Neue Mögl. Rutschungsentwässerung geändert - Nodig-Bau.de

Neue bohrtechnische Möglichkeiten zur Rutschungsentwässerung
KURZFASSUNG
Dr. Hans-Joachim Bayer, Dipl.-Geologe,
Fa. Tracto-Technik GmbH & Co KG,
D-57356 Lennestadt
Im HDD-Verfahren sind lange verlaufsgesteuerte horizontale Bohrungen in jedem Gestein
möglich. HDD bedeutet „Horizontal Directional Drilling“ und ist die international Bezeichnung
für 3-dimensional angelegte, kurvengängige, jederzeit im Bohrverlauf lenk- und steuerbare
Bohrtechnologie für schräge, horizontale, gerade oder gebogene, kurze oder lange
Bohrungen im Lockergestein, Geröll und Fels.
Rutschungsentwässerungen im HDD-Verfahren haben den enormen Vorteil, dass keine
Maschinenberührung und damit keine vibrierende Auflast auf der Rutschmasse arbeiten
muss, so dass Mensch und Maschine von einem sicheren Terrain aus arbeiten können. In
der Vergangenheit hat es genügend Fälle gegeben, in denen Baugeräte oder vertikale
Bohranlagen auf Rutschmassen ins Gleiten kamen, sogar umgestürzt sind und dabei
Gefährdungen diverser Art erfolgten.
Der andere Vorteil besteht darin, dass alle HDD-Bohrungen als gravitative Entwässerungen
gebaut werden können, so dass keine Pump- und Förderarbeit zum Extrahieren des
Wassers aus dem Rutschungskörpers benötigt wird.
Der dritte Vorteil liegt in der kostengünstigen und bautechnisch schnellen und sehr
wirkungsvollen Drainageerrichtung. Mit HDD kann sehr schnell eine Entwässerung in
Rutschungen erreicht werden, so dass auch das Gefahrenpotential dieser Rutschung zeitlich
eher beseitigt werden kann, als mit konventionellen Bauverfahren.
1. KLASSISCHE ENTWÄSSERUNG
In klassischer Bauweise werden daher oftmals vertikale Brunnenbohrungen um und in
Rutschungen vorgenommen und teilweise mittels Pumpen entwässert oder es werden offene
Draingräben gezogen, welche mit Schotter versetzt werden. Nach der Entwässerung beginnt
in der Regel ein Verbau bzw. ein Abgraben in offener Bauweise. Durch die vibrierenden
Auflasten der Baufahrzeuge kommt eine sich im Kriech- oder Gleitvorgang befindliche
kritische bis überkritische Erdmasse oft erst recht in Bewegung, was vielfach eine
Gefährdung von Personen und Maschinen mit sich bringen kann.
2. ENTWÄSSERUNG DURCH HORIZONTALBOHRTECHNIK
Hierbei werden Horizontalbohranlagen in gebührendem Sicherheitsabstand am Hang
unterhalb der Rutschung aufgebaut, so dass die Bohrung im Gefälle hin ansteigend auf
Bereiche der Gleitzone bzw. der Gleitbahn zusteuert, um bei Erreichen dieser Zone einen

freien Gefälleauslauf der kritischen Wassermassen aus der Gleitzone zu ermöglichen. Die
von unterhalb der Rutschung angelegten Entwässerungsbohrungen können
verlaufsgesteuert so geführt werden, dass sie die Gleitzone durchfahren und somit
durchkreuzend in den Rutschkörper hineinragen. Auf diese Art ist auch eine Entwässerung
aus der Rutschmasse selbst erreichbar.
Abb. 1: Schema einer HDD-Rutschungsentwässerung
2.1 Ablauf der Rutschungsentwässerungen
Rutschungen, die durch eine kritische bis überkritische Menge an Wassergehalt immer
wieder aktiv werden können, lassen sich durch eingebrachte Drainagebohrungen von der
Bergfußseite entwässern, damit beruhigen und manchmal sogar innerlich stabilisieren. Bei
diesem Verfahren wird in feinkörnigen bis gemischtkörnigen Böden mit
Lockergesteinsbohrköpfen gebohrt, lediglich in Hangsturzmassen mit Geröll und
Blockmaterial müssen Mudmotoren als Felsvortriebsköpfe oder HDD-Anlagen mit
Doppelgestängebohrtechnik verwendet werden. Die horizontal-bohrtechnische
Rutschungsentwässerung hat den Vorteil, dass keine Maschinenberührung (vibrierende
Auflast) auf der Rutschmasse erfolgt, sondern von unterhalb des Rutschungskörpers unter
aufwärts geführter Durchschneidung der Gleitbahn diese und die darüber liegende, stark
durchwässerte Zone schon durch das Hereinbohren Wasser verlieren wird. Durch den
Entzug des Wasseranfalls aus der Gleitbahn wird schon eine erhebliche Beruhigung der
Rutschungsmasse erreicht.
Idealerweise sollte nach einem Rutschungsereignis die Gleitbahn bzw. die Gleitzone
erkundet und auskartiert sein. Dadurch hat die Bohrmannschaft die Möglichkeit, die HDD-
Bohrung dank ihrer permanenten Ortungs- und Steuerbarkeit in die Gleitzone hineinzulenken
und möglichst die Bohrung ein Stück durch die Gleitzone zu führen, bevor sie in die oberhalb
liegende Rutschmasse hineingeführt wird.

Beim Bohren selbst muss beachtet werden, dass grundsätzlich von unten nach oben in den
Berg hineingebohrt wird, so dass permanent aus dem frisch erzeugten Bohrvortrieb ein
freigefälle-mäßiges Auslaufen der Bohrspülung erfolgen kann. Die Bohrspülung sollte mit
dem Boden des betroffenen Hanges möglichst wenig in Austausch treten können. Alles
beim Bohren zum Boden- und Gesteinslösen in den Berg eingebrachte Wasser muss sofort
entweichen und abströmen können.
Die Entwässerungsleitung kann bohrtechnisch so angelegt werden, dass der Filterstrang in
die Rutschmasse hineingreift, der Haupteinlass der Filter jedoch im Bereich der Gleitbahn
erfolgt. Durch den Wasserentzug wird die Gleitbahn und die Rutschmasse trockener und
rauher, die Rutschung beruhigt sich, da die kritische Wassermenge entzogen wurde und
durch die gravitative Entwässerung weiterhin permanent entzogen wird. Durch
entsprechende Filterauswahl können bis zu 70 bis 80 % der Wassermenge aus dem
Rutschungskörper geholt werden. Sollte die Rutschung in sich mehrere Gleitbahnen
aufweisen und von ihrem wechselhaften Bodengefügebestand immer noch kritische Zonen
in sich bergen, so lassen mittels der Horizontalbohrtechnik weitere Bohrungen, z.B.
stockwerksartig, einbringen. Darüber hinausgehende Maßnahmen sind durch stabilisierende
Filterrohre, z.B. gelochte Stahlrohre, möglich. In anderen Fällen, z.B. sehr tonigen und
fließfähigen Böden, sind nach dem Drainageeinbau überhaupt erst weiterreichende
Stabilisierungsmaßnahmen, z.B. Querverbau, möglich.
2.2 Hausdrainagen
Genauso wie Rutschungen grabenlos entwässert werden können, lassen sich
aufgrabungsfrei Drainagen für Gebäude in Hanglagen, die unter andrückendem Bergwasser
leiden, verlegen. Oftmals waren ursprünglich Drainagen vorhanden, die sich jedoch im
Laufe der Zeit, mangels Spülung, zugesetzt haben. Hier lässt sich unterhalb oder neben der
alten Drainage ein neues System verlegen, welches zudem eine spätere leichte Wartung
erlaubt. Die Drainageverlegung mittels HDD findet Anwendung zur Erneuerung häuslicher
Drainagen, für flächenhafte Boden- und Felddrainagen, für äußere Trockenlegungen von
Fundamentmauern, zur Vermeidung von Grundwasserschäden, zur Entwässerung von
Baufeldern, Baugruben und Tunnelstrecken.
2.3 Deichkernentwässerungen
Sowohl Küstenschutzdeiche als auch Binnenlanddeiche (Hochwasserschutzdämme) haben
in der älteren Bauart keinen abdichtenden Deichkern, sondern weisen oft nur eine
Sandschüttung auf, die unter Deckwerk liegt. Viele Deiche können bei
Hochwassersituationen im Sandkern Wasser ziehen, die Stabilität ist dann gefährdet
(Gefahr von Flankenrutschungen). Im Rahmen von Ertüchtigungsmaßnahmen werden

daher Deichkerne zur Landseite mit Drainagen versehen, die im großen Stil mittels HDD-
Anlagen eingebaut werden. Große Abschnitte von Nordseedeichen wurde auf diese Art
ertüchtigt.
Abb.2: Schema einer nachträglichen Hausdrainage mittels HDD-Bohrung
2.4 Tagebauentwässerungen und Böschungsstabilisierung
Im Bergbau und insbesondere in Tagebauen sind dem Abbau vorauseilende
Entwässerungen üblich und seit langem im Gebrauch. Dabei geht es zum einem um das
Abführen von Bergwässern bzw. das Absenken des vorhandenen Grundwassers, wenn der
Abbaubetrieb sich schon im Lockergebirge unter den Grundwasserspiegel hineingearbeitet
hat.
Jede frisch erzeugte Abbauböschung im Lockergestein verletzt das natürliche Gleichgewicht
des Gebirges und birgt die Gefahr einer potentiellen Rutschung in sich. Liegt im Bestand des
Lockergesteins ein Wassereinspeichervermögen und latente Gleitfähigkeit vor, so wird der
gefährdete Böschungsabschnitt sofort drainiert. Vor allem in Braunkohletagebauen sind
vertikale Absenkbrunnen und horizontale Stoßentwässerungen (bisher mit ungesteuerter
Horizontalbohrtechnik) üblich und gehören zum Teil zum Tagesgeschäft. Wasser wird hier
als Gegenspieler des Bergbaus, quasi als „tückischer Geselle“ betrachtet, gegen den man
täglich anarbeiten muss. Bei eng gestaffelten Böschungsflanken wird häufig mit langen
aufsteigenden Freigefälledrainagen gearbeitet. Diese wurde in den letzten Jahren
zunehmend mit HDD-Anlagen durchgeführt. Auch ganze Deckgebirgslagen über der Kohle
werden, wenn sie wasserstauende Horizonte aufweisen, mit HDD-Anlagen durchbohrt und
damit entwässert. HDD-Geräte sind in einigen Braunkohlengebieten auch zur horizontalen
Entwässerung der Kohleflöze selbst im Einsatz. Die Kohle kann auf diese Weise trockener
gewonnen werden (Kohleschnitt durch Schaufelradbagger).
2.5 Präventive Entwässerungen zur Hangsicherung

Viele Hanglagen unterliegen einer fortwährenden Gefährdung durch natürlichem oder
künstlichem Hangeinschnitt. Flüsse, die an einem Prallhang nagen, Bäche, die Kerben in
einen Hang einschneiden, oder Ein- und Anschnitte künstlicher Art erzeugen oft steilere oder
andersförmige Hangsituationen, als zuvor bestanden.
Da Horizontalbohranlagen selbstfahrend sind und mit ihren Kettenantrieben auch schweres
Gelände bewältigen können, sind sie gut geeignet für den Einsatz auf dürftigen Wegen in
Feld und Flur. Mit kleinen kompakten Bohranlagen ohne großes Eigengewicht lassen sich
verhältnismäßig lange horizontale bis schräge Strecken in bindigen Böden erbohren. Gerade
diese Böden, in denen es konventionelle Bohranlagen schwer haben, sind mit den
Lockergesteinsbohrköpfen der Horizontalbohrgeräte gut und schnell zu bohren. Die
Bohrungen können dank eines zweigliedrigen Bohrkopfes in weichen Böden auch gleich im
Enddurchmesser erzeugt werden.
2.6 Lange Bohrstrecken zur Entwässerung von Bergrücken
Für manche Stabilisierungsmaßnahmen sind lange Bohrungen erforderlich, etwa wenn
flache, lange Hanglagen, ganze Bergrücken oder ganze Bergabschnitte zu entwässern sind
oder kritische, schwebende Grundwasserkörper zu durchörtern sind. Beim 5. Kolloquium
„Bauen in Boden und Fels“ der Technischen Akademie Esslingen wurde von Th. BENZ
(2006) sehr ausführlich von solch einem Anwendungsfall im Norden von Ulm berichtet. Mit
einer Großbohranlage wurde ein breiter und flacher Bergrücken fächerförmig unterbohrt und
so ein schwebender Grundwasserkörper basisentwässert, der eine ehemalige Gleitfläche
hätte aktivieren können. In Südost-Europa (z.B. Ungarn, Rumänien, Bulgarien) sind lange
Horizontalbohrungen zur Entwässerung gleitfähiger Bodenhorizonte stärker verbreitet als in
Mitteleuropa.
2.7 Kurze Bohrstrecken für instabile Schieferhänge -
Beispiele für Rutschungsstabilisierungen im Sauerland
Durch einen tieferen Baueinschnitt in einer Hanglage in Lennestadt für den Bau einer
Werkhalle wurde das natürliche Gleichgewicht eines Berghanges gestört. Der Berg besteht,
wie vorwiegend im Sauerland, aus devonischem Tonschiefer und in den unteren Hanglagen
liegt mächtiges Hangschuttmaterial aus stückig zersetztem und zu Lehm verwittertem
Tonschiefer vor. Das Hangschuttmaterial ist aufgrund hoher Niederschläge und verdeckter
Quellaustritte permanent sehr wassergesättigt. Der Baueinschnitt griff etwa 40 Meter weit in
den Hangschutt ein. Der dadurch steile Hanganschnitt hinter einer neu errichteten Werkhalle
zeigte sehr bald kleine Rutschungsausbrüche und Bewegungsmerkmale.

In einer ersten Maßnahme wurden gelochte Stahlrohre in den unteren Hanganschnitt
gerammt. Durch diese Stahlrohre wurde mit einer Horizontalbohranlage mit einem
Lockergesteinsbohrkopf so weit, leicht aufsteigend, in den Berg gebohrt, bis der Widerstand
auf anstehenden Schiefer schließen ließ. Diese mit leichtem Gefälle angeordneten
Bohrungen erbrachten sofort Wasserführungen, allerdings von recht unterschiedlicher
Schüttung. Die Bewegungen im Hang ließen nach, allerdings zeigten sich nach 2 Jahren
erneut feine Bewegungen, so dass eine detaillierte Rutschungserkundung (Diplom-Arbeit
Stefan Wied, Universität Siegen, 2004) und weitere Entwässerungsmaßnahmen
beschlossen wurden.
Abb.3: Horizontalbohranlage Grundodrill 15 X beim Vortrieb der Drainagebohrungen in
Hangschuttmassen aus Lehm und Schieferbruchstücken
Im Rahmen einer Horizontalbohrkampagne wurden sieben Bohrungen vorgenommen. In
diesen Bohrungen wurden weitmaschige, aber sehr stabile Poly-Net-Gitterrohre der Fa.
Corning NSW mit 110 mm Durchmesser eingesetzt. In zwei dieser Rohre wurden noch
Aquaplus Filterrohre 63mm der Fa. Stükerjürgen eingefügt.

Abb. 4: Das eingesetzte Filtermaterial: NSW Poly-Net Gitterrohre (weiß) und Aquaplus
Filterrohre der Fa. Stükerjürgen (schwarz)
Diese beiden Rohre mit den eingefügten Innen-Filterrohren haben keine wesentlich höhere
Wasserentnahme erbracht. Die Drainageleistung der einzelnen Rohre variiert etwas, liegt
aber durchschnittlich bei 15-25 Liter/Stunde.
Beim Bohren wurde keine biologisch abbaubare Spülung verwendet. Da der Boden aus
Verwitterungslehm und stückigem Schiefer mit vereinzelten Sandsteinrelikten bestand, war
Wasser als Bohrspülung völlig ausreichend.
Die Bohrungen wurden in dem Hangabschnitt eingebracht, in dem der größte
Hangsanierungsbedarf bestand. Die Bohrungen wurden paarweise und hierbei gekreuzt
angeordnet, damit eine möglichst breite Fläche abgedeckt wurde. Die Bohrungen blieben,
leicht aufsteigend, in der Hanglehmschicht und steuerten auf die Gleitlinie hinzu.
Beim Aufweiten der Sackgassenbohrungen mit einem speziellen Aufweitkopf wurde in den
meisten Fällen die Bohrtrasse der Pilotbohrung exakt eingehalten.
Abb. 5: Blick auf die Grundodrill 15 X – Bohranlage (Hersteller: Tracto-Technik) bei der
Durchführung der Bohrarbeiten
Da in anderen Anschnittbereichen des Berghanges immer wieder leichte Bewegungen nach
Niederschlagsereignissen auftraten, werden in den nächsten Monaten weitere
Horizontalbohrungen zur Aufnahme von POLY-NET Gitterrohren durchgeführt werden.
Sowohl die Horizontalbohrtechnik als auch die Gitterrohre haben sich in der gegebenen

Hangsituation gut bewährt und dazu beigetragen, dass schon eine weitreichende
Stabilisierung des Anschnittes erreicht werden konnte.
Abb.6 : Blick auf den zweigliedrigen Bohrkopf (Patent Tracto-Technik), mit dem die
Enddurchmesser für den Einbau der Drainagerohre (im Bildhintergrund sichtbar) erbohrt
werden. Die Gesteinslösearbeit wird überwiegend durch die hier gut sichtbaren
Wasserhochdüsen erzeugt.
2. 8 Auswahl des richtigen Drainagerohres
An jede Drainage besteht die Forderung nach möglichst ergiebiger Drainwirkung und langer
Lebensdauer. Die Auswahl des richtigen Drainagerohrmaterials in Bezug auf die gegebene
Bodensituation und die damit gewünschte Entwässerungswirkung sowie ihre
Einbaumöglichkeit unter den Bewegungskräften des Hanges sind entscheidend. Die ideale
Durchlassgröße im Drainagerohr wird durch die Korngrößenverteilung (Granulometrie) des
Bodens definiert.
Die Drainage sollte außerdem ein Maximum an Einlassgröße ermöglichen, ohne dass das
Rohr beim Rohreinzug oder durch Bewegungen im Hang
bzw. in der Rutschung
überbeansprucht oder gar zerstört wird. In Rutschungsbereichen ist oft ein sehr hoher
Feinkornanteil gegeben, der entweder geordnet oder gesteuert in die Drainage eintreten
darf, durch einmalige Spülung ausgeschwemmt wird, oder gezielt von den Eintrittsöffnungen
in die Drainage ferngehalten werden muss. Dies kann durch Geotextilien, wie Vlies- und
Faserstoffe, Gewirke und Netzgewebe, aber auch durch poröse Kunststoffe u.ä. erreicht
werden. Für eine optimale Drainagefunktion ist die Abstimmung der Durchlassstruktur auf die
Eigenheiten der Bodensituation extrem wichtig. Ohne diese Interaktion wird keine Drainage
eine dauerhafte und gute Funktionalität erreichen.

2.9 Bohrungen in Bergsturzmassen und im Fels
Die verlaufsgesteuerte Horizontalbohrtechnik ist auch im Fels, in Bergstürzen oder
Rutschmassen mit Felsanteilen einsetzbar, allerdings mit einer ganz anderen
Bohrkopfausrüstung. Da die Bohrkopfauswahl sich den härtesten Komponenten in zu
durchbohrendem Untergrund orientieren muss, ist oft ein sogenannter „Mudmotor“
(=Bohrlochsohlenmotor, Moineau-Motor) erforderlich. Dies ist ein besonders langer,
schraubenförmiger Bohrkopf, der vorne mit einem Meißelkopf (z.B. Rollenmeißel) bestückt
ist, und der durch die Bohrspülung innen im Bohrkopf nach dem Verdränger-Schrauben-
Prinzip angetrieben wird. Solche Mudmotoren sind 5 – 8 m lang, können daher nur
weiträumige Kurven fahren, werden durch große Bohrspülungsmengen angetrieben, sind
kompliziert aufgebaut und daher teuer. Sie können jedoch durch jede Form von Fels bohren,
auch durch allerhärtesten Fels, allerdings liegen die Bohrkosten hier deutlich höher (oft
mindestens 3-fach höher) als beim Lockergesteinsbohren.
Seit kurzen gibt es auch sehr leistungsfähige HDD-Doppelbohrgestänge-Anlagen, die für
Lockergestein, für Fels und insbesondere für Geröll und Versturzmassen, somit für Haufwerk
aus Locker- und Festgestein, optimal geeignet sind. Das innere Bohrgestänge dieser All
Condition – HDD-Bohranlagen dient als Antriebsbohrgestänge für den Bohrvortrieb, während
das äußere Bohrgestänge als Schutzverrohrung und zur Verlaufssteuerung dient. Der
Bohrkopf dieser Bohranlagen ist bestens schneidfähig für Fels, allerdings haben
Doppelbohrgestänge-HDD-Anlagen eine Längenbegrenzung bei etwa 300 bis 400 m,
während Bohranlagen mit Mudmotoren beliebige Längen im Fels erbohren können.
Abb. 7: Grundodrill 18 ACS – Bohranlage im abendlichen Felsbohreinsatz

Im Fels oder in stückigen Felsmassen (aufwändiger bohrbar als massiver Fels) sind
vorherige Bohrplanungen sinnvoll, da die Bohrradien und die Aufstellmöglichkeiten meist
eingeschränkter sind. Dennoch ist es lohnenswert, die Horizontalbohrtechnik für solche
Einsätze einzuplanen. Mit der Horizontalbohrtechnik lassen sich oft technisch elegante und
clevere Lösungen zur Entwässerung solcher Bergsturzmassen finden und meistens ist der
Aufwand in der Summenwirkung viel geringer als mit konventioneller Bohrtechnik.
Literatur
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