Anforderung an Planung und Ausführung einer horizontalen Spülbohrung

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2 08. Oktober Max Wild Forum Bohrtechnik und alternative Verlegemethoden Anforderung an Planung und Ausführung einer horizontalen Spülbohrung Sascha Bunger Dipl.-Ing. (FH) Max Wild GmbH

3 Aufgabenstellung Während der Projektierung einer Leitungstrasse für Wasser, Gas, Abwasser, Wärme oder Kabel stellt sich heraus, dass man mit der offenen Bauweise nicht weiterkommt. Gründe - Hindernis (Straße, Bahn, Fluss, Kanal, Fremdleitungen) - Schützenswerte Bereiche (Naturschutzgebiete) - Versiegelte Trassenabschnitte, wo eine Kostenexplosion zu erwarten ist - Wirtschaftlichkeit

4 Erste Überlegungen (Machbarkeit) - Trassenvarianten - Rohrmaterial und Rohrdurchmesser - Höhenlage und Gefälle - Anlagengröße - Platzverhältnisse - Fremdleitungssituation - Erste Informationen über den Boden Vielleicht holt man sich eine zweite Meinung von einem Fachmann ein. ->Horizontale Spülbohrtechnik

5 Baugrunduntersuchung Eine eindeutige Ansprache des anstehenden Bodens minimiert das Baugrundrisiko. Art der Untersuchungen: - Sichtung und Bewertung vorhandener Aufschluss- und Bohrergebnisse - Historische Untersuchungen im Umfeld des geplanten Projektes hinsichtlich Altlasten, Kontaminierung, archäologische Befunde und Kampfmittel - Aufschlussbohrungen - max. 5m neben der Trasse - Bohrabstand von m in einer wechselseitigen Anordnung - Die Bohrabstände sollten auch in Gewässern eingehalten werden - Die Endteufe sollte 2-5m unterhalb der geplanten Bohrung sein - Die Bohrlöcher sind zur Vermeidung von Ausbläsern fachgerecht zu verfüllen - Die Bohrkerne sind zur Einsicht aufzubewahren

6 Baugrunduntersuchung Art der Untersuchungen: - Sondierungen - Ermittlung der Lagerungsdichte - Identifizierung von Schichtgrenzen - Geophysikalische Untersuchungen zur Absicherung der Ergebnisse aus den Aufschlussbohrungen mit - Georadar - Geoelektrik - Seismik - Laboruntersuchungen - Die im Feld gewonnenen Proben sind gezielten Laboruntersuchungen zu unterziehen.

7 Baugrundgutachten Idealerweise werden die Untersuchungen und das Anfertigen eines geotechnischen Untersuchungsberichtes von einem qualifizierten Baugrundsachverständigen mit Kenntnissen und Erfahrungen der Arbeitsweisen und Besonderheiten der Spülbohrtechnik durchgeführt. Hierzu hat der Geologe den anstehenden Boden gem. DIN18324 zu beschreiben.

8 EXKURS neue DIN18324 Mit dem Ergänzungsband 2015 zur VOB 2012 ist im Teil C eine neue, eigens für die Spülbohrtechnik verfasste ATV erschienen. Allgemeine Technische Vertragsbedingung für Bauleistungen (ATV) Horizontalspülbohren DIN18324

9 EXKURS neue DIN18324 Es schließt sich eine Regellücke für die Spülbohrtechnik. Seit dem Erscheinen der VOB 2009 gab es keine gültige ATV für Spülbohrarbeiten, weil in dieser VOB die Gültigkeit für Spülbohrarbeiten in der DIN18319 explizit ausgeschlossen wurde. Vor der VOB 2009 wurde diese DIN von allen Fachleuten anerkannt und verwendet. Die neue DIN18324 gilt für die Herstellung von gesteuerten Bohrungen im Spülbohrverfahren mit anschließendem Einziehen von Leitungen. Dazu gehören Rohre, Rohrbündel, Filter- oder Sickerrohre, Kabel und dergleichen.

10 EXKURS neue DIN18324 Teil 1 Grundlegende Änderung in der ATV DIN18324 ist die Einteilung von Boden und Fels in sogenannte Homogenbereiche. Boden und Fels sind entsprechend Ihrem Zustand vor dem Lösen in Homogenbereiche einzuteilen. Ein Homogenbereich ist ein abgegrenzter Bereich, der aus einzelnen oder mehreren Boden- bzw. Felsschichten besteht, der in diesem Fall für die Spülbohrtechnik vergleichbare Eigenschaften aufweist. Die Grundlage für die Bildung der jeweiligen Homogenbereiche bildet ein Katalog von Kennwerten und Eigenschaften von Boden und Fels.

11 EXKURS neue DIN18324 Teil 1 Kennwerte und Eigenschaften von Boden - Ortsübliche Bezeichnung - Korngrößenverteilung - Massenanteile Steine, Blöcke und große Blöcke - Dichte - Undränierte Scherfestigkeit - Wassergehalt - Plastizitätszahl - Konsistenzzahl - Durchlässigkeit - Lagerungsdichte - Kalkgehalt - Sulfatgehalt - organischer Anteil - Abrasivität - Bodengruppe nach DIN18319

12 EXKURS neue DIN18324 Teil 1 Kennwerte und Eigenschaften von Fels - Ortsübliche Bezeichnung - Benennung von Fels nach DIN EN ISO Dichte - Verwitterung - Kalkgehalt - Sulfatgehalt - Einaxiale Druckfestigkeit - Trennflächenrichtung, Trennflächenabstand - Gebirgsdurchlässigkeit - Abrasivität

13 EXKURS neue DIN18324 Teil 1 Darstellung der unterschiedlichen Bodenschichten

14 EXKURS neue DIN18324 Teil 1 Bandbreiten der Homogenbereiche

15 EXKURS neue DIN18324 Teil 1 Homogenbereiche Bestehend aus einer oder mehreren Boden- bzw. Felsschichten, die für die Spülbohrtechnik vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Aus neun Schichten wurden 4 Homogenbereiche A-D ermittelt.

16 Bohrdesign Mit dem Bohrdesign ist die Erstellung einer Bohrkurve gemeint, die nachfolgende Parameter unter der Berücksichtigung zuvor bestimmter bzw. ermittelter Bedingungen beinhaltet. Denn Rohrmaterial und Rohrdurchmesser, Wahl der Bohranlage, Platzverhältnisse und Geologie haben einen Einfluss auf Ein- und Austrittwinkel, Überdeckungen und Bohrradien.

17 Abschnitte einer horizontalen Spülbohrung

18 Überdeckung Nach der Bestimmung des anstehenden Bodens und der Wahl des Medienrohres kann die Tiefenlage bestimmt werden. Neben einer geeigneten Bodenschicht ist die Mindestüberdeckung einer Leitung von großer Bedeutung. Die Überdeckung ist im Allgemeinen der Abstand zwischen Oberkante Rohr und GOK. Die gewählte Überdeckung ist eine maßgebende Größe für die Vermeidung von Spülungsausbrüchen. In Abhängigkeit von den geologischen Verhältnissen ist unter Gewässern bzw. der Geländeoberfläche eine Überdeckung vom 10-15fachen Bohrlochdurchmesser zu wählen.

19 Ein- und Austrittswinkel - Maß dafür, wie schnell in den Ein- und Austrittsbereichen genügend Überdeckung aufgebaut werden kann - Grundsätzlich kann der Eintrittswinkel bei kleineren Bohranlagen steiler gewählt werden (zwischen 15 und 17 ist üblich) - Bei größeren Anlagen liegt der entsprechende Wert etwa zwischen 6 und Austrittswinkel haben einen direkten Einfluss auf die Dimensionierung eines vielleicht notwendigen Oberbogens. - Die Wahl des Austrittswinkels wird in erster Linie von dem einzuziehenden Rohrstrang beeinflusst. Auch hier gilt, je größer der Durchmesser der Rohrleitung und je biegesteifer das Material, desto flacher sollte der Austrittswinkel gewählt werden. - Bei kleineren Rohrleitungen aus biegeweichen Materialien wie z.b. PE können die Austrittswinkel zwischen ca. 10 und mehr als 20 liegen, während z.b. für große Stahlleitungen Werte zwischen 5 bis 10 angestrebt werden

20 Radien - Es muss zwischen dem zulässigen Krümmungsradius des Bohrgestänges bzw. der Bohrgarnitur und dem zulässigen Krümmungsradius des einzuziehenden Rohres unterschieden werden. - Der Konstruktionsradius muss immer größer sein als beide vorgenannten Radien. - Dem gewählten Mindestradius aus Produktenrohr oder Bohrgestänge sollte immer ein Sicherheitsfaktor 1,3-1,6 hinzugefügt werden. - Beim Einzug von PE-Rohren ist meistens der zul. Radius des Bohrgestänges bzw. der Bohrgarnitur maßgebend. Hier kann der Bohrradius je nach Gestänge zwischen 30 und 250m variieren. - Bei Guss- und Stahlrohren ist der Radius des Produktenrohres ausschlaggebend. - Lagerung des anstehenden Bodens beeinflusst den bohrbaren Radius. Umso weicher ein Boden, desto größer sollte der Bohrradius gewählt werden.

21 EXKURS Produktenrohre PE-Rohre Bei PE-Rohren hängt der zul. Mindestradius vom Durchmesser und der Verlegetemperatur ab. Das Handling auf der Baustelle ist sehr einfach. Die einzelnen Rohrstangen werden mittels Heizelementstumpfschweißverfahren mit einander verschweißt. Verlegetemperatur: 0 C ca. 10 C ca. 20 C Biegeradius: 50 x d a 35 x d a 20 x d a

22 EXKURS Produktenrohre Stahlrohre Die Ermittlung des zul. Biegeradius bei Stahlrohren ist es etwas umfangreicher, da hier der Durchmesser, die Wandstärke, die Stahlgüte, Art der Ummantelung und Art der Innenauskleidung eine Rolle spielt. Die Rohrhersteller geben aber in der Regel den zul. Mindestbiegeradius an. Hier kann der zul. Mindestbiegeradius schnell über m liegen. Für das Vorrichten einen Stahlrohres muss eine Ablaufbahn in Verlängerung der Bohrung hergerichtet werden. Diese Ablaufbahn ist so zu konzipieren, dass der Rohrbauer seine Rohre auslegen, verschweißen und beim Rohreinzug das Rohr mit Bagger oder Rohrlegern halten und führen kann.

23 EXKURS Produktenrohre GGG-Rohre Gussrohre können aufgrund ihrer Eigenschaften keine Biegung aufnehmen. Die Biegung passiert nur über die zul. Abwinklung in der Muffe. Bei einer Abwinklung von 3 Grad und einer Einzelrohrlänge von 6m ergibt sich ein zul. Biegeradius von 115m. Der Vorteil an Gussrohren ist, dass man hier auf engem Raum Einzelrohrmontage machen kann. Die Einzelrohre werden während des Einziehvorganges auf einer Rampe montiert und zugsicher miteinander verbunden. Je nach Platzverhältnisse können aber auch Zwillinge, Drillinge oder der ganze Strang vormontiert bzw. vorgestreckt.

24 Kombinierter Radius Bei einer Spülbohrung gibt es nicht nur vertikale Radien sondern auch horizontale Radien. Auch für die Wahl des horizontalen Radius gelten vorgenannte Punkte. Sollte sich aber ein vertikaler und ein horizontaler Radius an einer Stelle überschneiden, spricht man von einem Kombinierten Radius. Der kombinierte Radius ist immer kleiner als der kleinste der beiden Radien. R kom R R 2 * v 2 v R R 2 h 2 h

25 Kombinierter Radius Beispiel: Rv= 100m; Rh= 85m Beide Radien für sich gesehen, sind mit einer 25to-Bohranlage und einem PE-Rohr akzeptabel *85 R kom 64, 76m Treffen diese beiden Radien an einem Punkt zusammen, ist der zul. Mindestbiegeradius des Gestänges unterschritten. Die Folge daraus ist, dass die geplante Bohrung nicht ausführbar ist.

26 Ausführungspläne Quelle: Ausschreibung der Creos Luxembourg S.A. Projekt: 2x 65kV Erdkabelverlegung Schifflange-Ehlerange Erstellt von: MOLL-prd GmbH & Co.KG, Schmallenberg

27 Ausführungspläne

28 Ausführungspläne

29 Ausschreibung Eine Ausschreibung sollte alle zur Preisfindung notwendigen Informationen enthalten. Diese müssen in einer Baubeschreibung, Leistungsbeschreibung und Leistungsverzeichnis beschrieben sein. Damit definiert der Planer seinen Anspruch an Qualität. Ein qualitativ hochwertiges Bauwerk kann nur verlangt und erwartet werden, wenn die Ausschreibungsunterlagen eindeutig, erschöpfend und ausführlich aufgestellt wurden. Der AG muss auf Grundlage seines weitgehend durchgeplanten Bauentwurfs die Leistungen so eindeutig beschreiben, dass alle Bieter die Ausschreibung im gleichen Sinne verstehen und ihre Preise ohne große Vorarbeit berechnen können.

30 Baubeschreibung bzw. Leistungsbeschreibung Eine Baubeschreibung bzw. Leistungsbeschreibung sollte min. beinhalten: Aufgabenstellung - Kenndaten der Rohrverlegung - Trassenbeschreibung - Länge - Rohrmaterial/Durchmesser - Mindestanforderungen an den AN - Gerätegröße - Referenzen - Zertifizierungen

31 Baubeschreibung bzw. Leistungsbeschreibung Angaben zur Baustelle - Angaben zur Anfahrbarkeit der Baustelle - Zufahrtshöhen - Zufahrtsgewicht - Baustelleneinrichtungsflächen - Platzverhältnisse - Herstellung einer Oberfläche - Verkehrsverhältnisse - Lage der Baustelle - Naturschutzgebiet - FFH - Hochwasserschutzgebiet - Energie- und Wasserversorgung

32 Baubeschreibung bzw. Leistungsbeschreibung Allgemeine Angaben zur Ausführung - Welche fachspezifischen Planungsarbeiten sind vom AN zu erwarten und wie hat diese an den AG zu übergeben. (Berechnungen, Spülungskonzept, Entsorgungskonzept) - Anzahl, Maße und Lage der Rig- und Pipesites, evtl. Zwischen- und Zwangspunkte - Maßnahmen zur Befestigung der Baustelleneinrichtungsflächen - Tiefenlage, Richtung, Radien und Neigung der Rohrachse - Ortungssystem mit zul. Abweichungen - Sonderverfahren zur Durchführung (Casingrohre) - Art, Umfang und Zeit von Beweissicherungsmaßnahmen (Probenahme Spülung) - Art und Umfang von Kontroll- und Nachvermessungen mit Angabe von Toleranzen.

33 EXKURS neue DIN Teil 2 Regelleistungen - Ausführung nach technischem Regelwerk: Technische Richtlinien der DCA, Arbeitsblatt DWA-A 125, DVGW AB GW321, DB/BDEW Kreizungsrichtlinien - Wahl des Verfahrens- und Bauablaufs, Einsatz der Bohrwerkzeuge und Baugeräte durch den Auftragnehmer - Benennung des Verfahrens- und Bauablaufs, der Wahl und Anordnung der Bohrwerkzeuge sowie des Ortungssystems auf Verlangen des Auftraggebers - Einhaltung der zulässigen Toleranzen: - Richtungsabweichung max. 10% der max. Tiefenlage von der Leitungssollachse; - Abweichung des Leitungsradius max. 10% vom Soll; - Abweichung am Eintrittspunkt: einfacher Leitungsdurchmesser, max. 30cm; - Abweichung am Austrittspunkt: max. 2% der Bohrlänge, aber max. 5m

34 EXKURS neue DIN Teil 2 Regelleistungen - Bohrspülung konfigurieren, liefern, anmischen und ggf. aufbereiten bis zu einer Gesamtmenge vom 10-fachen des verdrängten Leitungsvolumen. - Prüfung der Eignung der Bohrspülung sowie deren Ausgangsprodukte - Transport der Bohrspülung von Austrittspunkt bzw. Eintrittspunkt zur Wiederaufbereitungsanlage (Recycling) - Sichtprüfung beigestellter Leitungen - Einziehen der Leitungen unter Einhaltung der zulässigen Zugkräfte und Biegeradien - Ggfls. Ballastieren beim Rohreinzug - Beobachten der Baugrundverhältnisse während der Bohrung; bei abweichenden Feststellungen unverzügliche Information des AG - Weitere Beobachtungen während der Bohrung: Bei Änderungen der Beschaffenheit der Bohrspülung, Spülungsaustritten oder verlusten, Bodenauftrieb, Absinken des Wasserspiegels etc. unverzügliche Information des Auftraggebers. - Dokumentation

35 EXKURS neue DIN Teil 2 Besondere Leistungen - Rechnerische Nachweise, Ausführungszeichnungen - Beweissicherungen - Spritzschutzeinrichtungen - Umsetzen der Bohranlage und andere Geräte, Umrüsten von Bohrwerkzeugen auf Anordnung des Auftraggebers - Leistungen für Start- und Zielgruben - Lärm- und Erschütterungsmessungen, Dichtheitsprüfungen, Kaliberprüfungen, Korrosionsschutzmessungen, optische Inspektionen - Nachvermessung der Leitung, Lage- und Bestandpläne - Verpressen und Verfüllen von Ring- und Hohlräumen - Laden, Transportieren und Entsorgen des gelösten Bodens und Fels inkl. der Bentonitsuspension.

36 Hinweise zum Leistungsverzeichnis Über die vorher genannten Punkte hinaus ergeben sich folgende Empfehlungen: - Hat der AN Berechnungen (Zugkraft, Auftrieb, Ballastierung, Oberbogen), Pläne etc. zu bringen, sollte diese Leistung in einer eigenen Position beschrieben werden. - Bei großen Rohrdurchmessern oder Rohrbündeln ist es sinnvoll, die einzelnen Arbeitsschritte einer Spülbohrung jeweils in einer eigenen Position auszuschreiben. (Pilotbohrung, Aufweitgänge, Cleaningruns/Checktrips, Einziehvorgang) - In den Bohrpositionen müssen die Homogenbereiche bzw. der Boden genannt sein, in dem planmäßig gebohrt werden soll. - Zulagen für andere Böden sind sinnvoll. - Spülungsherstellung ggfls. inkl. Recycling in separater Position - Spülungsentsorgung gem. LAGA mit Angabe eines Zuordnungswertes gem. LAGA M20 (Z0,Z1.2) - Bei Verdacht auf kontaminierte Spülung, die Entsorgung je Zuordnungswert ( z.b. Z2) je m3 oder to ausschreiben.

37 Ausführung Es sollten nur Firmen beauftragt werden, die den Qualitätsansprüchen - der DIN dem DVGW-Arbeitsblatt 321 und Arbeitsblatt GW329 und - in erster Linie dem Bauherrn entsprechen. Eine qualitativ hochwertige Durchführung der Arbeiten kann unserer Meinung nach nur gegeben sein, wenn eine fachmännische Planung und Ausschreibung gegeben und ein Auftragnehmer mit geschultem Personal und zuverlässigem Equipment beauftragt wird. Der Auftragnehmer sollte seine Eignung hinsichtlich Personal, Equipment und Referenzen nachweisen.

38 DVGW Arbeitsblatt GW301 und GW302 Mit der Zertifizierung nach DVGW Arbeitsblatt GW302 muss der Unternehmer gegenüber der zertifizierenden Stelle nachweisen, dass - er über geeignetes Personal verfügt (gem. DVGW AB 329), - entsprechende Referenzen vorliegen, - eine ausreichende Geräteausstattung hat und - ein Qualitätsmanagementsystem vorliegt. Die zertifizierende Stelle führt im Unternehmen eine Überprüfung durch.

39 Qualitätsmanagement ISO 9001:2008 Arbeits- und Gesundheitsmanagement SCC

40 Fazit - Sowohl der Auftraggeber und der Planer als auch die ausführende Bohrfirma müssen eine qualitativ hochwertige Leistung anstreben. - Unter Einhaltung der hier vorgestellten Punkte einer horizontalen Spülbohrung ist sowohl eine hochwertige Planung als auch eine ordnungsgemäße Ausführung sichergestellt. - Bei Beauftragung einer qualifizierten und schlagkräftigen Bohrfirma steht dem nichts im Wege.

41 Regelwerke, Leitfäden und Literatur

42 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!!