Durchführung der Rohrverlegung mittels Durchstoßverfahren: Technische Regeln und Tipps von Fachleuten

Wenn unterirdische Leitungen eine Straße oder Bahngleise kreuzen, kann die Demontage solcher Objekte äußerst schwierig, oft sogar unmöglich sein. Die Rohrverlegung im Erdverdrängungsverfahren kann das Problem lösen. Diese Methode ist wesentlich einfacher und kostengünstiger in der Umsetzung.

Für alle, die erfahren möchten, wie Rohre im Boden verlegt werden, ohne die Oberflächenbeläge zu beschädigen, Gebäude abzureißen oder mobile Objekte zu versetzen, erläutern wir die Besonderheiten der Technologie. Bei uns erfahren Sie, welche Ausrüstung verwendet wird und auf welche Weise die Erdverdrängungen durchgeführt werden.

Neben der Hauptmethode haben wir alternative Varianten der grabenlosen Rohrverlegung beschrieben und Diagramme, Fotosammlungen und Videomaterialien beigefügt.

Was ist das Erdverdrängungsverfahren?

Als Erdverdrängungsverfahren bezeichnet man eine Technologie, bei der ein Loch ohne Aushub und Abtrag des Bodens durch dessen Verdichtung erzeugt wird.

Diese Methode eignet sich für die Verlegung von Stahlkonstruktionen. Der Durchmesser kann zwischen 100 und 500 mm variieren, die Länge des Lochs beträgt 30 – 50 m. Die Erdverdrängung unter einer Straße ist eine der gefragtesten Methoden der grabenlosen Leitungsverlegung.

Auf diese Weise werden unterirdische Leitungen für Wasserversorgung und Abwasser verlegt und die Hauptgasleitung an das Grundstück angeschlossen.

Gesteuerte Erdverdrängung wird verwendet für die Verlegung von:

• Leitungen aus Metall und Kunststoff;
• Schutzrohre (Mantelrohre), in die später Gas- und Wasserrohre eingelegt werden;
• Schutzrohre für Starkstrom-, Telefonkabel usw.

Die Erdverdrängung wird nicht nur dann eingesetzt, wenn eine Straße oder Bahngleise schonend gequert werden müssen.

Die Methode eignet sich für die Herstellung von Öffnungen zu einem Schacht (vorausgesetzt, der Schachtdurchmesser beträgt mindestens 1,5 Meter), zum Hauskeller, falls Leitungen unter einem relativ kleinen Objekt verlegt werden müssen, usw.

Meistens wird die gesteuerte Erdlochung in Tonschichten unter verschiedenen Straßen durchgeführt, z. B. unter Autobahnen oder Bahngleisen. Dafür wird ein Pumpen-Press-Aggregat verwendet, wie z. B. die Anlage Ditch Witch P80.

Darüber hinaus wird ein Satz von Aufweitern, Gestängen, Köpfen und anderen Werkzeugen benötigt, mit denen die Bohrarbeiten ausgeführt werden.

Unbedingt wird eine Hydraulikstation eingesetzt. Die erforderliche Kraftwirkung wird durch einen Hydraulikzylinder gewährleistet, die akzeptable Leistung des Aggregats beträgt etwa 36 Tonnen. Der Betrieb der Station muss durch einen Verbrennungsmotor sichergestellt werden. Zur Überwachung des Arbeitsfortschritts in der Erdschicht werden drahtlose Ortungsgeräte verwendet.

Als Beispiel kann die Arbeitsweise des Ortungsgeräts Eclipse betrachtet werden. In den Bohrkopf wird eine Sonde eingesetzt, die Informationen über den Fortschritt der Bohrarbeiten überträgt.

Gesteuerte Erdlochung – ist eine der kostengünstigsten Methoden zur grabenlosen Verlegung von Leitungen unter einer Straße oder anderen ähnlichen Objekten (+)

Die Informationen gelangen zum Lokator. Hier werden die Daten analysiert, woraus die genaue Position des Bohrwerkzeugs in der Erdschicht, der Neigungswinkel des Bohrkopfs und die Übereinstimmung seiner Bewegung mit dem zuvor erstellten Arbeitsplan ermittelt werden. Gleichzeitig wird der Batteriestatus der Sonde überwacht, von der die Daten stammen.

Der Bohrkopf ist so konstruiert, dass ein Teil seiner Oberfläche abgeschrägt ist. Dies verbessert die Leistung, wirkt sich jedoch auf die Arbeitsqualität aus.

Aufgrund der Abschrägung weicht die Position des Kopfs beim Vordringen in der Erdschicht ständig vom Wirkvektor ab. Der Bediener muss die Bewegungsbahn des Kopfs ständig korrigieren und dabei die Lokalisierungsergebnisse berücksichtigen.

Damit sich das Werkzeug exakt geradeaus bewegt, muss es mit konstanter Geschwindigkeit rotieren. Die erste Phase des Durchstichs beginnt in der Startbaugrube und endet in der Zielbaugrube. Hier wird anstelle des Bohrkopfes ein konischer Aufweiter an der Anlage befestigt.

Dieses Gerät durchquert das entstandene horizontale Bohrloch in umgekehrter Richtung, was es ermöglicht, es zu erweitern und die Wände zu verdichten.

Für die grabenlose Verlegung von Rohren mittels der Durchstichmethode müssen zunächst zwei Baugruben ausgehoben werden: eine Start- und eine Ziel- (oder Aufnahme-) Baugrube.

Danach wird in die entstandene lange Öffnung ein Rohr mit dem erforderlichen Durchmesser oder eine Schutzhülle für die Verlegung von Leitungen eingeführt. Je nach Situation können auch mehrere Rohre verlegt werden. Die weiteren Schritte bestehen darin, diese Leitungen zu verlegen und an das Gesamtsystem anzuschließen.

Während der Vorbereitungsarbeiten muss auch der Lagerort für die Rohre bedacht werden, der sich in der Nähe der Bohrstelle befinden sollte.

Normalerweise wird ein Platz für die Rohre in der Nähe der Startbaugrube vorgesehen. Die Größe des Lagerplatzes hängt von der Länge der Rohre ab, die bis zu sechs Meter betragen kann. Es ist wünschenswert, dass die für die Verlegung ausgewählten Rohre horizontal gelagert werden. Dies vereinfacht die Montage und verringert die Wahrscheinlichkeit von Beschädigungen der Konstruktion.

Darüber hinaus müssen Zufahrtswege zur Startbaugrube bereitgestellt werden, um Materialien und die für die Arbeiten erforderliche Ausrüstung ungehindert anliefern zu können.

Die Methode des gesteuerten Durchstichs ermöglicht es, sowohl Kunststoff- als auch Metallrohre erfolgreich in einer Metallhülle zu verlegen. Zunächst wird ein Pilotdurchstich durchgeführt, dann erfolgt die Verdichtung in die entgegengesetzte Richtung, das Einbringen der Hülle, anschließend die Verlegung der Rohre.

Zunächst wird eine Voruntersuchung des Arbeitsbereichs vor Ort durchgeführt. Die Fachleute nutzen dabei die Projektdokumentation, auf deren Grundlage sowie anhand der Ergebnisse der Objektanalyse ein Plan für die Durchführung des Durchstichs erstellt wird.

Falls ein Durchstich unter einem Objekt erforderlich ist, das starken Verkehrsbelastungen ausgesetzt ist (Straßenbahngleise, Autobahn, Eisenbahn, U-Bahn usw.), werden die Rohre in speziellen Schutzhüllen verlegt.

Wenn mehrere Kabel unter der Straße verlegt werden müssen, wird zunächst ein Rohr oder eine Hülle verlegt, deren Durchmesser ausreicht, um alle erforderlichen Leitungen aufzunehmen.

Ein solcher Schutzmantel sollte einen Durchmesser haben, der die Rohrgrößen um etwa 15–20 cm übersteigt. Zuerst wird der Mantel eingelegt, dann werden die Rohre darin montiert, und der Hohlraum zwischen diesen Leitungen wird mit einer Mörtelmischung verfüllt, für die man den preiswerten Zement M-100 verwenden kann. Die Mäntel reduzieren die Belastungen auf die unterirdischen Leitungen und verringern das Risiko von Beschädigungen.

Hydro-, Vibrationserdverdrängung und Durchpressen

Man unterscheidet zwischen Hydro- und Vibroerdurchpressung. Im ersten Fall wird als Werkzeug für die Bodendurchpressung ein Wasserstrahl verwendet, der unter hohem Druck aus einer speziellen Düse austritt.

Diese Methode ist besonders effektiv in nicht bindigen Sandböden, die durch den Wasserstrahl leicht ausgewaschen werden. Sie ermöglicht es, eine Öffnung mit einem Durchmesser von etwa 50 cm in kürzester Zeit zu erzeugen. Die maximale Länge des Bohrlochs bei der Hydroerdurchpressung beträgt jedoch 30 m.

Die Vibroerdurchpressung erfolgt, wie der Name schon sagt, mit Hilfe von Vibrationseinwirkung. Bei der Vorrichtung zur Durchführung der Erdurchpressung werden schlag-vibrations-eindrückende Anlagen mit Erregern von längsgerichteten Schwingungen eingesetzt.

Statisches Eindrücken wird mit der Einwirkung von Schlagimpulsen eines Vibrohammers auf den Boden kombiniert. Die Methode wird auf wassergesättigten und feuchten Sandböden sowohl zum Verlegen von Rohren als auch zu deren Entnahme angewendet. Der Durchmesser des Bohrlochs kann bis zu 50 cm und seine Länge bis zu 60 m betragen.

Die Methode der Durchpressung wird wie die Erdurchpressung mit Hilfe von Pressen durchgeführt. In diesem Fall wird das Rohr jedoch mit offenem Ende in den Boden eingeführt. Während des Vorschubs der Konstruktion bildet sich im Rohr ein dichter Erdpropf, der anschließend entfernt wird.

Für diese Art von Arbeiten werden zwei bis acht leistungsstarke (200–400 Tonnen) Hydraulikpressen eingesetzt, für deren Betrieb die Montage einer Widerlagerwand mit Rahmen und Aufsatzkopf erforderlich ist.

Bodendurchpressung – dies ist ein grabenloses Verfahren zur Rohrverlegung, das mit Hilfe spezieller leistungsstarker Hydraulikanlagen durchgeführt wird.

Pro Schicht kann eine solche Vorrichtung bis zu 10 Meter Boden durchdringen, und die Gesamtlänge des Bohrlochs überschreitet in der Regel 80 Meter nicht. Wenn eine längere Trasse verlegt werden muss, wird sie in einzelne Abschnitte von maximal 80 Metern unterteilt.

Auch diese Methode erfordert die Einrichtung von Start- und Zielbaugruben, in denen die erforderliche Hydraulik installiert wird.

Jeder Abschnitt wird zweimal vorgetrieben: zuerst in Vorwärts- und dann in Rückwärtsrichtung. Die Überwachung der Maschinenarbeit und der Qualität der Durchpressung erfolgt durch einen Bediener, der sich in der Baugrube befindet.

Technisch gesehen ist diese Methode komplexer als die einfache Erdurchpressung, aber sie kann auf nahezu allen Bodenarten angewendet werden. Der Durchmesser der Konstruktion kann bis zu 172 cm betragen. Die Entnahme des im Rohr gebildeten Bohrkerns kann manuell oder mit mechanisierten Mitteln erfolgen.

Vorteile des Erdverdrängungsverfahrens

Die Nachfrage nach der Durchbruchmethode erklärt sich durch ihre erheblichen Vorteile im Vergleich zu anderen Ausführungsvarianten dieser Art von Arbeiten. Beispielsweise ist der Durchbruch zu jeder Jahreszeit verfügbar, hohe oder niedrige Außentemperaturen und Bodentemperaturen spielen keine große Rolle.

Einer der Vorteile der Methode des gesteuerten Durchbruchs besteht darin, dass die Arbeiten auch in Gebieten mit erhöhtem Grundwasserspiegel durchgeführt werden können

Der Betrieb der Anlage erfordert keine Verwendung von Bentonitsuspension, Wasserzufuhr in den Bohrkessel oder Bohrspülung. Es handelt sich um eine kompakte und leistungsstarke Einheit, die mit einem zuverlässigen elektrischen Sicherheitssystem ausgestattet ist. Sie lässt sich leicht zur Baustelle transportieren und installieren. Dabei hindern die kompakten Abmessungen das Gerät nicht daran, mit hohen Leistungswerten zu arbeiten.

Grabenlose Rohrverlegungsmethoden wie der gesteuerte Durchbruch können sowohl im Sommer als auch im Winter erfolgreich eingesetzt werden

Die Arbeitszeiten sind ebenfalls kürzer als bei anderen Methoden. Selbst wenn auf dem Gelände, auf dem der Durchbruch ausgeführt wird, ein erhöhter Grundwasserspiegel herrscht, sind keine Maßnahmen zur Wasserableitung erforderlich.

Während des Durchgangs des Erweiterungskegels wird auch die Verdichtung der Grabenwände vorgenommen, daher sind in dieser Hinsicht keine zusätzlichen Arbeiten erforderlich.

Durchführung der Erdverdrängung bei verschiedenen Objekten

Komplexität und Geschwindigkeit dieser Art von Arbeiten hängen weitgehend von den Bedingungen ab, d.h. vom Gelände und den Eigenschaften des Objekts, unter dem der Durchbruch ausgeführt wird. Für Bohrungen unter dem Eisenbahngleis ist in der Regel ein recht aufwändiger Papierkram erforderlich. Zunächst muss die Bohrung mit einer Reihe von Eisenbahndiensten abgestimmt werden.

Der Einsatz der Methode des gesteuerten Durchbruchs im Stadtgebiet ermöglicht es, die Integrität der Straßenstrecken zu erhalten, Kosten zu minimieren und den Verkehr nicht zu beeinträchtigen

In Russland müssen die Abteilungen Etsch, Schtsch, RZS NODG, Ptsch und andere Dienste der OAO "RSchD" kontaktiert werden. Es sind obligatorisch Verträge über die technische Überwachung sowie über die Installation von Sicherheitspaketen abzuschließen. Die gesamte Ausführungsdokumentation muss mit den Eisenbahnbehörden abgestimmt und vorgelegt werden.

An die Streckendienststelle wird nach Abschluss des Arbeitsszyklus der Rohrverlegung ein Dokumentenpaket übergeben. In Städten ist der Durchbruch unter der Straße bei der Verlegung neuer Versorgungsleitungen sehr gefragt, besonders an Orten mit historischen Sehenswürdigkeiten.

Die Methode ermöglicht es, nicht nur den normalen Verkehr auf den Straßen aufrechtzuerhalten, sondern auch die Zerstörung alter Pflasterstraßen zu verhindern, wenn Rohre unter solchen Abschnitten verlegt werden müssen.

Restaurierung eines solchen Objekts kann schwierig bis unmöglich sein. In Ferienhaussiedlungen ermöglicht die Verlegung von Versorgungsleitungen mittels Durchpressverfahren die Durchführung aller Arbeiten mit minimalen Schäden an bereits vorhandenen Objekten wie Straßen, Zäunen usw.

Bewertung alternativer Optionen

Neben der Methode des gesteuerten Erdstichs gibt es weitere Optionen für die Verlegung von Leitungen im Erdreich ohne Grabenaushub. Manchmal kann die Alternative vorteilhafter sein als der Erdstich, alles hängt von der spezifischen Situation ab.

Horizontalspülbohren, auch als schräggerichtetes Bohren bezeichnet, wird für die Verlegung von Druck- und Freispiegelrohrleitungen verwendet. Dieses Bohrverfahren wird von der Erdoberfläche aus durchgeführt. Der Bohrlochdurchmesser sollte 30-50% größer sein als die Abmessungen der Rohre, die darin verlegt werden sollen.

Das Bohrloch wird nicht sofort, sondern in mehreren Schritten erweitert. Dabei wird Bentonitspülung verwendet, die mit dem aufgelockerten Erdreich vermischt wird und dessen Entfernung aus dem Bohrloch erleichtert. Darüber hinaus dient diese Arbeitsflüssigkeit zur Kühlung des Bohrwerkzeugs und bildet später an den Schachtwänden eine Schicht, die diese vor Zerstörung schützt.

Zur Entsorgung der verbrauchten Bentonitspülung wird ein Saugwagen eingesetzt. Nach dem Abpumpen muss die überschüssige Spülung zu einer Deponie zur weiteren Entsorgung gebracht werden. Bei korrekter Ausführung entsteht ein sauberer Bohrbrunnen mit stabilen Wänden.

Bohranlagen für diese Art von Arbeiten verfügen über verschiedene Eigenschaften wie Drehmoment und Zugkraft. Davon hängt die Länge der Rohre ab, die im Erdreich verlegt werden können, und die bis zu 1000 Meter betragen kann.

Der zulässige Rohrdurchmesser beträgt 120 cm. Mittels Horizontalspülbohren können sowohl Metall- als auch Kunststoffrohre verlegt werden.

Das Bohren erfolgt entlang einer vorab berechneten Bahn, die Bewegung des Bohrwerkzeugs wird über ein Ortungssystem gesteuert. Der Anbohrwinkel kann zwischen 26 und 34 Grad variieren.

Ein weiterer wichtiger Parameter beim HDD (Horizontal Directional Drilling) ist die Biegung der Gestänge, die 6-12 % betragen kann, abhängig vom Typ. Eine weitere gängige Methode der grabenlosen Rohrverlegung ist das Schneckenbohren. Dafür wird eine spezielle hydraulische Anlage verwendet, die wie ein Wagenheber wirkt.

Zuerst werden Start- und Zielbaugruben angelegt. Die Tiefe jeder Grube sollte einen Meter tiefer sein als das Niveau der Rohrverlegung. In die Startbaugrube wird die hydraulische Anlage eingesetzt, die die Schnecke und die Durchpressrohre dreht. Dabei wird ein Teil des Erdreichs entfernt und es entsteht ein Bohrloch für das Rohr.

Anschließend werden Rohre, Schutzrohre usw. eingebaut. Die maximale Verlegelänge beträgt in der Regel nur 100 Meter, aber der Durchmesser der Leitungen kann bis zu 172 cm betragen. Die Werte hängen weitgehend von der Bodenart ab, in der gebohrt wird.

Das Verfahren des Durchpressens von Stahlmantelrohren wird häufig angewendet, wenn Rohre oder Mantelrohre mit großem Durchmesser im grabenlosen Verfahren verlegt werden müssen.

Zur Kontrolle der Arbeiten beim Schneckenbohren wird ein Laser verwendet, der den richtigen Neigungswinkel des Bohrers gewährleistet und eine hochpräzise Verfolgung der Bohrrichtung ermöglicht. Sobald die Schnecke den Zielgraben erreicht hat, wird sie in umgekehrter Reihenfolge aus dem entstandenen Bohrloch herausgezogen.

Mikrotunnelbau – ist ein hochpräzises Verfahren zur grabenlosen Verlegung von Leitungen, das mit einem speziellen Vortriebsschild durchgeführt wird.

Für den Vortrieb des Geräts wird eine leistungsstarke Pressenstation eingesetzt. Sie wirkt auf die Säule aus Stahlbetonrohren, die mit dem Schild verbunden sind. Die Länge des Bohrlochs wird nach und nach vergrößert, daher wird die Säulenlänge durch Hinzufügen weiterer Stahlbetonkonstruktionen verlängert.

Für die Verlegung von Stahlbeton- und Stahlrohren wird das Mikrotunnelbauverfahren eingesetzt. Es wird mit einem speziellen Vortriebsschild durchgeführt, das den Boden auflockert.

Auch dieses Verfahren erfordert die vorherige Vorbereitung von zwei Gruben, deren Abstand zwischen 50 und 500 Metern variieren kann. Die Pressenanlage muss in den Startgraben auf eine Tiefe abgesenkt werden, die dem Niveau der Leitungsverlegung entspricht. Wenn die Bohrlänge 200 Meter übersteigt, wird in der Regel eine zwischengeschaltete Pressenstation verwendet.

Der Vortriebsschild lockert den Boden auf, der mit Wasser oder Bentonitsuspension ausgespült wird, die über Zuleitungen zugeführt wird. Die mit Bodenpartikeln vermischte Abfallflüssigkeit wird über Ableitungen in ein Absetzbecken geleitet. Sobald der Vortriebsschild den Zielgraben erreicht hat, können die Arbeiten als abgeschlossen betrachtet werden.

Grabenlose Verfahren der Leitungsverlegung werden mit spezieller Hochleistungsausrüstung durchgeführt. Die genaue Einhaltung der Technologie gewährleistet ein zuverlässiges Bohrloch.

Die Ausrüstung wird demontiert und entfernt. Mit der Mikrotunnelbau-Methode können nicht nur Stahlbeton-, sondern auch Stahlrohre verlegt werden. Zur Überprüfung der korrekten Ausführung der Arbeiten wird ein Navigationssystem verwendet, das aus einem Laser, einer Zielscheibe und einem Messrad besteht.

Für lange Abschnitte (über 200 m) gilt ein elektronisches Lasersystem als effektiv, das mit einer hydrostatischen Wasserwaage ausgestattet ist, die unabhängig von der Lufttemperatur im Bauwerk genaue Angaben zur Verlegetiefe der Rohre liefert.

Feinheiten bei der Auswahl der geeigneten Methode

Die Methode der Leitungsverlegung mittels Horizontalbohrung wird bereits in der Planungsphase des jeweiligen Prozesses festgelegt. Erfolgt die grabenlose Rohrverlegung im Rahmen eines Bauvorhabens, beispielsweise eines Wohnhauses, können die Arbeiten Teil des gesamten Bauprojekts sein.

Bei der Planung werden folgende Informationen berücksichtigt:

• Länge der Leitungen, die grabenlos verlegt werden müssen;
• Durchmesser des Mantelrohrs oder der Leitung;
• Material, aus dem die Leitungen bestehen;
• Tiefe, in der die Rohre verlegt werden müssen;
• Art der Rohrleitung (Druckleitung oder Freispiegelleitung);
• Möglichkeit zur Einrichtung von Start- und Zielbaugruben mit geeigneter Tiefe;
• Zufahrtswege zur Baustelle;
• Vorhandensein eines ausreichend großen Platzes für die Lagerung von Materialien, Geräten usw.;
• Grundwasserspiegel;
• weitere geologische Besonderheiten des Grundstücks;
• Lageplan der bereits vorhandenen Leitungen auf dem Grundstück.

Während des Bauprozesses ist es manchmal notwendig, den bereits erstellten Plan zu ändern. Dies kann durch den Wunsch verursacht werden, Kosten zu sparen, indem beispielsweise Kunststoffrohre anstelle von Stahlrohren verwendet werden. Außerdem erweist sich der Lageplan der unterirdischen Leitungen auf der Baustelle nicht immer als ausreichend genau.

Der Rohrdurchmesser – einer der Faktoren, die bei der Auswahl der grabenlosen Verlegeverfahren berücksichtigt werden. Die Bohrung sollte etwas größer sein

Bei der Durchführung der Arbeiten können solche nicht eingeplanten Rohre oder Kabel entdeckt werden. All diese Punkte können Änderungen am Projekt erforderlich machen, was sich auch auf die Entscheidung über die Bohrtechnik auswirken kann.

Wenn die Verlegetiefe der Leitungen gering ist, besteht die Gefahr von Setzungen der oberen Bodenschicht, insbesondere wenn bei der Bohrung Bentonitsuspension verwendet wurde. In solchen Fällen ist die waagerechte Schneckenbohrung vorzuziehen.

Sehr oft wird die Bohrtechnik dadurch bestimmt, welche Ausrüstung dem ausführenden Unternehmen zur Verfügung steht.

Zum Beispiel, wenn die Baufirma über Pressen oder eine Anlage für die horizontale Richtbohrung verfügt, wird dieser Methode der Vorzug vor dem Erdverdrängungsverfahren gegeben. Meistens sind solche Änderungen durch wirtschaftliche Vorteile begründet.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Der Prozess der gesteuerten Erdverdrängung wird in folgendem Videobeitrag anschaulich dargestellt:

Die gesteuerte Erdverdrängung – eine präzise und relativ kostengünstige Methode, um Leitungen unter einer Straße oder einem anderen Objekt zu verlegen. Dabei ist es wichtig, alle Arbeiten richtig zu planen und die Technologie genau einzuhalten.

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