HDD in Düsseldorf:

Präzisionsleistung mit einer Großbohranlage

HÖRSTEL-RIESENBECK, 09.02.2015 – Bei der Querung einer Hauptverkehrsader der Deutschen Bahn AG in Düsseldorf war Präzision gefragt. Die Baumaßnahme unterlag höchsten Ansprüchen durch DB-Auflagen, einem hohen innerstädtischen Verkehrsaufkommen und einer Beeinflussung durch eine angrenzende Großbaustelle.

Oberbogen im Baustellengelände FH-Campus
Alte Gasleitung im Trog der Brücke
Von Dipl.-Ing./EWE Hermann Lübbers und Dipl.-Ing. Timo Mücke, Beermann Bohrtechnik GmbH
     


Im Zentrum von Düsseldorf gelegen wird das Gelände des ehemaligen Güterbahnhofs Düsseldorf – Derendorf zu einem Wohngebiet ausgebaut. Das neben den bestehenden Gleisanlagen der DB liegende Areal erstreckt sich in Nord-Süd-Richtung auf einer Länge von ca. 1.750 Meter in einem Geländeeinschnitt ca. 7 m tiefer als die umgebende Bebauung. Die Brücke Franklinstraße, Jülicher Straße und Münsterstraße überspannen das Baugebiet und die Gleisanlagen der DB in Ost-West-Richtung. Für die verkehrstechnische Anbindung des Baugebiets wurden an der Jülicher Brücke bereits in 2011 Rampenanschlüsse erstellt, für deren Herstellung die Umlegung der Gasleitung unter bzw. an der Brücke bereits erfolgte. Vom geplanten Rampenanschluss an der Brücke Münsterstraße auf der Nordseite des westlichen Widerlagers war eine Gasleitung DN 300 Stahl (Baujahr 1936) der Stadtwerke Düsseldorf Netz GmbH (SWDN) betroffen. Die Gasleitung lag im Brückenaufbau in einem Trog.

Als einzig technisch mögliche und wirtschaftliche Ausführungsvariante für die Neulegung der Gasleitung DN 200 stellte sich das HDD-Verfahren dar. Die geplante und einzig mögliche Bohrachse quert zwei Ferngleise, zwei Nahverkehrsgleise, zwei S-Bahngleise, drei Gütergleise, eine Weiche im Gütergleis, zwei Brückenwiderlager, sechs Brückenfundamente sowie den Bahnsteig des S-Bahnhofs Düsseldorf Derendorf.

Die erste Berechnung des Bohrprofils ergab eine Bohrlänge von 268 m bei einem Ein- und Austrittswinkel von 14°. Zu diesem Zeitpunkt lag der Bereich der Pipesite im öffentlichen Bereich. Für das Vorstrecken des Rohrstrangs war allerdings nicht genügend Platz in Längsrichtung vorhanden. Bei einer Bohrlänge von 268 m hätte der Rohrstrang über eine stark frequentierte Straße mit Straßenbahnverkehr hinaus ausgelegt werden müssen. Eine Gleissperrung wäre nach Rücksprache mit der Rheinischen Bahngesellschaft AG nur in der betriebsfreien Zeit an Wochenenden zwischen 00:30 Uhr und 04:30 Uhr möglich gewesen. Da die Einhaltung dieser Termineinschränkung aus bohrtechnischer Sicht bei der Ausführung zu viele Risiken barg, war das vorrangige Planungsziel, das Bohrprofil so zu optimieren, dass genügend Platz für das Vorstrecken des kompletten Rohrstrangs zur Verfügung blieb.
Zur Beurteilung der Bohrbarkeit wurde bereits im Vorfeld durch ein erfahrenes und mit HDD vertrautes Ingenieurbüro ein geotechnisches Gutachten erstellt. Von elf repräsentativen Bodenproben wurde mittels Siebanalysen bzw. kombinierter Sieb-/ Schlämmanalysen die Korngrößenverteilung bestimmt. Bei den zu durchörternden Schichten handelte es sich größtenteils um gewachsene mitteldicht bis dicht gelagerte sandige Kiese und sandigen, teils steinigen Kiesen der Terrassenablagerungen des Rheins. Lediglich im Bereich der Pipesite war zwischen dem westlichen Widerlager der Brücke und dem Austrittspunkt der Bohrung auf einer Länge ca. 60 m mit bis zu 3,50 m mächtigen Auffüllungen, teilweise Bauschutt, zu rechnen. Die zu erwartenden Setzungen der Gleise (Berechnung nach Scherle) waren im geotechnischen Gutachten mit 0,1 cm, die zu erwartenden Setzungen der Brückenpfeilerfundamente (Berechnung nach Leonhardt) mit 0,2 cm beziffert.

Auf Grundlage des geotechnischen Gutachtens wurde mit der Genehmigungsplanung begonnen. Gegenstand des Planungsauftrags waren die Optimierung des Bohrprofils unter Gewährleistung der begrenzten Länge für die Rollenbahn, Erstellung einer Spülungsdruckberechnung, Erstellung einer Rohrstatik und die Zugkraftberechnung nach NEN 3650 für das einzuziehende Rohr. Die überarbeitete Entwurfsplanung wurde dahingehend optimiert, dass die Bohrlänge nunmehr nur noch 240 m betrug. Somit reichte das Ende des Rohrstrangs zwar noch in die Fahrbahn, endete aber 0,80 m vor dem Straßenbahngleis.

Um die Auftriebskräfte des einzuziehenden Rohres DN 300 ohne temporäres Ballastieren (Flutung mit Wasser) zu reduzieren, wurde seitens der SWDN festgelegt, dass das Medienrohr DN 200 Stahl bereits vor dem Einzug des Schutzrohres DN 300 in den Bohrkanal in das Schutzrohr eingeschoben wird.

Bereits lange im Vorlauf zur eigentlichen Bauausführung wurde vor Ort überprüft, inwiefern die örtlichen Platzverhältnisse die Einrichtung einer HDD-Großbohranlage zulassen. Neben der eigentlichen Bohranlage, welche bereits eine Aufstellfläche von ca. 12 x 4 m benötigt, musste der Platz für weitere technische Ausrüstung wie die Gerätschaften der Bohrspülungsaufbereitung, Lagerplätze für Werkzeuge und Materialien sowie Container für den Aufenthalt des Bohrpersonals gefunden werden. Die Lage des Bohransatzpunktes befand sich genau im Bereich des Bordsteins, welcher die Trennung zwischen Geh- und Radweg und Fahrbahn darstellte. Somit musste zwangsläufig die rechte Fahrspur der 4 spurigen Münsterstraße als Arbeitsraum angedacht werden.
Die beidseitigen Baufeldgrenzen bildeten somit die Straßenbahnlinie 55 und gegenüberliegend der freizuhaltende Verkehrsraum für Fußgänger und Radfahrer welcher wiederum direkt an die Häuserfassade der Münsterstraße angrenzte. Demzufolge wurde die Sperrung der Fahrspur über eine Länge von ca. 40 m beantragt. Denn neben der Platzierung der Bohranlage musste in diesem schmalen Korridor weiterhin die Startgrube angelegt werden, sowie hinter dem Bohrgerät ausreichend Platz für das Bohrgestängelager und ein Hebegerät für die Andienung des Gestänges zur Bohranlage vorhanden sein.

Das gesamte restliche Equipment wurde in einer Seitenstraße platziert unter Ausnutzung eines Parkstreifens sowie der halben Gehwegbreite. Bei allen Standorten war penibel darauf zu achten, dass für Fußgänger und Radfahrer ein ausreichend breiter Verkehrsraum zur Verfügung stand, so dass diese ungehindert den Baustellenbereich passieren konnten.

Weitere Herausforderungen für die Bohrarbeiten ergaben sich aus der örtlichen Situation und der entsprechend notwendigen Bohrlinienplanung. Sowohl start- als auch zielseitig stand aufgrund der räumlichen Enge nur ein schmaler Korridor von wenigen Zentimetern für den Eintritt und den Austritt der Bohrung zur Verfügung. Erschwerend hinzukam, dass in der Lage betrachtet, der Start- und Zielpunkt versetzt zueinander lagen. Dies bedeutete für die Bohrlinienplanung einen gegenläufigen, horizontalen Kurvenverlauf. In Kombination mit den beim HDD-Verfahren üblichen vertikalen Kurven, lag der resultierende Kurvenradius dicht am Mindestbiegeradius der einzuziehenden Stahlleitung DN 300. Demzufolge waren an die Präzision der Bohrung und somit an das Ortungsverfahren höchste Ansprüche gestellt.
Die wohl größte Herausforderung lag in der Transportlogistik. Die Schwierigkeit bestand zum einen in der Durchführung aller notwendigen Transporte zwischen der Start- und Zielseite und zum anderen im Gestänge- und Werkzeughandling an und vor der Bohranlage.
Aufgrund der unmittelbar an den Baustellenbereich angrenzenden Straßenbahnlinie war es unmöglich, auch nur kurzweilig mit einem Bagger oder Kranfahrzeug neben der Startbaugrube oder der Bohranlage zu arbeiten. Somit mussten alle Hebearbeiten von einer Position, die sich hinter der Bohranlage befand, ausgeführt werden. Dieser Umstand führte zu deutlich erhöhten Rüstzeiten zwischen den eigentlichen Bohrprozessen. Der benötigte Zeitaufwand belief sich auf das vierfache gegenüber dem Aufwand, welcher auf einem „Standardbaufeld“ zu erwarten gewesen wäre.

Der reibungslose Ablauf der Baumaßnahme war nicht zuletzt dem Umstand zu verdanken, dass die Konstellation aus den Firmen RN Rohrleitungsbau Niederrhein GmbH und der Beermann Bohrtechnik GmbH in der Vergangenheit bereits mehrerer Projekte dieser Art gemeinsam koordiniert und erfolgreich ausgeführt hat. Eine stets kooperative und fachlich einwandfreie Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber, der Stadtwerke Düsseldorf Netz GmbH haben dieses Paket abgerundet und zu einer rundum gelungenen Projektdurchführung beigetragen.
Beginn der Fertigung von 60 m Einzelsträngen | Fotos: Netzgesellschaft Düsseldorf mbH
Einen ausführlichen Bericht lesen Sie in der nächsten bi-UmweltBau (1/15).