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Verfahren zum Vortrieb von im wesentlichen ringförmigen Bauteilen,
insbesondere für den Hoch- und Tiefbau Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Vortrieb von im wesentlichen ringförmigen Bauteilen. Der Ausdruck "ringförmig" ist
dabei keineswegs auf Kreisformen beschränkt, sondern umfasst alle vollständig oder
annähernd in sich geschlossenen Formen, wie beispielsweise Vielecke und Ovale mit
oder ohne Unterbrechungen. Solche ringförmigen Bauteile sind beispielsweise Rohrschüsse
für eine Tunnelauskleidung oder entsprechende ringförmige Bauteile für das Abteufen
von Brunnen und Schächten. Der Vortrieb kann dabei grundsätzlich in beliebiger Richtung
erfolgen und z.B. auch zum Heben und Justieren von Bauteilen oder sonstigen Lasten
verwendet werden.
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Es ist beispielsweise im Tunnelbau ueblich, die erforderlichen Vorschubkräfte
durch hydraulische Pressen zu erzeugen. Hierfür wird im Anfahrschacht und am vorderen
bzw. Abbauende des Tunnels hinter dem Schild jeweils ein Ring von hydraulischen
Pressen angeordnet. Auch werden bei längeren Tunnelstrecken
sogenannte
Dehnerstationen vorgesehen, in Form von stationären und interstationären Anordnungen
von über den Umfang des Tunnels verteilten hydraulischen Pressen.
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Der Vortriebsschild für den BodenabbBu mit seinen Antriebsmitteln
sowie der Tunnelauskleidung dienende Fertigteile, beispielsweise in Form von Rohrschüssen,
werden durch den im wesentlichen vertikalen Anfahrschacht dem Eingangsende des Tunnels
zugeführt, der horizontal, aber auch geneigt verlaufen kann. Die Länge der einzelnen
Rohrschüsse richtet sich nach den jeweiligen Gegebenheiten, wie beispielsweise Bodenverhältnissen,
6irümmungsradien des Tunnels und dergleichen.
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Es ist stets aber ganz besonders bei grösseren Längen wichtig, für
gleichförmigen Vortrieb des Baukörpers zu sorgen, was jedoch bei Verwendung der
üblichen hydraulischen Pressen nicht problemlos ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vortriebsart
zu schaffen, die - verglichen mit den lokal angreifenden Schubkräften von hydraulischen
Pressen - eine gleichmässig über den Umfang ringförmiger Teile verteilte Kraftübertragung
ermöglicht, um immer wieder vorkommende örtliche Uberbeanspruchungen der Vortriebskörper
zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren gelöst,
das sich dadurch kennzeichnet, dass zwischen das betreffende Teil und ein dahinter
vorgesehenes Widerlager ein von einem Druckschlauch oder dgl. aufzunehmendes Druckmittel
eingeführt wird. Eine solche Vortriebsart gewährleistet eine gleichförmige Druckverteilung
über den gesamten Umfang des angetriebenen Teils. Sie hat den weiteren Vorteil eines
wesentlich geringeren Raumbedarfes, als er für die Anbringung hydraulischer Pressen
erforderlich wäre. Der Druckschlauch braucht nicht umlaufend ausgeführt zu sein,
da auch Unterteilungen möglich sind bzw. Einzelkammern, um das Druckmittel gezielt
zum Einsatz zu bringen. Dies ermöglicht sogar
im. Bedarfsfalle eine
gezielte Druckverteilung, bispielsweise zum Steuern eines gemäss der Erfindung angetriebenen
Tunnelschildes oder Schneidkopfes.
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Es können im Rahmen der Erfindung sowohl pneumatische als auch hydraulische
Druckmittel verwendet werden, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass bereits vorhandene
Aggregate für die neue Vortriebsart zum Einsatz kommen können.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
kennzeichnet sich dadurch, daß für den Vortrieb von Rohrschüssen einer Tunnelauskleidung
Druckschläuche in die Ringfugen zwischen einzelnen Rohrschüssen oder Gruppen von
Rohrschüssen eingelegt und im Taktverfahren gefüllt und geleert werden. Auf diese
Weise läßt sich ein gleichzeitiger Vortrieb mehrerer Rohrschüsse oder Gruppen von
Rohrschüssen gleichzeitig ermöglichen. Es brauchen natürlich nicht alle Ringfugen
zwischen aufeinanderfolgenden Rohrschüssen für den Vortrieb herangezogen zu werden.
Der Abstand dieser im nachstehenden als Preßfugen bezeichneten Vortriebsfugen richtet
sich vielmehr nach den aufzuwendenden Vorschubkräften. Sind die Einzelrohrlängen
bzw. Rohrschüsse kleiner als der Abstand der gewählten Preßfugen, so werden Zwischenfugen,
sogenannte Gelenkfugen, ohne Einrichtung zur Druckmittelzufuhr ausgeführt.
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Weiter ist es außerordentlich vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren
so durchzuführen, daß der Tunnel im Bereich des Vortriebs in thixotrope Flüssigkeit
eingebettet wird.
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Dadurch können die erforderlichen Vorschubkräfte ganz erheblich herabgesetzt
werden. Das Einbetten in thixotrope Flüssigkeit ist an sich bekannt.
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Auch ist in weiterer Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung
vorgesehen, daß der Druckschlauch für die Enddichtung einer Fuge mit dauerhafter
Füllung versehen wird.
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Eine solche Enddichtung ist besonders vorteilhaft, weil sie eine gewisse
Freizügigkeit hinsichtlich der Anpassung an die Fugenbreite im Einzelfall gibt.
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Die Erfindung betrifft weiter vorzugsweise Ausbildungsarten der für
den Vortrieb mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dienenden Ringfugen, also der als
Preßfugen bezeichneten Fugen sowie eines Druckschlauches.
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Eine vorteilhfte Ausbildung des Druckschlauchs kennzeichnet sich dadurch,
dass Verstärkungen in Bereichen des Schlauchs vorgesehen sind, die in der Betriebslage
nicht von aussen abgestützt sind. Auf diese Weise wird einem Ausbeulen des Schlauches
entgegengewirkt, das die Vortriebskraft vermindern würde.
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Für die Ausbildung der Fuge zwischen dem Bauteil und seinem Widerlager
ist eine Ausbildung des Bauteils vorteilhaft, die sich dadurch kennzeichnet, dass
seine dem Widerlager gegenüberliegende Stossfläche eine Profilierung aufweist, die
Teil einer Querschnittsbegrenzung eines AuSnahmeraums für einen Druckschlauch ist
und mit einer entsprechenden Profilierung des Widerlagers zusammenwirkt. Durch eine
solche Profilierung wird gleichfalls einer unerwünschten Ausbeulung des Schlauches
begegnet, so dass zusätzliche Massnahmen hierfür ganz oder teilweise entbehrlich
werden.
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Eine zusätzliche Massnahme kann darin bestehen, dass der Stossfläche
mindestens auf einer Seite eine den Abstand zum Widerlager überbrückende druckfesteXanschette
zugeordnet ist. Die Verwendung solcher druckfesten Manschetten ist insbesondere
in solchen Zellen von Vorteil, wo es sich um den Vortrieb vorgegebener Bauteile,
z.B. eines Vortriebsschildes, handelt, deren Stossfläche eine nachträgliche Profilierung
zur Begrenzung eines Aufnahmeraumes für einen Druckschlauch oder dgl. nicht oder
nur unter Schwierigkeiten zulassen würde.
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Der Aufnahmeraum für das Druckmittel bzw. für den Druckschlauch braucht
sich keineswegs über die gesamte Breite der Stossfuge zwischen einem Bauteil und
dem Widerlager zu erstrecken.
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In solchen Fällen ist es jedoch vorteilhaft, der Stossfläche des Bauteils
ausserhalb des Aufnahmeraums einen Druckverteilegung zuzuordnen. Dieser kann z.B,
ausr Gummi bestehen und
Hohlräume enthalten. Ihm kommen neben der
Funktion einer Druckverteilung, insbesondere bei Kurvenfahrt, die weiteren Funktionen
einer Entlastung des Druckschlauchs in seinem zusammengedrückten Zustand sowie einer
Fugendichtung bei entlastetem Druckschlauch zu.
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Die Vorschubkräfte werden beim erfindungsgemässen Verfahren also jeweils
durch Füllern des betreffenden Druckschlauchs erzeugt, dessen Ausdehnung den Vorschub
bewirkt. Der Vorschubstakt ist so zu wählen, dass zum Vorschieben eines Teils oder
auch einer Gruppe eine ausreichend lange Tunnelstrecke dahinter als Widerlager vorhanden
ist0 Diese Widerlager strecke kann sowohl für den Vortrieb des Schildes als auch
für
einzelne oder mehrere Rohrschüsse durch eine entsprechend größere
Anzahl von Rohrschüssen gebildet werden. Die Vortriebsgeschwindigkeit ist bestimmbar
und richtet sich unter anderem nach den eingesetzten Pumpen, Zuleitungen, Ventilen,
Druckschläuchen und Druckmitteln. Die aus dem Verfahren sich ergebenden relativ
kleinen Hübe erlauben eine verhältnismäßig große Verdrehung in den Fugen. Dadurch
werden unerwünscht Zwängungs-kräfte vermieden. Die Druckschläuche übernehmen als
weiteren Vorteil zugleich die Funktion der Fugendichtung, und zwar auch im Bauzustand.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert, und zwar zeigen: Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen
Tunnel mit Anfahrschacht; Fig. 2 vergrößert einen Teilabschnitt des Tunnels der
Fig. 1; Fig. 3 stark vergrößert den Ringbereich At der Fig. 2; Fig. 4 gleichfalls
stark vergrößert den Ringbereich "B" der Fig. 2; Fig. 5 bis 7 eine schematische
Darstellung von drei aufeinanderfolgenden Phasen beim Taktverfahren; Fig. 8 eine
abgewandelte Ausführung einer Preßfuge; Fig. 9 eine weitere Ausführungsart einer
Preßfuge, und Fig.10 ein Beispiel eines örtlich verstärkten Schlauchs.
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Die in Fig. 1 gezeigte Übersicht eines im Bau befindlichen Tunnels
zeigt einen Anfahrschacht 1, der senkrecht in den Boden eingebracht ist. Im Anfahrschacht
1 befindet sich eine Pressenstation 2, und eine Tunnelröhre 3 erstreckt sich im
vorliegenden Falle waagerecht vom unteren Bereich des Anfahrschachtes aus. Am vorderen,
also am Abbauende des Tunnels ist ein Abbaugerät 7 angedeutet, das ein Vortriebsschild
oder auch ein Schneidschuh sein kann. Als Mftrieb für den Vortriebsschild 7 ist
in der Zeichnung ein üblicher Pressenring 8 angedeutet, an dessen Stelle jedoch
auch ein Vortrieb gemäß der Erfindung treten könnte. In diesem Falle wäre lediglich
die Fuge zwischen dem Vortriebsschild 7 und dem nächstfolgenden Rohrschuß entsprechend
schmal zu halten und mit einem Druckschlauch zu versehen, wie dies im einzelnen
nachstehend für den Vortrieb von Rohrschüssen für die Tunnelauskleidung näher beschrieben
ist.
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Da die Breite von gemäß der Erfindung als Preßfugen ausgebildeten
Stoßfugen sehr gering ist, tritt sie im Maßstab der Fig. 1 nicht in Erscheinung.
Dafür ist in dem darunter angegebenen Schema mit 4 die Lage der als Preßfugen ausgebildeten
Stoßfugen angedeutet, während die lediglich als Gelenkfugen vorgesehenen Stoßfugen
zwischen einzelnen Rohrschüssen 6 bei 5 angedeutet sind.
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Der Tunnel ist zum Herabsetzen der erforderlichen Vorschubkräfte in
thixotrope Flüssigkeit 9 eingebettet, und mit 10 ist die Lage einer gegebenenfalls
erforderlichen Druckluftschleusenanlage bezeichnet.
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Fig. 2 zeigt vergrößert einen Teilabschnitt der Tunnelröhre 3 der
Fig. 1 mit zwei Gelenkfugen 5 und einer der Preßfugen 4 zwischen aufeinanderfolgenden
Rohrschüssen 6. Lediglich
der Erläuterung dient die unterschiedliche
Breite der Preßfuge 4 im oberen und unteren Teil der Fig. 2, weil der obere Teil
den Schlauch 12 vor Einführen des Druckmittels und der untere Teil nach Einführung
und die damit erzielte Verbreiterung der Fuge verdeutlichen soll, also den Vorschub
des einen Rohrschusses 6 in der Zeichnung nach rechts.
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Einzelheiten ergeben sich aus Fig. 3 und 4, welche die Preßfuge 4
der Fig. 2 vergrößert zeigen. Von den beiden einander gegenüberliegenden Stoßflächen
der benachbarten Rohrschüsse 6 ist die eine mit einer den Druckschlauch 12 aufnehmenden
Ringnut 15 ausgebildet. In diese Ringnut ragt ein ringförmiger Stempel 16, der etwas
kürzer als die Tiefe der Nut 15 ist, um Raum für den balgenartig zusammengelegten
Schlauch 12 zu belassen. Der Schlauch ist über eine Zuleitung 27 mit Ventilen (Fig.
5) an einen Druckmittelkreislauf 17,18 angeschlossen, über den im gewünschten Taktverfahren
der Schlauch gefüllt oder entleert werden kann.
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Wie ersichtlich, ist der den Schlauch 12 aufnehmende Raum vierseitig
begrenzt, und zwar durch die drei Flächen der Nut 15 und die Stirnseite des Stempels
16. Da der Schlauch beim Füllen zu den Seiten der Nut nicht ausweichen kann, wirkt
sein Druck nur in Richtung der beiden Rohrschüsse 6 in Richtung des geringeren Widerstandes.
Das ist im vorliegenden Falle, wie aus Fig. 4 ersichtlich, der in der Zeichnung
rechts liegende Rohrschuß 6, weil durch eine größere Anzahl an den links liegenden
Rohrschuß 6 angrenzender Rohrschüsse dafür gesorgt ist, daß dieser als Widerlager
wirkt.
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Ein Schutz gegen Störungen von aussen, zum Beispiel eine Abdichtung
1v,kannauf der Außenseite der Fuge vorgesehen*)um diese gegen das Eindringen von
Boden oder thixotroper Flüssigkeit abzudichten. Ein Druckverteilungsring 14 *) werden,
zugleich
als Dichtung auf der Innenseite und dient/der Entlastung des Druckschlauchs 12 in
seinem zusammengepreßten Zustand. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Dichtung 13
sich dank ihrer nur einseitigen Befestigung beim Vorschub mit bewegt. Sie ist natürlich
gleichfalls ringförmig ausgebildet und breit genug, um auch die vergrößerte Preßfuge
nach erfolgter Druckmittelzufuhr zum Schlauch zu überbrücken.
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Die einzelnen Phasen bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
im Taktverfahren sind aus Fig. 5, 6 und 7 ersichtlich. Hier sind jeweils nur Gruppen
von Rohrschüssen, beispielsweise vier Rohrschüsse, zwischen Preßfugen 4 des Schemas
der Fig. 1, als Ganzes dargestellt und je nach ihrer Situation bei den einzelnen
Verfahrensphasen als Vorpreßabschnitt 19 bzw. Widerlagerabschnitt 20 bezeichnet.
Wie ersichtlich, ist der Widerlagerabschnitt 20 jeweils wesentlich länger als der
Vortriebsabschnitt 19, wodurch gewährleistet ist, daß beim Füllen der betreffenden
Druckschläuche in den Preßfugen jeweils nur die durch einen Hohlpfeil markierten
Vorpreßabschnitte 19 in Vortriebsrichtung des Tunnels verschoben werden. Geöffnete
Ventile 21 und geschlossene Ventile 22 steuern die Druckmittelzufuhr bzw. -abfuhr
von den in die Preßfugen eingesetzten Druckschläuchen zu einem Druckmittelsystem
mit der Zuleitung 17 und der Ableitung 18. Durch Wechsel der Offenstellung 21 und
Schließstellung 22 der Ventile im Taktverfahren ergibt sich die in Fig. 5 bis 7
angedeutete Verschiebung der aus den Abschnitten 19 und 20 zusammengesetzten Tunnelauskleidung
nach rechts. Gegenüber bekannten Verfahren mit hydraulischen Hebern sind bei der
Erfindung die einzelnen Hübe relativ klein, aber können dafür in sehr rascher Folge
stattfinden. Auf die Vorteile hinsichtlich gleichmäßiger Lastverteilung und Verdrehung
in den Fugen wurde eingangs schon hingewiesen. Lediglich als Beispiel der Größenordnung
kann für den in Fig. 3 und 4 gezeigten Aufnahmeraum des Schlauches angeführt werden,
daß dieser in
Fig. 3 eine Breite von 50 mm in Vorschubrichtung
hat und in Fig. 4 von 150 mm, also entsprechend einem Hub von 100 mm.
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Diese Masse sind jedoch vollkommen unverbindlich und in weiten Grenzen
nach dem Einzelfall in geeigneter Weise zu wählen.
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Fig. 8 zeigt eine Variante für die Ausbildung einer Pressfuge.
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Die Stossflächen, mit der sich Rohrschüsse 6 gegenüberstehen, sind
hier mit komplementären Stufen 24,24' von unterschiedlicher Tiefe ausgebildet und
nehmen auf einer Seite einen Druckschlauch 12' zwischen sich auf, während auf der
anderen Seite, nämlich der Aussenseite, ein Druckverteilungsring 14 eingelegt ist.
Der durch die Stossflächen nur dreiseitig begrenzte Aufnahmeraum für den Druckschlauch
12' ist auf der vierten Seite durch eine druckfeste Manschette, beispielsweise einen
Stahldruckring 25, geschlossen. Auf der Aussenseite der Rohrschüsse 6 liegt wiederum
eine Abdichtung 13 an, die aus Stahlblech oder anderem geeigneten Material bestehen
kann.
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Bei einer Ausbildung der Fuge nach Fig. 8 ergibt sich, verglichen
mit Fig. 3 und 4 eine grössere Druckfläche, so dass mit kleineren Drücken bzw. grösseren
Vortriebskräften gearbeitet werden kann, Ferner lassen sich die Schläuche leichter
auswechseln.
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Fig. 9 zeigt eine weitere Variante. Hier sind die Stossfächen der
beiden Rohrschüsse 6 nicht profiliert, und der Druckschlauch 12" erstreckt sich
über die ganze Breite der Fuge.
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Sein Aufnahmeraum ist von den beiden Stossflächen und weiter von einem
äusseren und einem inneren Stahldruckring 25 begrenzt. Die Stahldruckringe bzw.
druckfesten Manschetten 25 sind analog der Abdichtung 13 so angebracht, dass sie
gegenüber mindestens einem der Rohrschüsse 6 eine Gleitbewegung ausführen können.
Der Vorteil dieser Fuge ist eine erhebliche Verminderung der erforderlichen Drücke,
so dass evtl. auf druckfeste Manschetten 25 verzichtet werden kann.
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Schliesslich zeigt Fig. 10 für eine einfache Pressfuge mit offenen
Seiten das Profil eines Preßschlauchs 12"', der verstärkte Bereiche 26 längs seiner
beiden Seiten aufweist, die nicht durch die nur zweiseitige Begrenzung der Fuge
von aussen abgestützt sind. Beim gezeigten Ausführungsbeinur spiel sind die verstärkten
Bereiche nicht oder nicht/lunnerhalb des Schlauchs vorgesehen, sondern nach aussen
flanschartig profiliert und dadurch in der Lage, zugleich die Funktion einer Fugenabdichtung
nach aussen zu übernehmen.
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Vor allem ist bei dieser Ausführung wichtig, dass durch die flanschartige
Profilierung zugleich die korrekte Lage der verstärkten Bereiche 26 relativ zu der
Fuge gewährleistet ist0 Eine Lagesicherungfür Schläuche mit verstärkten Bereichen
kann natürlich auch in anderer Weise vorgesehen werden, ist jedoch erforderlich,
um die gewünschte Wirkung zu erzielen.
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Natürlich ist die Erfindung nicht an Einzelheiten der anhand der Zeichnung
beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden.
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Insbesondere können die Pressfugen und Druckschläuche auch in anderer
Weise profiliert bzw. gelagert sein, und der hier anhand von Rohrlängen bzw. Rohrschüssen
für die Tunnelauskleidung beschriebene Vorgang ist analog mit gleichem Vorteil für
andere eine im wesentlichen ringförmige Stirnwand aufweisende Teile verwendbar.
Entsprechendes glt für das Widerlager, das nicht unbedingt aus einem Bauteil selbst
gebildet zu sein braucht, sondern ein beliebiges, zur Aufnahme der Reaktionskräfte
beim Vortrieb oder Anheben geeignetes Teil sein kann.
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Das erfindungsgemässe Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass die
verwendeten Druckschläuche nach beendetem Vortieb,ggf.
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mit einer dauerhaften Füllung versehentzugleth als Enddichtung der
betreffenden Fuge im Bauwerk verwendet werden können.
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/Ansprüche