Rohrleitungsbau:

„System2“ erstmals erfolgreich angewandt

NORDHAUSEN, 31.01.2014 – Hinter der Bezeichnung „System2“ verbirgt sich eine neue Verlegetechnik für größere Stahlrohrdurchmesser, die Microtunneling und Horizontalbohrtechnik kombiniert. Sie wurde zum ersten Mal in der Nähe von Moskau angewandt.

Einbau der mts1000S3-System2: Pipe Pusher PPP400 von Prime Drilling mit mts-Bohrköpfen mit aktiven Steuergelenken und Teleskopstation.

Von Dipl.-Ing. Gert Lucke, Ing. Büro für Horizontal-/Vertikalbohrtechnik    

System2 ist eine Kombination aus dem konventionellen HDD-Verfahren und der hohen Lagegenauigkeit des Microtunnelling-Verfahrens. Ausgangspunkt für die Entwicklung des Verfahrens war der Auftrag der russischen Firma MosStrojTransGas, im Rahmen der Umverlegung der Gaspipeline Moskau – Sankt Petersburg in der Nähe von Khimki (Moskauer Gebiet) den Moskva-Kanal mit einer Stahlpipeline DN 1.200 mm zu unterqueren. Der Kanal mit seinen Böschungen hat an dieser Stelle eine Breite von ca. 140 m. Das Besondere an der Aufgabenstellung: Aufgrund der beengten Platzverhältnisse stand nur ein Gesamtbauraum von 220 m Länge zur Verfügung.

Die neue und gleichzeitig clevere Lösung für das Projekt war die Verwendung von vorgebogenen Stahlrohren mit Einzellängen von 12 m, die zu einem Rohrstrang verschweißt wurden. Durch die Kombination der Verfahren Microtunneling und Horizontalbohrtechnik kann in nur einem Arbeitsschritt eine vorgefertigte und in diesem Fall vorgebogene Rohrleitung grabenlos eingebracht und gleichzeitig das dazu erforderliche Bohrloch hergestellt werden.
Am 13. Juli 2013 wurde mit dem Vortrieb begonnen, und bereits am 27. Juli wurde das Ziel mit einer Abweichung von nur 30 cm erreicht.
Das Projekt: In der Nähe von Khimki im Norden von Moskau soll der Moskva-Kanal mit einer Stahlpipeline DN 1.200 mm unterquert werden.
Durch Ton, Schluff und Findlinge
 
Zum Einsatz kam eine mts1000S3-System2 mit einem Pipe Pusher PPP400 von Prime Drilling, der komplett in die mts-Anlage eingebunden wurde. Die mts1000S3-System2 ermöglicht den Abbau und die Förderung des Bodens über ein Spülfördersystem. Sie ist für schwierige Böden mit hohem Grundwasserstand, sehr lange Haltungen sowie große Durchmesser geeignet.
Im Bohrkopf wird das abgetragene Erdreich mit Wasser vermengt und anschließend innerhalb der vorgefertigten Pipeline nach übertage zu einer Separieranlage transportiert. Oben angelangt werden die Substanzen wieder getrennt, das Wasser verbleibt im Spülkreislauf und wird dem Bohrkopf wieder zugeführt. Der Bohrkopf verfügt über vier verschiedenen Modi, die entsprechend der jeweiligen Geologie zum Einsatz kommen können.
In diesem konkreten Fall bestand der Boden aus einem Konglomerat aus Ton, Schluff und Sand mit Findlingen vermischt. Eine weitere Besonderheit bestand darin, dass aufgrund des hohen Grundwasserstandes die Frontseite der Startbaugrube mit einer speziellen Einfahrdichtung versehen werden musste.
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Neue Einsatzbereiche

Dank ihres Konzeptes kann diese Microtunneling-Anlage in wechselnden Böden, unterschiedlichen Durchmessern und Tunnellängen sowie neuen Einsatzbereichen wie Meeresausleitungen, Kurvenfahrten oder Sacklochbohrungen eingesetzt werden.
Der Bohrkopf, der aufgrund der vorhandenen Geologie und des Grundwasserniveaus entsprechend ausgestattet ist, bildet das erste Segment. Er ist mit einem mit Hartmetallwerkzeugen bestückten Kegelbrecher versehen. Die Drehrichtung der Schürfscheibe links/rechts erfolgt über einen Zentralantrieb, der von einer im Vortriebscontainer befindlichen Hydraulikstation versorgt wird.
Die Förderung des durch die Schürfscheibe abgebauten Bodens erfolgt über Spülförderung, wobei der Bohrkopf mit einer Spülkammer ausgerüstet ist. Die Reinigung des Brecherkegels und des Brecherspalts erfolgt mittels Wasserhochruckbeaufschlagung über Hartmetalldüsen. Die Steuerung des Vorderteils des Bohrkopfes wird über drei Steuerzylinder realisiert. Die Steuerhydraulik und -Elektronik ist in einer wasserdichten Bauart ausgeführt.
Das Bohrkopfssystem: Der Bohrkopf ist aufgrund der vorhandenen Geologie und des Grundwasserniveaus entsprechend ausgestattet.

Gesteinsabbau und Spülkreislauf

Der Gesteinsabbau erfolgt durch ein angetriebenes Schneidrad (Schürfscheibe) mittels Schneiden und Rollenmeißeln und wird dann in den nachgeschalteten Brecher geleitet. Dort wird er auf eine Größtkorngröße von ca. 40 mm zerkleinert und mit dem feinkörnigen Bodenanteil und dem Förderwasser vermischt.
Zum Spülkreislauf gehören bei diesem Projekt drei Spülpumpen des Typs SP-T-100-37.01, Spülförderleitungen Vor- und Rücklauf für das Kreislaufsystem als Einheit auf Rädern für die Produktrohre, Spülförderleitungen zu den Pumpen und zum Container, Spülförderleitung als Abfahreinheit für die Montage an die Pressstation, eine Durchflussmengenmesser-Einheit und als Ausgangs- und Endpunkt eine Separieranlage vom Typ MAB Mungo 3.
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Das Förderwasser wird mittels der Spülpumpen über die Förderleitung (Ø100 mm) und Mengenmessgerät zur Vortriebsmaschine über Einspritzdüsen in den Brecherraum geleitet. Nach der Vermischung mit dem abgebauten und gebrochenen Boden wird dieses Bohrgutgemisch zur Trennung von Boden und Wasser wieder zurück zur Separieranlage geführt. Das so gereinigte Wasser wird in den Absetzcontainer zurückgepumpt. Anschließend wird das Feinstkorn auf Pyramidensieben der zweiten Sieblage getrocknet. Der anfallende Boden wird über die Abwurfrutsche an Absetzmulden übergeben und kann dann zu Deponien gefahren werden.
Nach 14 Tagen Ziel erreicht: Austritt des Bohrkopfes.
| Fotos + Grafiken: mts

Hochdruckwasserpumpe und Bentonit-Pumpe

Speziell zur kontinuierlichen Reinigung der an der Schürfscheibe befindlichen Bohrwerkzeuge und des Brecherinnenraums ist der Einsatz einer Hochdruckwasserpumpe erforderlich. Diese Pumpe vom Typ HDWP mts ist als Einheit auf einen Stahlrahmen montiert und mit einem Wassertank (ca. 500 l Volumen) mit Füllstandanzeiger und Wasserfilter verbunden. Über Schlauchleitungen wird das Wasser mit einem max. Druck von 250 bar und einer Wassermenge von 80 l/min in den vorderen Bohrkopfbereich gebracht.
Zur Reduzierung der Rohrwandungsreibkräfte wird der Außendurchmesser der Produktrohre sowohl in der Einfahrtsdichtung als auch im hinteren Bohrkopfbereich mit Bentonit versehen.
Die hierbei eingesetzte Pumpe von mts Perforator GmbH ist als Kompletteinheit mit Mixer, Versorgungstank und Pumpe auf einem Strahlrahmen installiert. Das Volumen des Versorgungstankes beträgt 1.000 l. Die Pumpe ist in der Lage bei einem Druck von 100 bar eine Bentonitvolumen von 90 l/min zur Verfügung zu stellen.
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 Den ausführlichen Bericht finden Sie in der nächsten Ausgabe der bi-UmweltBau