BTrenchless bezwingt Festgestein mit HDD-Assist

24.10.17 - Rammtechnik und Horizontalbohrverfahren (Horizontal Directional Drilling – HDD) scheinen eine seltsame Kombination zu sein, aber häufig kommen die beiden grabenlosen Methoden beim selben Projekt ergänzend zueinander zum Einsatz. Im Laufe der Jahre wurden bei zahlreichen Rohrleitungsbauprojekten für viele unterschiedliche Branchen beide Methoden gemeinsam verwendet. Vor kurzem spielte die Rammtechnik eine wichtige Rolle beim Bau einer Hauptgasleitung per Horizontalbohrverfahren im US-Bundesstaat Colorado. In Golden im Herzen von Colorado leistete die Rammtechnik zur Unterstützung von HDD-Bohrungen (HDD-Assist) ihren Beitrag bei der Verlegung einer Hauptgasleitung mit 500 mm Durchmesser unter einer stark befahrenen Straße und in nächster Nähe zu mehreren wichtigen Wasserquellen. Die Firma BTrenchless wurde von Global Underground Corp aus Colorado Springs beauftragt, zur Handhabung der Bohrflüssigkeit ein Conductor Barrel™-Mantelrohr mittels pneumatischer Rammtechnik einzuziehen. Für den Einzug des Conductor Barrel-Mantelrohres mit 1.200 mm Durchmesser wurde ein GrundoramTaurus von unserer Schwestergesellschaft in Amerika, TT Technologies, mit 600 mm Durchmesser verwendet.

Nach Aussage des BTrenchless-Projektmanagers Chris Gray war die Verlegung nicht ganz unproblematisch: „Wir mussten zahlreiche Aspekte von den Bodenbedingungen bis hin zur Baustellenanlage berücksichtigen, damit dieses Projekt erfolgreich durchgeführt werden konnte. Aber zum Schluss waren wir mit den Ergebnissen sehr zufrieden.“

Rammtechnik & HDD

Das Sprichwort „Not macht erfinderisch“ trifft zu, wenn Rammtechnik zur Unterstützung schwieriger HDD-Projekten eingesetzt werden soll (HDD-Assist). Eine solche Methode ist das Conductor Barrel-Mantelrohr. Dabei wird ein Mantelrohr in einem vordefinierten Winkel in den Boden gerammt, bis bohrbarer Boden errecht ist. Das Erdreich wird mit einer Bohrschnecke oder Bohrkrone aus dem Mantelrohr entfernt, die HDD-Bohrung erfolgt dann durch das mantelrohr. Neben der Unterstützung des Bohrbetriebs zu Beginn kann das Stahlrohr auch als reibungsarmer Abschnitt beim Herausziehen dienen. Beim Projekt in Golden konnte dank des Conductor Barrel-Rohres das Eindringen von Flüssigkeit in die umgebenden Wasserläufe verhindert werden.Hier wirkte das Rohr wie ein Dämmsystem.

HDD-Assist-Verfahren

Neben der Conductor Barrel-Methode wurden mehrere andere HDD-Assist-Rammtechniken entwickelt, die heutzutage in vielen Fällen zum Standardverfahren beim Horizontalbohren geworden sind.

Der Spezialist für die Rammtechnik bei TT Technologies, Rick Melvin, erläuterte: „Es ist mittlerweile häufig der Fall, dass HDD-Unternehmen Rammen vor Ort haben und diese bei ihren HDD-Projekten einsetzen. Das wahrscheinlich gängigste HDD-Assist-Verfahren kommt beim Rohreinzug zum Einsatz (Pullback Assist). Widerstände können überwunden werden, indem am hinteren Ende des Produktrohres mithilfe einer Ramme eine gewisse Schlagwirkung erzeugt wird. Dies bewirkt eine Lockerung und unterstützt die Fertigstellung der Bohrung.“ Rammen können auch eingesetzt werden, um festsitzende Produktrohre (Bore salvage) oder Bohrgestänge (Drill rod recovery) herauszuziehen. In diesen Fällen wird die Ramme so am Ende des teilweise verlegten Produktrohres oder des festsitzenden Bohrgestänges angebracht, dass sie das Herausziehen des Rohres bzw. des Gestänges unterstützen kann. In vielen Fällen reicht die Schlagwirkung der Ramme aus, um das festsitzende Rohr zu befreien und es aus der Erde herauszuziehen.

Rammen, Entfernen & Wiederholen

Die Bohrtrasse für die Hauptgasleitung in Golden verlief plangemäß von einer Bohrgrube am südlichen Ende des Areals unter einem Industriegleis für die örtliche Brauerei, einem Bach und dem Highway 58 zu einem Austrittsbereich am nördlichen Ende in einer Entfernung von ca. 730 m. Bevor die Pilotbohrung beginnen konnte, musste die Mannschaft das Conductor Barrel-Mantelrohr mit 1.200 mm Durchmesser verlegen. Gray erläuterte: „Ziel war, das Mantelrohr ca. 15 m unterirdisch im Grundgestein zu verlegen und zu versiegeln. Wir rammten also das Stahlrohr im vordefinierten Winkel von 12° mit 23%igem Gefälle ein. Wenn alles wie geplant funktionierte, würden wir eine Abdichtung erreichen, so dass das Grundwasser nicht in das Mantelrohr eindringen konnte.“

Die Rammgrube wurde entsprechend der Neigung der Bohrung ausgeschachtet. Die Mannschaft nutzte die Schienen eines Schneckenbohrers, um eine Rammplattform im richtigen Winkel für die Bohrung zu schaffen. Dadurch konnte auch eine Vortriebsmaschine mit 1.500 mm Durchmesser mit Bohrschnecken mit 1.200 mm Durchmesser genutzt werden, um das Erdreich aus dem Conductor Barrel zu entfernen.

Als die Plattform fertiggestellt war, wurde das erste Mantelrohrstück in Position gebracht, und die Taurus-Ramme wurde mit dem Stahlrohr verbunden. Für den Rohrvortrieb nutzte BTrenchless drei Druckluftkompressoren unterschiedlicher Größen. Gray erklärte: „Golden in Colorado liegt auf etwa 1.670 m über Normalnull. Mit zunehmender Höhenlage geht ein gewisser Prozentsatz der Kompressorkapazität verloren. Um dies zu kompensieren, sind manchmal zusätzliche Kompressoren erforderlich. Wir wollten sicherstellen, dass wir ausreichend Rammleistung für dieses Projekt hatten.“

Der Vortrieb erfolgte bis zu einem Punkt, an dem die Mannschaft dachte, dass das Festgestein erreicht sei. Sie entnahm das Erdreich mithilfe des Schneckenbohrers und fand mehrere große Felsbrocken, die einzeln aus dem Mantelrohr entfernt werden mussten. Eine Bodenanalyse ergab jedoch, dass noch kein Fels erreicht und noch mehr Vortrieb erforderlich war. Die Mannschaft fuhr mit dem Vortrieb bis 58 m fort, bis die gewünschte Grundgesteinsformation erreicht war. Gray und seine Mannschaft hatten jedoch keine Ahnung, dass der gesamte Prozess beim selben Projekt noch einmal wiederholt werden musste.

Zugabe

Anfangs umfasste das Projekt nur eine einzige Mantelrohrverlegung. BTrenchless wurde jedoch später wieder zum Gelände zurückgerufen, um ein weiteres Rohr am Austrittsschacht zu verlegen. Gray erzählte: „Global Underground kontaktierte uns nach Beginn der Horizontalbohrung erneut. Als die Pilotbohrung aus dem Festgestein am nördlichen Ende ausgetreten war, wurde die Bohrgrube mit Grundwasser geflutet, das entlang der Horizontalbohrroute zurückfloss. Hier war das Ziel, ein Mantelrohr am nördlichen Ende bis zum Festgestein zu rammen und den Bohrkopf zu verkapseln. Dies erforderte gründliche Planung, viele Berechnungen und eine sorgfältige Durchführung.“

Nicht alle waren überzeugt, dass diese Methode das Problem mit dem Grundwasser lösen würde, oder dass BTrenchless in der Lage sei, genau die Stelle zu treffen, an der der Horizontalbohrkopf aus demFestgestein trat. Mit demselben Aufbau wie beim ersten Conductor Barrel rammte die Mannschaft ein 56 m langes Stahlrohr mit 1.200 mm Durchmesser am nördlichen Ende der Bohrung für den Austrittsschacht ein.

Letztendlich wurde festgestellt, dass das Mantelrohr im Endbereich der Bohrung nur mit ein bis zwei Zehntel Abweichung von der Stelle eintrat, an der der HDD-Bohrkopf aus dem Festgestein austrat und somit eine Abdichtung gegenüber dem Grundwasser erreichte. Rick Melvin: „Dies war ein sehr beeindruckendes Projekt aus der Perspektive der Rammtechnik. Man braucht schon den richtigen Bauunternehmer, um beim zweiten Conductor Barrel das Ziel exakt zu treffen, und offensichtlich war BTrenchless der Aufgabe gewachsen.“