Wie die grabenlose Rohrverlegung durchgeführt wird: Besonderheiten des Verfahrens + Arbeitsbeispiel

Beim Bau neuer Rohrleitungen sowie bei der Reparatur oder dem Austausch alter Kommunikationsleitungen wird häufig die grabenlose Rohrverlegung eingesetzt.

Die Vielfalt der Methoden ermöglicht die Auswahl des optimalen Verfahrens – abhängig von der Komplexität des Abschnitts oder der Bebauungsdichte.

In diesem Material werden wir ausführlich über die Methoden der grabenlosen Rohrverlegung und ihre besonderen Merkmale berichten.

Vorteile und Besonderheiten der BPT

Offensichtliche Vorteile im Vergleich zu Erdarbeiten beim Grabenaushub sind die folgenden Aspekte:

• Verkürzung der Arbeitszeit;
• Minimierung der Kosten für die Wiederherstellung der Landschaftsgestaltung;
• Aufrechterhaltung des Betriebs von Infrastruktureinrichtungen im Normalmodus;
• Reduzierung der Auswirkungen auf ökologisch sensible Gebiete.

Die Wahl der Methode für die grabenlose Rohrverlegung hängt ab vom Durchmesser des erforderlichen Bohrlochs, den Eigenschaften der Landschaft und des Bodens, dem Material der zu verlegenden Rohre, dem Vorhandensein oder Fehlen bestehender Leitungen.

Natürliche Gewässer, ober- und unterirdische Infrastruktur, Grünanlagen und Gebäude werden nicht beeinträchtigt, wenn die Rohrleitungsbauarbeiten im grabenlosen Verfahren durchgeführt werden.

Es gibt viele Umsetzungsmöglichkeiten, aber unter ihnen lassen sich vier Hauptmethoden unterscheiden: Sanierung, Erdpressen und Durchstich, horizontale Richtbohrung.

Rekonstruktion und Austausch der Rohrleitung mittels Sanierungsverfahren

Das Sanierungsverfahren wird in den Fällen angewendet, in denen bei der Inspektion die Notwendigkeit eines vollständigen oder teilweisen Austauschs der vorhandenen Rohrleitung festgestellt wurde.

Mit Hilfe der Sanierung werden die folgenden Probleme effektiv gelöst:

• Verstopfungen von Rohrleitungsabschnitten und Rissbildung;
• Zerstörung lokaler Leitungsabzweigungen durch Baumwurzeln;
• Gefahr von Rohrbrüchen infolge von Korrosion.

Je nach Zustand der Leitungen und den gestellten Aufgaben wird auf die Relining- oder Renovationstechnologie zurückgegriffen.

Technologie des Relinings oder “Rohr im Rohr”

Relining ist eine Variante der Sanierung, die bei Rohrleitungen angewendet wird, bei denen eine geringfügige Verringerung des Durchmessers möglich ist. Wenn die tatsächliche Nutzungsdauer von Metallrohren erschöpft ist und die Befürchtung besteht, dass sie bis zum nächsten Bruch betrieben werden, werden sie vorher von Kalkablagerungen, Rost und Sand gereinigt.

Es wird eine Polyethyleneinlage in Form eines Schlauches vorbereitet, der vorher innen mit einer Polymerzusammensetzung gefüllt wird, die gleichmäßig über die gesamte Länge verteilt wird. Dieser polymerhaltige Strumpf wird unter Wasser- oder Luftdruck im Rohr entfaltet und gleichzeitig von innen nach außen gestülpt, sodass die zuvor aufgetragene Zusammensetzung an den Rohrwänden anliegt.

Nachdem der Schlauch das gesamte Segment der verschlissenen Rohrleitung ausgefüllt hat, wird unter Temperatureinwirkung ein Polymerisationsprozess durchgeführt. Dadurch erhöht sich sowohl die Festigkeit der Leitungen als auch ihre Durchflusskapazität.

Eine andere Technik des Relinings beinhaltet das Verlegen neuer Polypropylenrohre im Inneren vorhandener alter Rohre. Auf diese Weise werden Stahl-, Keramik-, Asbestzement-, Guss-, Beton- und Stahlbetonrohrleitungen mit einem Durchmesser von 200-315 mm ersetzt.

Relining – eine schnelle und wirtschaftliche Methode zur Erneuerung von Rohrleitungen und zur Erhöhung ihrer Durchflusskapazität, trotz geringfügiger Verringerung des Innendurchmessers der Rohre.

Dabei ist zu beachten, dass an den Stellen der Verbindung von PVC-Rohren eine Naht von etwa 15 mm entsteht, und von dieser aus muss der Spalt zwischen dem Innendurchmesser des alten Rohres und der Außenfläche des neuen Rohres gemessen werden.

Aufgrund des geringen hydraulischen Widerstands von Kunststoffrohren verschlechtert sich die Durchflusskapazität selbst bei Verringerung des Durchmessers nicht.

Erneuerung von Rohrleitungen nach der Renovationstechnologie

Eine weitere Sanierungsvariante ist die Renovation. Sie unterscheidet sich vom Relining durch eine weitaus weniger schonende Behandlung der vorhandenen Leitungen, die zerstört und im Boden verdichtet werden, wodurch eine schützende Hülle für die neue, oft größere Rohrleitung entsteht.

Bei Anwendung der Renovationstechnologie werden die verschlissenen Segmente der alten Rohrleitung zerstört und in den Boden gedrückt, wodurch für die neuen Leitungen eine zusätzliche schützende Hülle geschaffen wird.

Für eine solche grabenlose Rohrverlegung ist Spezialausrüstung erforderlich – es wird eine pneumatische Schlagmaschine mit einem Aufweitkonus verwendet, der mit Schneidrippen ausgestattet ist. Im Video unter dem Artikel wird anschaulich gezeigt, wie der Konus mit einem Rohr aus 6-mm-Stahl fertig wird.

Der Arbeitsmechanismus wird am Zugseil befestigt, danach werden nacheinander Module aus PVC-Rohren angeschlossen, deren Länge je nach Schachtbreite zwischen 600 und 1000 mm variieren kann. Der Pneumatikschlauch wird an den Kompressor angeschlossen und dann zusammen mit dem Sicherungsseil durch die angeschlossenen Module geführt.

Der Eingang zur zu ersetzenden Rohrleitung wird erweitert und die pneumatische Schlagmaschine wird eingeführt. Während sie sich durch die Leitungen bewegt, zertrümmert sie diese und zieht gleichzeitig das Verlegematerial hinter sich her.

Methoden des Bodendurchpressens

Die Bodenverdrängung wird ebenfalls in einer Vielzahl von Varianten durchgeführt. Dazu gehören die Mikrotunneliertechnik, der Einsatz von Pneumatikrammen, das gesteuerte Schneckenbohren sowie gesteuerte und ungesteuerte Erdrakete.

Jede dieser Methoden der grabenlosen Verlegung ist je nach Lage der Leitungen gefragt und aktuell.

Rohrschutzgehäuse oder Verfahren des ungesteuerten Durchstichs

Bei diesem Verfahren wird ein Mantelrohr in den Boden gepresst, wobei gleichzeitig der Bodenaushub erfolgt. Für den Aushub werden meist Schnecken verwendet, seltener Druckluft und Wasserspülung.

Die ungesteuerte Erdrakete wird bei allen Bodenarten eingesetzt, obwohl es bei nicht bindigen Böden und bei großen Steinen zu Schwierigkeiten kommen kann, wenn das Mantelrohr durch den Boden zusammengedrückt wird oder sein Vorschub blockiert wird.

In der Vorbereitungsphase wird das Futterrohr in der Baugrube genau entlang der Bohrungsachse ausgerichtet. Aufgrund möglicher Hindernisse kann die Bewegungsbahn durch die Verwendung von zwei Rohren korrigiert werden, wobei eines einen größeren Durchmesser als erforderlich hat und in dessen Inneren die Rohrstränge des benötigten Durchmessers verlegt werden.

Das äußere Rohr dient als eine Art Schutzgehäuse und schützt die Arbeitsleitung. Dies ist besonders dann relevant, wenn die Verlegung unter Eisenbahn- oder Straßenbahngleisen sowie unter stark befahrenen Autobahnen erfolgt.

Eine der am häufigsten verwendeten Anlagen für die grabenlose Verlegung von Rohrsträngen mit kleinem Durchmesser. Die Vorteile der Anlage – Kompaktheit und einfacher Transport.

Der Durchmesserunterschied beträgt in der Regel 150–250 mm, und der Zwischenraum zwischen den Rohren muss verfüllt werden – mit Zement-Sand-Mörtel. Dadurch wird der Bodendruck auf das Arbeitsrohr verringert, die Belastung durch den Verkehr reduziert und ein Schutz vor den Auswirkungen anderer nahegelegener Versorgungsleitungen gewährleistet.

Die Länge der Futterrohrsegmente variiert zwischen 3 und 12 Metern; während der Verlegung werden sie nacheinander verschweißt.

Unterschiede des gesteuerten Durchstichs

Dieses Verfahren unterscheidet sich von der ungesteuerten Verpressung durch den zusätzlichen Einsatz von Ablenkplatten – Stahlplatten, die im vorderen Teil des Futterrohrs befestigt sind. Sie werden mithilfe von Hydraulikzylindern angehoben, wodurch die Richtung der Verpressung korrigiert wird.

Die Anlage für gesteuerte Erdverpressung UPGK-40U kann in Schächten mit einem Durchmesser von bis zu einem Meter und einem Schachtdeckel von bis zu 600 mm eingesetzt werden.

In beiden Fällen wird zur Verringerung der Reibung Bentonit-Suspension verwendet, die nach der Verlegung der Rohrleitung abgepumpt und nach der Filtration wieder verwendet werden kann.

Nähere Informationen zur Technologie der Rohrverlegung mittels Erdverpressung finden Sie in diesem Material.

Einsatz von pneumatischen Rammen in dichten Böden

Die Verwendung von Pneumatikrammbohrern zur Erdverpressung ist die günstigste, schnellste und effektivste Methode, dank der relativ hohen Genauigkeit des grabenlosen Vortriebs.

Diese Methode erfordert keine Herstellung zusätzlicher Widerlager für hydraulische Pressen; es wird eine kleine und einfach zu transportierende Ausrüstung verwendet, und es werden nur minimale Anforderungen an die Vorbereitung der Baustelle gestellt.

Ein Pneumatikrammbohrer dieser Leistung wird zum Erstellen von Bohrlöchern mit einem Durchmesser von 155 mm ohne Aufweiter bis zu 245 mm mit Aufweiter verwendet.

Durch Druckluft wird eine ausreichende Schlagenergie entwickelt, unter deren Einwirkung ein offenes Stahlrohr mit einer Länge von bis zu 80 Metern in hochfesten Boden gerammt wird. Die durchschnittliche Verlegegeschwindigkeit beträgt dabei 15 Meter pro Stunde. Nach dem Verlegen werden die Rohre mit Wasser und Druckluft von Erde gereinigt. Rohre mit großem Durchmesser werden manuell gereinigt.

Vorteile der Mikrotunneliertechnologie

Der Mikrotunnel-Prozess ist vollständig automatisiert. Mantel- und Arbeitsrohre werden nicht nur aus Stahl, sondern auch aus Keramik, Glasfaser, Gusseisen und Stahlbeton hergestellt. Die durchschnittliche Vortriebsstrecke ohne Umstellung der Pressstation beträgt 100 bis 250 Meter.

Mikrotunnel-Vortriebsanlagen ermöglichen die Verlegung von Stahl- und Stahlbetonummantelungen mit einem Durchmesser von bis zu 1700 mm in Böden, die Felsbrocken und Gesteinseinschlüsse enthalten.

Die Reichweite variiert je nach Bodenart, der Leistung des Pressrahmens, mit dem der Mikrotunnelkomplex ausgestattet ist, sowie vom Material der verwendeten Rohre – abhängig davon, welche Druckbelastung das Rohr aushalten kann.

Einsatz von Anlagen für das gelenkte Schneckenbohren

Der Einsatz von Schneckenbohranlagen ist eine kostengünstige Alternative zur Mikrotunneltechnik. Solche Anlagen ermöglichen das Verlegen von Mantelrohren mit hoher Genauigkeit und Einhaltung der geplanten Neigung, was für Freispiegelleitungen relevant ist.

Einschränkungen können Schwimmsande und große feste Bodeneinschlüsse sein. Die Vortriebsstrecke beträgt in der Regel nicht mehr als 80 Meter.

Die maximale Bohrlochlänge bis zum Umsetzen der Schneckenbohrausrüstung beträgt – etwa 80 Meter. Die Reichweite hängt auch von der Festigkeit des Mantelrohrs ab.

Der Einsatz von Schnecken mit hohler Welle ermöglicht das Bohren ohne Aushub einer Zielbaugrube.

Verfahren der horizontalen Richtbohrung

Dies ist wohl die teuerste Methode aller vorhandenen bei der grabenlosen Rohrverlegung, aber auch die technologisch fortschrittlichste.

Zur HDB wird nicht nur bei Bedarf an Bohrungen über große Entfernungen und Verlegung von Rohren mit großem Durchmesser gegriffen, sondern auch in Fällen, in denen ein kurzes Rohrleitungsstück mit kleinem Durchmesser in unmittelbarer Nähe von Privatgrundstücken oder Kulturdenkmälern verlegt werden muss.

Im Prozess wird eine Bohrflüssigkeit verwendet, die die Reibung beim Einziehen des Rohrstrangs verringert, den gelösten Boden in Suspension hält, um ein Zusammendrücken des verlegten Materials zu vermeiden, die Ausrüstung kühlt und schmiert und den gelösten Boden an die Oberfläche befördert.

Bohrspülung wird durch Verdünnen von Bentonit – einem natürlichen Mineral mit einer Reihe von Spezialzusätzen – mit Wasser hergestellt. Die resultierende Suspension verhindert das Einstürzen der Kanäle und macht eine teilweise oder vollständige Abpumpung des Grundwassers überflüssig, da sie auch in durchlässigen Böden ihre Funktion erfüllen kann.

Horizontalbohrungen in wassergesättigten Böden erfordern eine genaue Kontrolle von Druck und Durchfluss der Bohrspülung sowie den Einsatz spezieller Zusätze bei deren Herstellung.

Da das Wasser zur Herstellung der Spülung aus nahegelegenen Gewässern entnommen wird, müssen der Gehalt an Mineralsalzen und der pH-Wert des Grundwassers berücksichtigt werden, da diese Parameter die Stabilität der Suspension beeinflussen können. Dieser Ansatz vermeidet unkontrollierte Auswaschungen.

Die Durchführung von HDD-Arbeiten kann in mehrere Phasen unterteilt werden:

• Planung der Bohrtrajektorie;
• Vorbereitung des Arbeitsplatzes;
• Durchführung des Pilotbohrlochs;
• Erweiterung des Bohrlochs;
• Rückzug des Rohrstrangs;
• Wiederherstellung des Geländes.

Betrachten wir jeden Punkt des Plans.

Planungsphase und Berechnung der Bohrlochtrajektorie

Vor Beginn der Bohrung muss die Trajektorie des Bohrlochs berechnet und geplant werden.

Dabei sind nicht nur Länge und Tiefe des Weges, sondern auch mögliche Hindernisse zu berücksichtigen, wie:

• Verdichtbarkeit des Bodens, seine Porosität und Klebrigkeit;
• Feuchtigkeitsgehalt und Grundwasserspiegel;
• Vorhandensein von großen Steinen und Felsgestein;
• Angrenzende unterirdische Strukturen in der Bohrzone.

Mögliche Risiken werden ermittelt, und die Notdienste sowie die Straßenverkehrsbehörde werden benachrichtigt.

Selbst bei der Verlegung von Leitungen über kurze Entfernungen muss die Bohrtrajektorie genau berechnet und mögliche Risiken berücksichtigt werden

Es wird eine Zeichnung der Bohrtrajektorie erstellt oder die Markierung direkt auf der Geländeoberfläche vorgenommen. Bei einer ernsthaften ingenieurtechnischen Herangehensweise werden die Ein- und Ausfahrwinkel des Bohrers sowie die minimal zulässigen Krümmungsradien des Gestängerohrs berücksichtigt.

Die größte Belastung der Anlage tritt bei der gleichzeitigen Erweiterung des Pilotbohrlochs und der Verlegung der Rohrleitung auf, daher werden die Berechnungen unter Berücksichtigung der Geräteleistung durchgeführt.

Organisation des Standorts für die horizontale Richtbohrung

Die HDD-Anlage wird zur Baustelle transportiert, entladen und am Arbeitsplatz aufgestellt. Der Neigungswinkel des Bohraufbaus ist zu überprüfen und die Anlage mit Ankern zu befestigen.

Ohne eine solche Befestigung verschleißen der Bohrer selbst, sein Antrieb und der Bohraufbau schneller, daher sollte die Fixierung nicht vernachlässigt werden. Anschließend ist ein Testlauf des Mischers für die Suspension und der Motoren der Anlage durchzuführen, um die Stabilität der Schlauchverbindungen im Hydrauliksystem zu überprüfen.

Durchführung der Pilotbohrung

Pilotbohren besteht darin, die gesamte Länge der Bohrlochtrajektorie mit einem kleinen Durchmesser zu durchfahren, der ausreicht, um den Gestängestrang einzuziehen. Das erste Segment wird in das Führungsgestänge geladen, die Gewindeverbindung wird reichlich geschmiert und mit dem Bohrkopf verbunden – einer Vorrichtung, die aus einem Sender des Ortungssystems, dem Bohrmeißel selbst sowie einem Filter für die Suspensionszufuhr besteht.

Anschließend erfolgt die Zufuhr von Bentonitsuspension und die Druckregulierung – dies ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die Suspension durch die Schläuche in das Bohrgestänge gelangt, in den Schaft, den Filter und die Düsen des Bohrkopfs eintritt und anschließend mit dem erforderlichen Druck austritt.

Der Anlagenbediener führt die Eintrittsöffnung senkrecht zur Geländeoberfläche in Bezug auf die Längsachse des Bohrkopfs aus, anschließend erfolgt das Bohren unter schrittweisem Verlängern des Gestängestrang.

Eine kleine Mannschaft von Bedienern, minimale Eingriffe in die bestehende Landschaft, hohe Geschwindigkeit des Rohrleitungsbaus – gewichtige Argumente für das HDD-Verfahren.

Der Bediener des Ortungssystems notiert die Positionen, Tiefe und den Bohrwinkel, gleicht sie mit der geplanten Trajektorie ab und trägt die tatsächliche Trajektorie in den Plan ein, falls eine Neuausrichtung erforderlich ist. Sobald der Bohrkopf am Austrittspunkt erscheint, ist das Pilotbohren abgeschlossen.

Phasen der Aufweitung des Bohrlochs und der Tunnelverlegung

Beim Pilotbohren wird ein Bohrloch mit einer Breite von 75-100 mm gebildet, das bei der Verlegung von Leitungen mit kleinem Durchmesser oft ausreicht. Ist der Durchmesser des Bohrlochs kleiner als erforderlich, wird in die entgegengesetzte Richtung ein Räumer-Aufweiter gezogen.

Oft wird dieser Schritt mit der Verlegung der Leitungen kombiniert; dann wird hinter dem rotierenden Aufweiter ein Drehgelenk montiert, damit das verlegte Material sich nicht verdreht.

In manchen Fällen wird unter Berücksichtigung der erforderlichen Zugkräfte die Aufweitung des Bohrlochs separat so weit vorgenommen, dass die Tunnelgröße die Verlegung des Materials mit dem erforderlichen Durchmesser ermöglicht.

Das Rückziehen erfolgt ebenfalls unter Zufuhr von Bohrspülung, um die Reibung des Materials an den Bohrlochwänden zu verringern. Während des Einziehens des Strangs auf die Länge eines Gestänges schaltet der HDD-Bediener die Suspensionszufuhr ab, stoppt die Drehung, löst das Gestänge und nimmt den Betrieb der Anlage wieder auf.

Der Vorgang wird wiederholt, bis der Aufweiter aus der Eintrittsöffnung des Bohrlochs erscheint.

Abschluss der Arbeiten und Wiederherstellung der Begrünung

Nach Abschluss der grabenlosen Rohrverlegung wird der Motor der Anlage ausgeschaltet, der verlegte Leitungsstrang abgekoppelt, die Verbinder, das Drehgelenk und der Filter werden entfernt.

Alle Vorrichtungen werden von Erde gereinigt und mit wasserfester Schmiere behandelt. Reste der Suspension werden abgepumpt, die Baugrube wird verfüllt und, wenn möglich, die natürliche oder naturnahe Landschaft wiederhergestellt.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Bohrung mit einfachen Mitteln auf einem Privatgrundstück:

Video über die Anwendung der Relining-Methode:

Prinzip der Renovierung – Zerstörung des Stahlrohrs:

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Anwendung der kompakten HDD-Anlage:

Die Anwendung der grabenlosen Verlegung von Leitungen erfordert den Einsatz spezieller Ausrüstung und bestimmter Vorrichtungen. Auf kurze Distanzen kann jedoch ein Bohrloch mit einem Durchmesser von 50-100 mm gebohrt werden, wenn man gewöhnliche Elektrogeräte zur Hand hat. Die Hauptsache ist, die Berechnungen korrekt durchzuführen.

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