Drainagerohr im Pilotbohrverfahren millimetergenau eingebaut

Baubeschreibung
Da der Lärmschutzwall zu großen Teilen aus Müll bestand, wurde im Vorfeld ein Bodenaustausch bis unterhalb der späteren Rohrtrasse durchgeführt. Hierzu wurden in Dammlängsrichtung ca. 188 überschnittene Kiespfähle bis zur Oberkante der vorhandenen Tonbasisabdichtung hergestellt. Die Pfähle mit einem Durchmesser von 90 cm wurden im unteren Bereich mit Filterkies der Körnung 2/8 und im darüber liegenden Teil mit der Körnung 16/32 verfüllt. Im zweiten Schritt war geplant, am Fuß der Kiespfähle eine Drainageleitung zu verlegen, um das anfallende Sickerwasser hieraus abpumpen zu können.

Geplant wurde hierfür eine grabenlose Verlegung der Drainageleitung mittels HDD-Verfahren in bis zu 14 m Tiefe, um das Sickerwasser oberhalb der Deponiebasisabdichtung zu fassen. Der in den Kiespfählen eingebrachte Kies sollte eine vertikale Drainage des Sickerwassers ermöglichen.

Aufgrund verschiedener Faktoren mussten mehrere Versuche mittels HDD-Bohrungen erfolglos abgebrochen werden. Es musste daher eine andere Lösung zur Verlegung der Drainageleitung am Fuße der Kiespfähle gefunden werden. Das mit der Planung beauftragte Ingenieurbüro Dr. Köhler & Dr. Pommerening entwickelte nach Rücksprache mit der Bohrtec GmbH einen Vorschlag für den Einbau der Drainageleitung im Pilotrohrverfahren.

Verfahrensbeschreibung
Das Microtunnellingverfahren schied aufgrund der extrem schwierigen Bodenverhältnisse – Rollkies 2/8 mm – sowie des gewünschten Außendurchmessers des Drainagerohres - max. 180 mm - aus. So wurde der Einsatz eines Pilotrohrverfahrens beschlossen. Nachfolgende Beschreibung und Abbildungen zeigen die Verfahrenstechnik.

Mit Hilfe von Pilotrohren mit optischer Gasse, Steuerkopf, Theodolit mit CCD-Kamera und Monitor können in verdrängungsfähigen Böden gesteuerte Bohrungen ausgeführt werden. Das Pilotrohr wird durch den Boden bis in die Zielgrube gepresst. Richtung und Neigung werden dabei permanent überwacht.

Die Mess- und Steuertechnik besteht im Wesentlichen aus 3 Elementen: der Diodenzieltafel in der Steuerspitze, dem Theodoliten mit Spezialkamera und einem Monitor. Mit dem Theodoliten ist eine kontinuierliche Beobachtung des Diodenzielfeldes möglich. Bei Erkennung einer Abweichung von der auf dem Monitor angezeigten Sollbohrrichtung kann mit Hilfe der Steuerspitze, die eine schräge Ebene besitzt, gegengesteuert werden.

Aufgrund der verfahrenstechnisch erforderlichen optischen Gasse können mit dieser Verfahrenstechnik natürlich nur gerade Strecken aufgefahren werden. Kurvenvortriebe sind ausgeschlossen. Die aufzufahrenden Genauigkeiten liegen bei < 25 mm in alle Richtungen.

Bei Einsätzen des Pilotrohrsystems in rolligen und in einkörnigen Böden zeigten sich vor einigen Jahren Probleme mit der Ortsstabilität der eingebrachten Pilotrohre. Von dem Maschinenhersteller Fa. Bohrtec wurde daher ein patentiertes Doppelwandpilotrohrsystem entwickelt. Bei dieser neuen Verfahrenstechnik wird die Vorpresskraft über das Außengestänge auf die Pilotspitze übertragen und das Innengestänge dient lediglich noch zur Übertragung des Drehmomentes auf die Pilotspitze.

Nachfolgend werden im zweiten Arbeitsschritt Stahlschutzrohre nachgeschoben, die mit dem Pilotgestänge derart verbunden werden, dass die vom Pilotgestänge aufgefahrene Trasse eingehalten wird. Innerhalb des Stahlschutzrohres transportiert eine Förderschnecke den abgebauten Boden zur Startbaugrube. Das Pilotgestänge wird abschnittsweise in der Zielgrube geborgen. Nach vollständiger Aufweitung der Vortriebsstrecke wird im letzten Arbeitsgang das Produktrohr nachgeschoben. Hierbei wird das Stahlschutzrohr sowie die innenliegende Förderschnecke segmentweise in die Zielbaugrube gepresst.

Bauausführung
Auf der Trasse wurden fünf bis zu 14 m tiefe Spundwandbaugruben angeordnet, von denen aus die exakte Leitungsverlegung stattfinden musste. Die hohe Verlegegenauigkeit war gefordert, da die Großbohrungen, Durchmesser 900 mm, nur eine Überschneidung von 75 mm am Ansatzpunkt aufwiesen.

Darüber hinaus war ein kontinuierliches Gefälle gefordert um die Ablagerungen und Ausfällungen zu minimieren. Die Rohre mussten für den ungünstigsten Lastfall  -Lagerung im Müll-  bemessen werden, da auch nicht völlig auszuschließen war, dass einzelne Pfähle im unteren Bereich Abweichungen von der Vertikalen aufwiesen. Zum Einsatz kamen daher Drainagerohre d180x18 aus Polypropylen der Fa. Schoengen (Bild 7). Mit dem Einbau der Horizontaldrainage wurden die Rohrvortriebsspezialisten der Firma Gildemeister GmbH & Co. KG aus Berlin beauftragt. Der Einbau erfolgte mit einer für diesen Einsatzzweck in der firmeneigenen Maschinenwerkstatt modifizierten Vortriebsanlage BM 300 der Firma Bohrtec.

Standardmäßig werden bei Pilotrohrvortriebsanlagen die Aufweitungsrohre, wie bereits erläutert, mit dem einzubauenden Medienrohr aus dem Baugrund geschoben. Dies schied in diesem Fall jedoch aus, da die PP-Drainagerohre trotz ihrer hohen Wandstärke von 18 mm die erforderlichen Druckkräfte nicht hätten aufnehmen können. Die Gildemeister Ingenieure modifizierten das Einbauverfahren entsprechend. Für die Aufweitung wurde ein Stahlschutzrohr mit zugfesten Verbindungen gewählt, die sowohl die Druckkräfte während des Vortriebes als auch die Zugkräfte beim Zurückziehen der Verrohrrung aufnehmen konnten. Nach dem Erreichen der Zielbaugrube wurden anschließend die Förderschnecken aus dem Stahlschutzrohr gezogen und nachfolgend das Drainagerohr in Meterschüssen in das Stahlrohr eingeschoben.

Um ein Verrollen der Drainagerohre untereinander zu verhindern, wurden die Rohre mittels Multi-Raster-Schweißverbindung gekoppelt. Da die Drainagerohre, um einen sicheren Abfluss zu gewährleisten, nur über den halben Umfang geschlitzt sein durften, wurde während des Einschiebens die Lage stetig mittels einer im ersten Rohr eingebauten Zieltafel kontrolliert. Im letzten Schritt wurden dann die Stahlrohre zurückgezogen und gleichzeitig die Drainagerohre zurückgehalten, damit sie sich nicht mit herauszogen. Hierdurch wurde gewährleistet, dass die Drainagerohre keine axiale Belastung durch den Vortrieb erfahren. Die genaue Lage des Fliessgerinnes konnte durch eine Kamerabefahrung bestätigt werden.

Durch das eingesetzte Pilotbohrverfahren konnte eine sehr hohe Genauigkeit von +/- 25 mm in alle Richtungen sichergestellt werden, was bei dem ehemals geplanten HDD Verfahren nicht möglich gewesen wäre. Die vier Haltungen in der Länge von 10 m bis 63 m incl. dem Einbau der PP- Drainagerohre konnten unter Einhaltung der geforderten Bauzeit in nur vier Wochen ohne nennenswerte Komplikationen zur vollsten Zufriedenheit des Auftraggebers fertig gestellt werden.