Rekordbohrung in Valencia - Nodig-Bau.de

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Horizontalbohren
Bild 1 – Das Bohrgerät erreicht Alzira Bild 2 – Flycutter mit vorgeschaltetem Zentrierbarrel
Verlegung duktiler Gussrohre DN 900 im HDD-Verfahren
Rekordbohrung
in Valencia
In Alzira, einem kleinen Städtchen in der Nähe von Valencia wurde
jetzt in eine neue Dimension der grabenlosen Verlegung von
duktilen Gussrohren vorgestoßen. Zum ersten Mal wurde in Europa
eine Gussrohrleitung der Nennweite DN 900 mittels HDD verlegt.
Von Dipl.-Ing. (FH) Steffen Ertelt,
Dipl.-Ing. / EWE Hermann Lübbers
und Pablo Ramón*
Die grabenlose Verlegung von duktilen Gussrohren
mit der gesteuerten Horizontalbohrtechnik
(HDD) ist schon seit vielen Jahren zu
einer festen Größe im Rohrleitungsbau geworden.
Dank der hervorragenden Werksstoffe-
igenschaften, der Dichtheit der Verbindung
durch die millionenfach bewährte TYTON - Dichtung
und der einfachen und dennoch sicheren
Montage der längskraftschlüssigen Steckmuffenverbindungen
BLS (Buderus Lock System)
werden diese Rohre immer häufiger auch durch
grabenlose Verlegeverfahren, wie der gesteuerten
Horizontalbohrtechnik eingebaut.
Bild 3 – BLS - Steckmuffenverbindung Bild 4 – verriegelte BLS - Steckmuffenverbindung
bi UmweltBau 5 | 07
Projektbeschreibung
Zur Wasserversorgung in der Region um La Ribera
wurde eine neue Rohrleitung der Nennweite
DN 900 erforderlich. Ein Teilstück der Leitung
waren die Querungen des Flusses Jucar,
der parallel verlaufenden Eisenbahnlinie von
Valencia nach Alicante sowie eines Fabrikgebäudes.
Aufgrund der Bahnlinie musste eine
offene Verlegung dieses Leitungsabschnittes
ausgeschlossen werden. Eine Verlegung über
eine nahe gelegene Brücke kam aus statischen
Gründen ebenfalls nicht in Frage. Die spanischen
Auftraggeber entschieden sich somit
für ein Dükerbauwerk mittels HDD. Als Rohrmaterial
wurden Rohre aus duktilem Gusseisen
vorgegeben. Die Ausschreibung für die Bohrungsdurchführung
bzw. für die Rohrlieferung
gewannen die Unternehmen
- Nacap B.V., 9761 – TK Eelde, Niederlande
sowie
- Buderus Giesserei Wetzlar GmbH, vertreten
durch Construtec Canalizaciones S.L., Bilbao
Verfahrensbeschreibung
Das gesteuerte Horizontalspülbohrverfahren
unterteilt sich in der Regel in die 3 Arbeitsschritte
- Pilotbohrung

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Bild 5 – Fixierungsschelle für Segmente Bild 6 – Zementmörtel - Umhüllung
- Aufweitbohrung (en) und
- Rohreinzug
Bei der Durchführung der Pilotbohrung wird der
Bohrkopf von einem Bohrgerät entlang eines
vorgegebenen Bohrprofils vorangetrieben. Zu
Beginn der Pilotbohrung wird der erste Teil des
Bohrstranges - bestehend aus Bohrmeißel,
Knick-Stück (Bent Sub) und nicht magnetischen
Bohrstangen - von der Bohranlage in dem vorher
festgelegten Eintrittswinkel ins Erdreich
gedrückt. Dabei wird die i.A. aus einer Wasser-
Bentonit-Suspension bestehende Bohrspülung
durch das Gestänge zu den Meißeldüsen
gepumpt und tritt dort unter hohem Druck aus.
Der so gelöste Boden wird von der durch den
Ringraum zurückfließenden Bohrspülung nach
Übertage transportiert.
Die Steuerung des Bohrstranges erfolgt über
eine ständige Änderung der Arbeitsrichtung
des Meißels, hervorgerufen durch gezielte Drehungen
des Bohrgestänges, und damit des
Knickstücks, um kleine Beträge. Die Ortung des
Bohrkopfes erfolgt über eine Messsonde direkt
im Bohrkopf.
Nachdem die gesteuerte Pilotbohrung am Zielpunkt
wieder zutage getreten ist, werden der
Bohrmeißel und die Messsonde entfernt und
ein Räumer vorgebaut. Hierbei handelt es sich
um ein Bohrwerkzeug zum Aufweiten des Bohrkanals
auf einen größeren Durchmesser. Je
nach der vorgefundenen Bodenformation werden
hierzu Barrel Reamer, Fly Cutter oder Hole-
Opener, eingesetzt.
Das Räumwerkzeug wird in der Regel drehend
und spülend von der Austrittsseite der Bohrung
zur Bohranlage zurückgezogen. Dieser Vorgang
wird so oft wiederholt, bis das Bohrloch den
vorgesehenen Enddurchmesser erreicht hat.
Beim letzten Arbeitsschritt zur Durchführung
einer gesteuerten Horizontalbohrung wird
die vorbereitete Rohrleitung in das fertig aufgeweitete
Bohrloch eingezogen. Zum Einziehen
der Pipeline wird der Räumer in Rotation
versetzt und spülend zur Bohranlage zurückgezogen.
Durch die Verbindung mit der Pipeline
über ein Drehgelenk wird dabei die Zugkraft
auf die Rohrleitung übertragen, nicht jedoch
das Drehmoment. Dadurch folgt die Rohrleitung
dem Räumer praktisch ohne Drehbewegung
durch das Bohrloch bis zur Eintrittsgrube
vor dem Bohrgerät.
Bohrspezifische Daten des Projektes
Die Bohrung wurde mit einem Maxi-Rig [Bild 1],
welches eine Rückzugkraft von 2500 kN zur Verfügung
stellen kann, durchgeführt.
Bild 7 – Schrumpfmuffe mit Blechkegel Bild 8 – Druckprüfung
Bild 9 – Rohrgraben
Bild 10 – Einbau der Rohre

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Horizontalbohren
Bild 11 – gefluteter Rohrgraben
Zur Pilotierung kam ein 9 ½“ „Milled Tooth“-
Bohrmeißel zum Einsatz. Die Bohrspülungsmenge
kann mit ca. 600 l/min angegeben werden.
Insgesamt wurden 49 Bohrstangen abgebohrt,
was einer Bohrlänge von ca. 456 m entspricht.
Der Bohrkanal wurde mit einem Bohrradius
von 600 m hergestellt.
Die Aufweitung des Bohrkanals erfolgte über
3 Räumvorgänge. Der erste Räumgang wurde
mit einem 32“ Flycutter durchgeführt. Die Spülungsmenge
betrug im Mittel ca. 1500 l/min.
Der Räumvorgang konnte ohne technische Probleme
mit einem Drehmoment von ca. 4 kNm
und einer Rückzugskraft von 80 kN beendet
werden.
Der zweite Aufweitschritt wurde mit einem Aufweitdurchmesser
von 46“ durchgeführt. Zur
Stabilisierung und Zentrierung des Flycutters
wurde diesem ein 28“-Barrelreamer vorgeschaltet
[Bild 2]. Das gemessene Drehmoment
betrug ca. 7,5 kNm.
Der Enddurchmesser der Bohrung betrug 54“
bzw. 1,37 m. Das Räumwerkzeug wurde mit
einem Drehmoment von ca. 10 kNm beaufschlagt
und mit einer Zugkraft von ca. 120 kN
durch das Bohrloch gezogen.
Eingesetztes Rohr, Rohrverbindung
und Rohraußenschutz
In der gesteuerten Horizontalbohrtechnik
haben sich Rohre aus duktilem Gusseisen
unter Verwendung von längskraftschlüssigen
Steckmuffenverbindungen bereits in vielen
HDD-Projekten hervorragend bewährt.
Zum Einsatz kamen bei diesem Projekt duktile
Gussrohre der Nennweite DN 900 mit der längskraftschlüssigen
BLS - Steckmuffenverbindung
[Bild 3] und einer Zementmörtel – Umhüllung
nach DIN 30674, Teil 2 [2].
Bei der BLS - Steckmuffenverbindung übernimmt
eine an der Rohrmuffe angegossene
Schubsicherungsvorkammer die Sicherung der
Verriegelungssegmente. An diesen Verriegelungssegmenten
stützt sich anschließend die
werksseitig auf das Einsteckende aufgebrachte
Schweißraupe ab [ Bild 4 ]. Dadurch können auf
die aus duktilem Gusseisen bestehenden Verriegelungssegmente
sehr hohe Kräfte übertragen
werden, die für die BLS - Verbindung DN
900 bis zu 1845 kN beträgt. [1] Durch die mögliche
Abwinkelung der Muffenverbindungen bis
zu 1,5 ° bei der Nennweite DN 900 ist ein minimaler
Kurvenradius von 230 m möglich.
Um dem erhöhten Sicherheitsbedürfnis bei
dem europaweit erstmaligen HDD-Projekt mit
Rohren aus duktilem Gusseisen dieser Nennweite
gerecht zu werden, wurden die BLS – Verriegelungssegmente
zusätzlich mit Fixierungsschellen
gesichert [Bild 5]. Diese Fixierungsschellen
stellten eine feste Anlage der Verriegelungssegmente
am Einsteckende während
Bild 12 – Barrelreamer
bi UmweltBau 5 | 07
des Rohreinzugs sicher. Der Rohraußenschutz
Zink-Überzug mit kunststoffmodifizierter Zementmörtel-Umhüllung
nach DIN 30674, Teil
2 [2], hat sich bei äußerer mechanischer Belastung,
wie sie speziell beim grabenlosen Einbau
in nicht vorhersehbarer Größenordnung
auftreten können, bestens bewährt. Durch die
beigemischten Fasern im Zementmörtel und
die PE – Netzbandage
[Bild 6] ist die Zementmörtel-Umhüllung extrem
widerstandsfähig gegenüber mechanischer Beanspruchung.
Dieser Rohraußenschutz kann
darüber hinaus in Böden jeder beliebigen Korrosivität
eingesetzt werden. [3]
Als Muffenverbindungsschutz diente ein PE-
Schrumpfmaterial. Dieser Verbindungsschutz
wurde durch einen aufgeschobenen Blechkegel
zusätzlich vor evtl. mechanischen Beschädigungen
geschützt [Bild 7].
Rohreinzug
Gemäß den ingenieurtechnischen Ausführungsplanungen
der Nacap B.V. sollte der Rohrstrang
„schwimmend“ eingezogen werden.
Diese Vorgehensweise reduziert die Reibungskräfte,
die den größten Teil der erforderlichen
Rohreinzugkraft ausmacht, erheblich. Zu diesem
Zweck wurde vor der Montage des gesamten
Rohrstranges ein entsprechender Rohrgraben
[Bild 9] ausgehoben, in dem anschließend
die einzelnen Rohre zusammengebaut wurden
[Bild 10] .
Unter der fachlichen Aufsicht der Firma Buderus
wurde der Rohrstrang montiert und einer
abschließenden Druckprobe [Bild 8] unterzogen.
Die Druckprüfung mit einem Druck von
21 bar wurde ohne Beanstandung der zuständigen
Abnahmebehörde durchgeführt und abgenommen.
Über die Rückführungsleitung der Bohrspülung
wurde der Rohrgraben anschließend mit
Bohrsuspension geflutet. Ca. 1600 m³ Volumen
mussten aufgefüllt werden, bevor der Rohrstrang
die endgültige Schwimmposition erreicht
hatte [Bild 11].
Parallel zu den Füllarbeiten wurde noch ein
„Cleaningrun“ mit einem 44“ Barrelreamer
durchgeführt [Bild 12]. Dieser Arbeitsschritt
kontrolliert letztmalig den freien Durchgang
des Bohrkanals und bringt noch im Bohrkanal
verbliebene Restmengen an Feststoffen nach
Übertage.
Nach Ankoppeln der Einzugsgarnitur an den
Zugkopf wurde am 14.03.07 um 18:33 mit dem
Rohreinzug begonnen [Bild 13].
Um 21:00 erreichte das Rohr die Startgrube vor
dem Bohrrig.
Die Einzugskraft wurde mit maximal 750 kN

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Bild 13 – Beginn des Einzugs Bild 14 - Rohreinzugskräfte
gemessen und betrug somit nur ca. das 0,4fache
der Gewichtskraft (1830 kN) des eingezogenen
Rohrstranges [Bild 14]. Der Auftraggeber,
der Rohrlieferant sowie das Bohrunternehmen
stellten während der gesamten Baumaßnahme
ein gut aufeinander abgestimmtes
Team dar und ermöglichten so die erfolgreiche
Durchführung dieser nicht alltäglichen Horizontalbohrung.
Zusammenfassung
Der grabenlose Einbau von duktilen Gussrohren
mittels HDD unter Verwendung von längskraft-
I m m e r
u m einen
Schlag besser
Alle gesteuerten Grundodrill-Bohrsysteme arbeiten mit dem
einzigartigen Schlagwerk. Das erleichtert den Vortrieb
in steinigen Böden. Ihre robuste und stabile Bauweise
garantiert geringe Wartung und ein langes Leben.
Die Bedienung ist einfach und benutzerfreundlich. Der
Gestängewechsel ist Sekundensache. Bis zu 40 % längere
Standzeiten hat das patentierte Twin Drive Gestänge.
schlüssigen BLS - Steckmuffenverbindungen
ist auch in den hier vorgestellten Dimensionen
technisch machbar und stellt auch wirtschaftlich
eine interessante Alternative zu anderen
Einbaumethoden dar.
*Die Autoren:
Dipl.-Ing. (FH) Steffen Ertelt, Buderus Giesserei
Wetzlar GmbH, Email: steffen.ertelt@guss.
buderus.de
Dipl.-Ing./EWE Hermann Lübbers, Nacap B.V.,
TK Eelde, Niederlande, Email: h.luebbers@
nacap.nl
Die N-Serie gibt es mit Wetterschutzkabine und automatischem
Gestängewechselsystem. Die schlanken Bohrgeräte
eignen sich gut für Einsätze in engen Straßen, Gassen,
Fußgängerzonen. Extrem wenig Platz benötigt der Typ
7 X, weil er eineDurchlaufmischanlage (patentiert) an
Bord hat.
Alles in allem MEHR als man erwartet.
Pablo Ramón, Dpto. Comercial, Construtec Canalizaciones
S.L., Bilbao, Spaniel, Email: pramon@construtec.es
❚
Quellennachweis:
[1] DVGW-Arbeitsblatt GW 321 „Steuerbare horizontale
Spülbohrverfahren für Gas- und Wasserrohrleitungen
– Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung“
(10/2003)
[2] DIN 30674 – 2 (1992-10) „Umhüllung von Rohren
aus duktilem Gusseisen; Zementmörtel-Umhüllung
[3] DIN EN 545 : (2007-02) „Rohre, Formstücke und
Zubehörteile aus duktilem Gusseisen und Ihre Verbindungen
für Wasserleitungen – Anforderungen und
Prüfverfahren; Deutsche Fassung EN 545 : 2006
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