Staatsweingut Durlach: „Kunststücksbohrung“ am Steilhang

LENNESTADT, 11.11.2016 – In steiler und exklusiver Weinberglage musste in Karlsuhe-Durlach eine Regenwasser-Entlastungsleitung installiert werden. Für den Geräteeinsatz gab es nur sehr wenig Platz. Bei der Bohrung waren die besondere geologische Situation vor Ort sowie eine sehr enge Zielpunktvorgabe zu berücksichtigen.

Von Oberbauleiter Udo Harer, Josef Rädlinger Ingenieurbau GmbH, und Dr. Hans-Joachim Bayer, Tracto-Technik GmbH & Co. KG

Der zusätzlich zu entwässernde Weinberghang im Hintergrund
Blick auf den zusätzlich zu entwässernden Weinberghang (im Vordergrund die schon aufgebaute HDD-Bohranlage)

Das Staatsweingut Durlach ist für seine erlesenen Weine am Südwesthang des Karlsruher Haus- und Aussichtsberges „Turmberg“ (nördlichster Ausläufer des Schwarzwaldes) sehr bekannt. Starkniederschläge am Weinberg führten zu Erosionsschäden an der Haupttreppenanlage und den Rebland-Terrassen, die den grabenlosen Einbau einer Entlastungsleitung bei 50% Hangneigung erforderlich machten. So sollen Schäden an der Treppenanlage zukünftig verhindert werden.

Weinberg und Geologie

Zwischen den angelegten Terrassenmauern führen mehrere Treppenanlagen in den Weinberg hinein. Insbesondere die Haupttreppe ist bei Starkregen vielfach überspült und in den letzten Jahren auch immer wieder unterspült worden, so dass sowohl die Treppenanlage erneuert als auch am Hang eine zusätzliche Regen-Abwasserleitung installiert werden musste.
Die historischen Weinbergterrassen befinden sich im Wesentlichen auf Gesteinen des unteren Muschelkalks, die obersten Anbauflächen reichen noch in das Niveau des mittleren Muschelkalks. Der ganze Berghang weist jedoch Hangschuttüberfrachtungen auf, welche zahlreiche kantige Gerölle enthalten. Der anstehende Muschelkalk ist zum Teil nach wenigen Dezimetern, zum Teil jedoch erst in über 1 m Tiefe anzutreffen. Erstaunlich ist der sehr hohe Anteil an Geröllen aus relativ verwitterungsresistentem Buntsandstein, welcher hier ortsfremd ist und den man hierher transportiert haben muss.

Blick auf die Haupttreppe am Weinberg
Blick auf den unteren Teil der Haupttreppe (Foto links) und auf den mittleren und oberen Teil der Haupttreppe (Foto rechts)

Kaum Platz für die Geräte

Da Bohrungen in einem Geröllschutt führenden Berghang aus plattig-welligen Kalkfelsbänken sowohl einen hohen Erfahrungsschatz als auch eine äußerst leistungsfähige Bohrmaschinentechnik bedingen, entschied sich das planende Ingenieurbüro für eine erfahrene Bohrmannschaft der renommierten Bauunternehmung Josef Rädlinger Ingenieurbau GmbH aus Windorf. Die Hangbohrung wurde in mehreren Metern Tiefe parallel zur Haupttreppenanlage konzipiert.
Die sehr beengten Platzverhältnisse in den schmalen Straßen am Turmberg in Karlsruhe machten beinahe Kunststücke bei der Aufstellung der HDD-Gerätschaften erforderlich. Der Bohrungsverlauf am Steilhang war mit einer HDD-Planungssoftware berechnet worden. Sorge bereitete hier weniger der Muschelkalkfels im Untergrund, welcher maximal 140 MPa an Druckfestigkeit aufbot, oder die Steilheit des Berghanges, sondern die sehr enge Zielpunktvorgabe nahe dem besagten Sammelschacht an einem oberen Weinberg-Querweg. Die Toleranzvorgabe betrug wenige Dezimeter.

Mit geeigneten Werkzeugen

Der Pilotbohrkopf vom Typ „Rockmaster“ war mit einem Rollenmeißel mit 6 ½“ Durchmesser und dem IADC-Typ 837 bestückt. Dieser Meißelkopf für sehr hartes Gestein hat sich beim Durchbohren der Buntsandstein-Gerölle und der tief eingelagerten Buntsandstein-Mauerreste bestens bewährt, zumal Nordschwarzwälder Buntsandstein Druckfestigkeiten bis 240 MPa aufbieten kann.
Probleme bereitete im oberen Abschnitt die Ortung des Bohrkopfes, da die neuen Messsonden im Bohrkopf eigentlich nur für Neigungen bis 90 % (42°) ausgelegt sind. Signalverluste (Empfangslücken) traten daher mehrfach auf, insgesamt konnte der Bauverlauf jedoch immer wieder verfolgt und genau gesteuert werden. Das Elicon-Doppelgestänge blieb genau auf dem konzipierten und eingesteuerten Verlaufsweg, welcher im obersten Abschnitt der Bohrung mit einer Austrittsneigung von 125 % berechnet worden war. Genau diese Neigung wurde auch erreicht und der Bohrkopf trat 15 cm vor der Terrassenkante im Weg aus, so dass die die Anbindung zum Sammelschacht äußerst kurz und unkompliziert herzustellen war.
Die Aufweitarbeiten des Bohrlochs wurden mit einem 250er Rockreamer (Tracto-Technik) unkompliziert vorgenommen; die ganze Aufweitung und der Rohreinzug erfolgten an einem einzigen Tag. Insgesamt nahmen die Leitungsverlegearbeiten im HDD-Verfahren fünf Arbeitstage in Anspruch.

Die HDD-Bohranlage vom Typ Grundodrill 18 ACS wurde aufgrund der sehr beengten Platzverhältnisse am Rande einer Hofzufahrt installiert.
Die HDD-Bohranlage vom Typ Grundodrill 18 ACS wurde aufgrund der sehr beengten Platzverhältnisse am Rande einer Hofzufahrt installiert.

Bohrtechnische Besonderheiten

Zu den Besonderheiten dieser Bohrung zählt nicht nur die beengte Lage und die Steilheit am Hang, sondern vor allem die schwierige geologische Situation mit dem permanenten Wechselspiel zwischen kantigen Geröllmassen und dem darunter anstehenden Muschelkalkfels. Innerhalb kurzer Bohrabschnitte wechselten das Untergrundgefüge und die Festigkeit des geologischen Materials. Die Auswahl eines leistungsfähigen HDD-Gerätes mit Doppelgestängeausrüstung hat sich hier bestens bewährt. Da mit einem Doppelgestänge nicht so enge Kurvenradien wie mit einem Einfachgestänge gebohrt werden können, waren eine solide Bohrplanung und eine klare Gradientenführung der Bohrung unerlässlich. Die Bohrung wurde von unten Hang aufwärts geführt, um mögliche Bohrspülungsaustritte schon im Ansatz zu vermeiden.
Die sich nach oben hin fortlaufend versteilende Bohrung entsprach exakt der gewünschten Bohrungsverlaufsplanung. Es sieht sicherlich ungewöhnlich aus, wenn ein Bohrkopf sehr steil und schon beinahe senkrecht aus dem Boden heraus fährt, allerdings hatte dies auch den gewünschten Vorteil einer sehr direkten Regenwasserabführung in der zu installierenden Leitung. Hilfreich für die Bohrung war die Aufstellung einer Zieltafelfläche beim Zielort, welche vom Bohrmeister im Bohrgerät jederzeit avisiert werden konnte.

Rohreinzug

Die neue Regenwasser-Abführungsleitung war auf einem sehr schmalen Fahrweg in die obere Hanglage transportiert worden und wurde dann auf einem Querweg des Weinberges ausgelegt. Da die Leitung steil ins aufgeweitete Bohrloch gelenkt und am Aufweitkopf mit dem Bohrgestänge nach unten gezogen werden musste, wurde die Leitung über einen Oberbogen geführt und so ins Bohrloch eingezogen. Der Rohreinzug durch den Bohrweg im Berghang erfolgte ohne jegliche Komplikationen.

Einbindung der Leitung ins Netz

Die Leitung wurde in der Startgrube (als Zielpunkt) mit etwas Überhangstrecke geborgen, so dass in dem zum damaligen Zeitpunkt noch zu errichtenden Energieumwandlungsschacht eine direkte Einbindung erfolgen kann. Die Bohrspülung für die Leitungsbettung wurde so gestaltet, dass sie mit Bodenpartikeln gut aufgeladen wurde und in dieser zähen und bindig-klebrigen Masse (durch die Buntsandsteingerölle rötlich gefärbt) eine sanfte, aber kraftschlüssige Einbindung der Leitung ermöglicht.
Mit der hier aufgezeigten Lösung können Berghänge und darunter liegende Häuser geschützt werden, ohne dass landschaftliche Eingriffe erforderlich werden. Im Gegenteil, die Landschaft, das Bodengefüge und auch der Jahrhunderte alte Gestaltungscharakter der Kulturlandschaft bleiben erhalten. bi

Einen ausführlichen Bericht lesen Sie in unserer aktuellen Ausgabe (6/16) der bi-UmweltBau.