermittels in einer Bypassleitung sowie ein Absperrventil 10 für die Bypassleitung. Mit den beiden äußeren Injektions- leitungen 5 ist eine ebenfalls von dem. Startschacht aus durch den Rohrstrang verlaufende Zuführungslei- tung 11 verbunden, durch die das Abdichtungs- und/oder Verfestigungsmedium oder aber Zusätze für das Stütz-und Schmiermittel geliefert werden. Auch in dieser Zuführungsleitung 11 befinden sich Steuer- einheiten 12 für die Injektion des Abdichtungs- und/oder Verfestigungsmediums bzw. der Zusätze sowie eine Mischeinheit 13 für das Abdichtungs-und/oder Verfestigungsmedium. Es besteht jedoch auch die Mög- lichkeit, jede der Zuführungsleitungen 7 und 11 mit allen drei Injektionsleitungen 5 zu koppeln, wobei der jeweilige Kopplungszustand über individuell steu-

erbare Absperrventile erhalten wird.

Vor und hinter der Prüf-und Injektionseinrichtung befindet sich zwischen der Außenwand des Rohres 3 und der Wand des Bohrlochs 2 jeweils ein pneumatisch oder hydraulisch aufblasbares Absperrelement 14 (Packer), so dass in deren aufgeblasenem Zustand der Ringraum 4 zwischen den Absperrelementen 14 von demjenigen- falls vorhanden-vor dem vorderen und demjenigen hinter dem hinteren Absperrelement 14 getrennt ist.

Das vordere Absperrelement 14 kann jedoch auch im Be- reich der Schildmaschine oder eines dieser unmittel- bar folgenden Nachlaufrohres angeordnet sein ; hierbei kann eine Schildschwanzdichtung die Funktion des Ab- sperrelements 14 übernehmen oder das Absperrelement 14 in Form einer Schildschwanzdichtung ausgebildet sein. Zusätzlich ist in der Regel noch ein stationä- res Absperrelement im Bereich des Startschachts, vor- zugsweise in der Brillenwand, vorgesehen, das den Ringraum 4 zwischen dem hinteren Absperrelement 14 und dem Startschacht abdichtet, so dass in diesem der zur Sicherung des Vortriebs definierte Suspensions- druck während der Prüfung aufrecht erhalten werden kann. Die beiden gezeigten Absperrelemente 14 hinge- gen bewegen sich unter Einhaltung eines konstanten gegenseitigen Abstands entsprechend dem Vortrieb des Rohrstrangs durch das Bohrloch.

Schließlich zeigen die Figuren noch eine Messeinrich- tung 15 zur Erfassung des Injektions-/Stützdrucks im Ringraum 4.

Während des Vortriebs der Schildmaschine mit nachfol- gendem Rohrstrang wird das über die Zuführungsleitung 7 gelieferte Stütz-und Schmiermittel in Form von Wasser, einer Bentonitsuspension, oder einer Bento-

nit-Polymer-Suspension, das eine für den vermuteten Baugrund geeignete Zusammensetzung hat, durch die In- jektionsstutzen 6 in den Ringraum 4 gedrückt. Anhand der Messeinrichtung in der Steuereinheit 8 und der Messeinrichtung 15 werden etwaige Verluste des Stütz- und Schmiermittels bzw. Druckabfälle gemessen und hieraus die Beschaffenheit des Bodens ermittelt. Er- gibt sich, dass das Erdreich 1 an der Messstelle eine zu hohe Durchlässigkeit besitzt, dann besteht die Möglichkeit, ein Abdichtungs-und/oder Verfestigungs- medium über die Zuführungsleitung 11, die Injektions- leitungen 5 und die Injektionsstutzen 6 in das Erd- reich 1 einzupressen, und dadurch vorübergehend, das heißt zumindest für die Dauer des Rohrvortriebs, so abzudichten und/oder zu verfestigen, dass die Verlus- te des eingesetzten Stütz-und Schmiermittels mini- miert werden. Geeignet ist ein solches Medium, dessen Eigenschaften (insbesondere Konsistenz und Viskos- tät) und Partikelgrößen so beschaffen sind, dass es bei Druckbeaufschlagung in das Erdreich eindringt und nach Druckentlastung in diesem verbleibt und dort nach einer einstellbaren Zeit in einen gelartigen o- der festen Zustand übergeht. Das Medium kann in der Mischeinheit 13 abhängig von der Durchlässigkeit des Erdreichs 1 speziell formuliert und gemischt werden.

Dabei kann auch die gesamte zur Verfügung stehende Bandbreite sowohl der chemisch aktiven als auch der chemisch nicht aktiven Additive einschließlich Füll- stoffen und Stopfmitteln zurückgegriffen werden. Es sind sowohl Pasten und Suspensionen als auch Lösungen verwendbar. Dabei muss unter allen Umständen darauf geachtet werden, dass der Ringraum 4 aufrecht erhal- ten bleibt.

Das Erdreich 1 kann bereits im Bereich des Schildma- schinenmantels durch in diesem integrierte Injekti-

onsöffnungen mit einem speziellen Injektionsmittel abgedichtet und/oder verfestigt werden, wobei der Mantel als Gleitschalung fungiert, bis der injizierte Boden eine ausreichend hohe Festigkeit bzw. ausrei- chend geringe Durchlässigkeit aufweist, um den später freigegebenen Ringspalt aufrechtzuerhalten. Die Au- ßenfläche des Mantels kann hierfür mit einer haf- tungsmindernden Schicht versehen sein oder es kann ein Injektionsmittel verwendet werden, das nicht an dem Mantel anhaftet.

Das Abdichtungs-und/oder Verfestigungsmedium kann fertig gemischt injiziert werden oder es können zwei oder mehr Komponenten von diesen in zwei oder mehr aufeinander folgenden Phasen in das Erdreich einge- bracht werden.

Die nicht aktiven Zusatzmittel wie Füllstoffe und Stopfmittel können zusätzlich zum Stütz-und Schmier- mittel zugeführt werden, so dass sich dessen Zusam- mensetzung im Ringraum 4 entsprechend verändert und hierdurch die Durchlässigkeit des Erdreichs 1 für dieses herabgesetzt wird.

Aus praktischen Gründen wird die Prüfung der Boden- durchlässigkeit mit dem Stütz-und Schmiermittel vor- bestimmter Zusammensetzung selbst durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich, hierfür ein eigenes Prüfme- dium zu verwenden. Dies erhöht jedoch den nötigen ge- räte-und verfahrensmäßigen Aufwand.

Die Untersuchung der Bodenbeschaffenheit und die et- waige Abdichtung und/oder Verfestigung der Bohrloch- wand erfolgen in allen Vortriebsphasen, bevorzugt in Stillstandszeiten des Rohrstranges beispielsweise während des Einbaus eines weiteren Rohres im Start-

schacht oder beim Vortrieb der Schildmaschine mit Hilfe einer in dieser installierten Teleskopeinrich- tung. Danach kann der Vortrieb des Rohrstranges um beispielsweise eine Rohrlänge fortgesetzt werden, wo- bei die Absperrelemente 14 deaktiviert sind und der Druck im Ringspalt 4 aufrechterhalten wird. Die Ab- sperrelemente 14 können sich zum Schutz vor mechani- schen Beschädigungen während des Vortriebs in an der Außenseite der Schildmaschine oder des Rohres 3 vor- gesehenen Taschen befinden, die gegebenenfalls mit einer beweglichen Abdeckung versehen werden können.

Die Prüf-und Injektionseinrichtung wird mit dem Rohrstrang vorgeschoben, so dass die Untersuchung in einem anderen Bodenbereich erneut durchgeführt werden kann.

Nach Durchörterung, Abdichtung und/oder Verfestigung der festgestellten Inhomogenität des Baugrunds kann der weitere Vortrieb mit dem für den vermuteten Bau- grund vorbereiteten Stütz-und Schmiermittel durchge- führt werden.

Es kann empfehlenswert sein, einige Rohrlängen hinter der unmittelbar hinter der Rohrmaschine installierten Prüf-und Injektionseinrichtung eine weitere derart- ge Einrichtung vorzusehen, mit der eine erneute Prü- fung und gegebenenfalls Korrektur der Bodendurchläs- sigkeit vorgenommen werden können.