Neue Rheindüker für Koblenz

Zur Versorgung des rechtsrheinischen Teils von Koblenz mit Gas und Wasser wurden in der Vergangenheit Rohrleitungen an den drei großen Rheinbrücken der Stadt installiert. Der geplante Abriss einer der Brücken und der starke Sanierungsbedarf der Leitungen machten nun einen Neubau erforderlich, um die Versorgung dieses Stadtgebiets weiter zu gewährleisten.


Abbildung 01: Bohrplatz Oberwerth im Schatten der Südbrücke

Nach reiflichen Überlegungen und Planungen entschied sich der zuständige Koblenzer Energieversorger schließlich für die Herstellung von drei Dükern in der geschlossenen Bauweise. LMR Drilling konnte die entsprechende Ausschreibung Frühjahr 2016 gewinnen.

Abbildung 02: Lage der Düker unter dem Rhein (Quelle Google Earth)

Beauftragt waren drei Bohrungen, von denen zwei (jeweils 420 m) an der Südbrücke in Koblenz Oberwerth und eine (395 m) in Koblenz Pfaffendorf an der Pfaffendorfer Brücke hergestellt werden sollten. Vorgesehen war, in Oberwerth jeweils ein PEHD-Rohr Da 355 mm für Gas und Wasser und in Pfaffendorf ein PEHD-Rohr Da 225 mm als Gasleitung einzuziehen. Besonders herausfordernd waren dabei die beengten innerstädtischen Platzverhältnisse und die daraus resultierenden eng geplanten Bohrlinien, die keinen großen Spielraum für Änderungen boten. Neben den üblichen HDD Arbeiten war zudem das Einbringen von Stahlschutzrohren an den Eintrittspunkten der Bohrungen beauftragt. Dies war zum einen den geologischen Bedingungen zum anderen den Anforderungen der Bahn AG geschuldet, da die Bohrungen in Oberwerth neben dem Rhein auch eine zweigleisige Bahnstrecke kreuzen sollten. Ziel sollte es sein, die nicht bohrbaren kiesigen Bereiche bis in den darunter liegenden Tonstein zu verrohren und so auch den Bahnkörper zu schützen. Weitere Kiesschichten an den Austrittspunkten waren vor Projektbeginn bauseits mittels Bodenverbesserung durch Zementinjektionen stabilisiert worden.  

Oberwerth

Nach Abschluss der Ausführungsplanung und der Bauvorbereitung begannen Anfang Juli 2016 oberhalb des rechten Rheinufers die Arbeiten zum Einbau der Stahlschutzrohre durch einen von LMR beauftragten Subunternehmer. Auf Grund von Bahnauflagen sollten Rohre DN 800 im Bohrpressverfahren ohne vorauslaufendes (Fels-)Bohrwerkzeug installiert werden. Nach Erreichen des Felshorizonts war es so aber nicht mehr möglich, das Schutzrohr weiter in den Tonstein einzubringen und den Bahnbereich vollständig zu unterqueren. Setzungsmessungen am Gleis zeigten zu diesem Zeitpunkt allerdings keine Veränderungen, was erheblich zur Beruhigung der beteiligten Bahnüberwachung beitrug. Dennoch musste eine Lösung gefunden werden, um eventuelle Ausspülungen unter dem Bahnkörper zu verhindern. Nach Zustimmung der Bahn entschied der Auftraggeber, ein von LMR vorgeschlagenes Zementationsverfahren zum Verfestigen der Ortsbrust durchzuführen und nach Rohreinzug ein Stahlhülsrohr über das Produktrohr in das aufgeweitete Bohrloch zu schieben. Gleiches galt für das zweite DN 800 Stahlschutzrohr, das im Anschluss installiert wurde.

Anfang August, nachdem die Vorarbeiten abgeschlossen waren, mobilisierte LMR die Bohrausrüstung nach Koblenz und begann, die Baustelle Oberwerth im Schatten der Südbrücke einzurichten. Die Pilotbohrung für die Gasleitung mit 10 5/8“ Rollenmeißel sowie Bohrlochsohlenmotor konnte unter Einhaltung der engen Planradien mit einem Kreiselkompass-Ortungssystem zielgenau auf die Bodenverbesserung an der Austrittsseite zugesteuert werden. Mit dem Eintritt des Meißels in den verbesserten Boden kam es dann aber zum totalen Verlust des Spülungsrückflusses, das Drehmoment stieg an und der Bohrstrang klemmte im Bohrloch. Mit viel Geschick und Erfahrung wurde der Strang frei gearbeitet, zur Prüfung der Komponenten ausgebaut und entschieden, die letzten 40 m mit kleinerem Meißel zu bohren. Die Pilotbohrung konnte dann erfolgreich, aber teils mit totalen Spülungsverlusten zu Ende gebracht werden. Der Bohrfortschritt litt erheblich darunter, dass nachfallender Kies für steigende Kräfte am Strang sorgte.

Nach der Fertigstellung der Pilotbohrung für die Gasleitung verblieb der Bohrstrang im Bohrloch, das Bohrgerät wurde umgesetzt und die Bohrung für die Wasserleitung begann. Die zweite Pilotbohrung verlief ähnlich der Ersten ohne besondere Zwischenfälle bis zur Bodenverbesserung, wo erneut der Spülungsrückfluss abriss und der Strang zum Festklemmen neigte. Diesmal wurde der Bohrstrang - mit einem „chirurgischen Eingriff“ von fünf Metern Tiefe - freigelegt und übertage die letzten 20 m zum Austrittspunkt geschoben. Hier zeigte sich, dass das angewandte Verfahren zur Bodenverbesserung nur punktuell das Erdreich verfestigt und keinen Gesamtverbund hergestellt hatte.

Im Anschluss kam ein 20“ Hole Opener zum Einsatz, um das Bohrloch auf den Enddurchmesser aufzuweiten. Hierbei konnte der Bohrstrang der ersten Pilotbohrung wie geplant seinen Zweck als Rückführleitung erfüllen, da sich keinerlei Spülungsverluste einstellten. Parallel zum Aufweiten des Bohrlochs wurde der bauseits gefertigte Rohrstrang von LMR im 90° Bogen durch das angrenzende Waldstück zum Austrittspunkt gefädelt und für den Einzug vorbereitet. Unter großem Medieninteresse wurde dann die Wasserleitung am 2. September innerhalb von vier Stunden in das aufgeweitete Bohrloch eingezogen. Die Installation des Hülsrohrs und das Verfüllen der Ringräume im Bahnbereich erfolgten unmittelbar nach dem Rohreinzug.

Die Bohranlage wurde nun zurück auf die Bohrung für die Gasleitung umgesetzt und das dortige Bohrloch auf den Enddurchmesser aufgeweitet. Das Aufweiten dieses Bohrlochs verlief ebenso reibungslos und der Rohreinzug konnte am 12. September erfolgreich abgeschlossen werden. Es folgten der Einbau des Hülsrohres und die Verfüllung der Ringräume mit aushärtender Bohrspülung, bevor die Bohrausrüstung rheinabwärts nach Pfaffendorf transportiert wurde.


Abbildung 03: PEHD Da355mm vor Rohreinzug

Pfaffendorf

Die Arbeiten für die Dükerbohrung in Pfaffendorf begannen bereits Mitte August mit dem Einrichten des Bohrplatzes am linken Rheinufer unweit des Koblenzer Weindorfes. Anschließend wurde auch dort ein Stahlschutzrohr zur Stabilisierung der Kiesschichten eingebracht. Anders als in Oberwerth wurde in Pfaffendorf ein DN 600 Stahlschutzrohr installiert, die Methode des Bohrpressverfahrens wurde jedoch beibehalten. Auch hier war der Einbau des Schutzrohrs zunächst wenig problematisch. Kurz vor dem Erreichen des Felshorizonts kam es dann allerdings im Uferbereich des Rheins zu einer massiven Setzung. Die entstandenen Schäden wurden schnell und unkompliziert vom Auftraggeber behoben und das Rohr bis zum Fels vorangetrieben. Die Zementation der Ortsbrust sollte in diesem Fall nach dem Aufbau der Bohrausrüstung mit Hilfe des HDD Bohrgerätes erfolgen.

Nachdem die Baustelle in Pfaffendorf durch LMR eingerichtet und das Stahlrohr zum Tonstein hin mit Zementsuspension abgedichtet war, begannen die eigentlichen Bohrarbeiten. Die Wahl fiel für diese Bohrung auf einen 12 ¼“ Rollenmeißel mit Bohrlochsohlenmotor, ebenfalls mit einem Kreiselkompass als Ortungssystem. Der Meißeldurchmesser war dabei so gewählt, dass der benötigte Bohrlochdurchmesser ohne einen weiteren Aufweitschritt für die Da 225 mm Gasleitung erreicht werden konnte. Bis zur Bodenverbesserung an der Austrittsseite verlief die Pilotbohrung, abgesehen von einigen wenigen maschinellen Komplikationen, erwartungsgemäß gut. Wie gehabt kam es aber im Bereich der Bodenverbesserung wieder zu totalen Spülungsverlusten und der Strang drohte stecken zu bleiben. Durch eine wiederholte, gründliche Bohrlochreinigung konnte die Pilotbohrung aber schließlich relativ zielgenau zu Ende gebracht werden und tags darauf begann der Rohreinzug.

Für den Einzug wurde der Rohrstrang am rechten Rheinufer entlang ausgelegt und in einer 270° Schlaufe zum Austrittspunkt geführt. Diese Maßnahme war nötig, da die Platzverhälnisse eine andere Vorgehensweise nicht zuließen. Die recht aufwendige Rohrablaufbahn sorgte dafür, dass der Einzug deutlich behutsamer und langsamer als üblich verlaufen musste. Nach acht Stunden war der Rohreinzug aber schließlich erfolgreich abgeschlossen.

Abbildung 04: Rohrablaufbahn Pfaffendorf

Fazit

Die Bohrungen in Koblenz waren durch die, in der Großbohrtechnik eher unüblichen, städtischen Randbedingungen geprägt, auf die sich in einer detaillierten Ausführungsplanung vorbereitet werden konnte. Das Auftreten der geologischen Schwierigkeiten an den Austrittsseiten und beim Einbau der Stahlschutzrohre konnte hingegen nicht vorausgesehen werden und bedurfte teils spontanen Anpassungen der Arbeitsweise und Techniken. Hierbei waren die sehr gute Kommunikation und die stets lösungsorientierte Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten von sehr großem Vorteil.

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left arrow zurück | drucken | 14.03.2017