DE102007015088B4

DE102007015088B4 - Verfahren zum mehrstufigen Herstellen einer Erdbohrung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102007015088B4
Application number: DE102007015088.3A
Authority: DE
Inventors: Andrea Julia Ewald
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: US20080236892A1; GB2448063B; AU2008201450B2; GB2448063A; DE102007015088A1; AU2008201450A1; GB0805475D0; US7891439B2

Abstract

Verfahren zum mehrstufigen Herstellen einer Bohrung zwischen einer Maschinen- und einer Zielgrube, bei dem zunächst in einer ersten Bohrphase eine Pilotbohrung mit einem Gestänge (6) hergestellt und sodann in einer zweiten Bohrphase in der Gegenrichtung eine Aufweitbohrung mit einer Verrohrung mit Hilfe des Gestänges (6) durch Ziehen hergestellt wird, wobei das Erdreich entgegen der Bohrrichtung der zweiten Phase in die Zielgrube abgefördert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum mehrstufigen Herstellen einer Bohrung zwischen einer Maschinen- und einer Zielgrube und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Verlegen von Versorgungs- und Entsorgungsleitungen geschieht häufig zwischen herkömmlichen Kanalschächten, aber auch zwischen extra ausgehobenen Baugruben. Dabei dient ein Schacht bzw. eine Grube zur Aufnahme der Bohrmaschine und der andere Schacht (Grube) als Zielschacht. Verschiedene Varianten dieser Verfahrensweise veranschaulicht ein Prospekt der Bohrtec GmbH & Co. KG, 52068 Aachen.
Beim Herstellen einer neuen Leitungstrasse beispielsweise für Abwasserrohre mit leichtem Gefälle wird häufig zunächst von einer Maschinengrube aus mit Hilfe eines Bohrgerätes durch seitliches Verdrängen des Erdreichs eine Pilotbohrung zwischen der Maschinen- und einer Zielgrube hergestellt. In einer zweiten Bohrphase mit gleicher Bohrrichtung wird die Pilotbohrung dann mit Hilfe eines mittels des Bohrgerätes in die Zielgrube geschobenen Bohrkopfs auf den Durchmesser des Produktrohrs aufgebohrt. Gleichzeitig schiebt das Bohrgerät fortlaufend einzelne Rohrabschnitte des Produktrohrs oder wiedergewinnbaren Rohrs von der Maschinengrube in das Erdreich ein und die Pilotrohrabschnitte in den Zielschacht. Das Aufweiten geschieht üblicherweise durch Bohren und erfordert daher ein laufendes Abfördern des gelösten Erdreichs. Dies geschieht üblicherweise mit Hilfe einer sich an den Aufweitbohrkopf anschließenden, d. h. in Bohrrichtung hinter dem Aufweitbohrkopf angeordneten Förderschnecke nach hinten in die Maschinengrube.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird zunächst von der Maschinengrube aus eine Pilotbohrung geringen Durchmessers mit Hilfe einer Bohrmaschine, deren Gestänge aus einzelnen kuppelbaren Abschnitten besteht und den Verdrängungskopf vortreibt, durch seitliches Verdrängen des Erdreichs hergestellt. Beim Aufweiten der Pilotbohrung in einer zweiten Bohrphase wird sodann das Pilotrohr von der Maschinengrube aus mit Hilfe eines von der Bohrmaschine angetriebenen Aufweitbohrkopfes in Richtung der Zielgrube gedrückt, aus der die einzelnen Pilotrohrabschnitte entfernt werden. Das Pilotrohrgestänge dient dabei dem Aufweitbohrkopf und der Förderschnecke als Führung, so daß die Lage bzw. der Verlauf der Pilotbohrung genau eingehalten wird und der Aufweitbohrkopf trotz seiner ständigen Drehung zielgenau in der Startgrube ankommt.
An den Aufweitbohrkopf schließen sich dabei üblicherweise wiedergewinnbare Rohrabschnitte mit innen angeordneten Förderschneckenabschnitten an, durch die das vom Aufweitbohrkopf gelöste Erdreich in die Maschinengrube abgefordert wird. Die mit dem Bohrgerät in der Maschinengrube verbundene Förderschnecke dient dabei gleichzeitig als Antriebswelle für den Aufweitbohrkopf. Das mit Hilfe der Schnecke fortlaufend abgeförderte Erdreich erfordert jedoch in der Maschinengrube einen erheblichen Raum und demzufolge einen ausreichenden Grubendurchmesser, um schließlich das Produktrohr bzw. die Produktrohrabschnitte von der Maschinengrube aus einschieben zu können. Hinzu kommt, daß sich das ausgebohrte Erdreich am Boden der Maschinengrube bzw. unterhalb des Bohrgeräts sammelt und sich demzufolge nur unter Schwierigkeiten entfernen läßt.
Bekannt ist auch ein Bohr- und Aufweitverfahren, bei dem das Erdreich in einer zweiten Aufweitphase nicht in die Maschinengrube, sondern in die Zielgrube abgefördert wird. Dies geschieht mit Hilfe einer von einem wandernden bzw. sich durch die Pilotbohrung bewegenden mobilen Motor angetriebenen Förderschnecke aus einzelnen Rohrabschnitten mit innen angeordneten Förderschneckenabschnitten, die dem Aufweitbohrkopf vorgeschaltet sind und sich bis in die Zielgrube erstrecken. Die dabei in der Zielgrube anfallenden Rohrabschnitte werden dann einzeln aus der Zielgrube entfernt. Diese Verfahrensweise ist jedoch sehr aufwendig, weil der Antrieb für den Aufweitbohrkopf nicht mehr in der Maschinengrube angeordnet ist, sondern aus einem am Aufweitbohrkopf angeordneten Hydraulikmotor geschieht, dessen Hydraulikleitungen durch das dem Bohrkopf folgende Produktrohr verlaufen und mitgeschleppt werden müssen. Außerdem ist je nach der Länge des Rohrmoduls ein häufiges Ankuppeln von Verlängerungsstücken der Hydraulikleitung erforderlich.
Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß auch bei diesem Verfahren das zunächst in einer ersten Aufweitphase vom Bohrkopf gelöste Erdreich entgegen der Bohrrichtung in die Maschinengrube abgefördert wird, von wo es sich nur schwierig entfernen läßt. In einer dritten Bohrphase bzw. in der zweiten Aufweitphase mit dem vorerwähnten direkten Hydraulikantrieb des Aufweitbohrkopfes werden dann die Produktrohre eingeschoben und das beim Aufweiten gelöste Erdreich mit Hilfe der Förderschnecke in Richtung der Zielgrube abgefördert. In der Zielgrube werden sodann die Rohrabschnitte mit den Förderschneckenabschnitten der zweiten Aufweitphase entfernt und das Erdreich mit Hilfe eines Baggers abgefördert.
Das dreistufige Aufweitbohren ist nicht nur zeitaufwendig, sondern erfordert auch zwei Aufweitbohrköpfe mit im Durchmesser unterschiedlichen Rohrabschnitten für die beiden Aufweitphasen sowie einen mobilen Hydraulikantrieb. Hinzu kommt, daß das gelöste Erdreich der ersten Aufweitphase in die Maschinengrube abgefördert wird und dort den Maschinenbetrieb stört.
Aus DE 1 919 092 U ist ein Verfahren zum Herstellen von horizontal verlaufenden Bohrungen im Erdreich bekannt, bei dem mit einem Pilotbohrgestänge ausgehend von einer Maschinenbaugrube zunächst bis zu einer Zielbaugrube gebohrt wird und in der Zielbaugrube dann der Pilotbohrkopf durch einen Aufweitkopf ersetzt wird, an den weiterhin eine Räumschnecke angehängt wird. Die Räumschnecke kann von einem Schutzrohr umgeben sein, um beim Bohren in losem Erdreich, wie z. B. Sand, ein Einfallen der Bohrlochwandung zu verhindern.
Aus DE 42 20 430 C2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ausgehend von einer Maschinenbaugrube zunächst mit einem Pilotbohrgestänge eine Pilotbohrung erstellt und dann beim Erreichen der Zielbaugrube der Pilotbohrkopf gegen einen Aufweitkopf ausgetauscht wird, an den ein in das Erdreich einzuziehendes Neurohr angehängt ist. Durch ein Zurückziehen des Pilotbohrgestänges wird die Pilotbohrung aufgeweitet und gleichzeitig das Neurohr eingezogen. Dabei wird das Erdreich durch das Neurohr in Richtung der Zielbaugrube abgefordert.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Abfördern des Erdreichs zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren, bei dem zunächst in einer ersten Bohrphase zwischen einer Maschinen- und einer Zielgrube eine Pilotbohrung mit einem Gestänge und sodann in einer zweiten Bohrphase in der Gegenrichtung, d. h. in Richtung der Maschinengrube, eine Aufweitbohrung mit einer Verrohrung hergestellt sowie das Erdreich entgegen der Bohrrichtung der zweiten Phase in die Zielgrube abgefördert wird. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die Zielgrube zum Abtransport des Bohrkleins bzw. geborstenen Erdreichs genutzt wird, ohne dass es eines zusätzlichen Maschinenaufwands in der Zielgrube bedarf.
Das erfindungsgemäße Verfahren verzichtet demzufolge unter Beibehaltung der Förderrichtung des Erdreichs auf eine Zwischenphase zum Aufweiten der Pilotbohrung mit all ihren Nachteilen und bewältigt das Aufweiten mit Hilfe eines üblichen Bohrgeräts, dessen Aufweitbohrkopf mit Hilfe des Gestänges der Pilotbohrung in Richtung der Startgrube gezogen wird, während das gelöste Erdreich in der Gegenrichtung, d. h. in die Zielgrube abgefordert wird, aus der es sich mühelos entfernen läßt, weil sich dort keine Aggregate befinden. Dabei können als Maschinen- und Zielgrube auch übliche Kanalschächte dienen.
Beim Herstellen der Aufweitbohrung von der Zielgrube her in Richtung der Maschinengrube werden in der Zielgrube Rohrabschnitte mit einem innen angeordneten Förderschneckenabschnitt angesetzt. Der Aufweitbohrkopf wird dabei mit Hilfe des Pilotbohrgestänges von der Maschinengrube her durch die Pilotbohrung gezogen, während die Förderschnecke das Erdreich fortlaufend in der Gegenrichtung zur Zielgrube hin abfördert. Andererseits ist aber auch unter Verzicht auf die Förderschnecke ein hydraulisches Abfördern des gelösten Erdreichs zur Zielgrube hin möglich.
Die Rohrabschnitte mit den Förderschneckenabschnitten können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Schwierigkeiten über die Zielgrube entfernt werden, wenn sie von der Maschinengrube aus durch Produktrohrabschnitte mit gleichem Außendurchmesser ersetzt werden. Jedoch besteht auch die Möglichkeit, Produktrohrabschnitte zu verwenden, die dann nicht entfernt zu werden brauchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit Hilfe einer Vorrichtung aus einer Bohrmaschine mit einem mehrteiligen Gestänge und einem Pilotbohrkopf sowie mit einem Aufweitbohrkopf und Rohrabschnitten mit Förderschneckenabschnitten durchführen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 das Herstellen einer Pilotbohrung zwischen einer Maschinen- und einer Zielgrube,
2 das Aufweiten der Pilotbohrung von der Zielgrube her bei gleichzeitigem Abfördern des gelösten Erdreichs in der Gegenrichtung und
3 das Einbringen der Produktrohre über die Maschinengrube und das Entfernen der Förderschneckenrohre über die Zielgrube.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einbringen einer Rohrleitung in ein zwischen einem Maschinenschacht 1 und einem Zielschacht 2 jeweils mit einem Normdurchmesser von 1.000 mm befindliches Erdreich ist in dem Maschinenschacht 1 eine übliche Bohrmaschine 3 zum Herstellen einer Erdbohrung durch seitliches Verdrängen und durch Aufbohren des Erdreichs angeordnet, deren Gestänge 6 aus einzelnen Abschnitten 4 besteht und mit einem Bohrkopf 5 versehen ist. Nach dem Fertigstellen der Pilotbohrung mit ihrem Gestänge 6 aus einzelnen Abschnitten 4 wird der Bohrkopf 5 entfernt und durch einen Aufweitbohrkopf 7 in einem Rohrabschnitt 8 ersetzt, dem sich einzelne Rohrabschnitte 9 und 10 mit Förderschneckenabschnitten 11, 12 anschließen, die über den Zielschacht 2 eingebracht werden. Die Abschnitte 4 und die Förderschneckenabschnitte 11, 12 werden von der Bohrmaschine 3 drehend in Richtung der Maschinengrube 1 gezogen, während sich die Rohrabschnitte 9, 10 nicht drehen. Um das zu erreichen, ist zwischen dem Aufweitbohrkopf 7 und dem Rohrabschnitt 8 ein Drehwirbel angeordnet, der nur Zugkräfte überträgt.
Sobald der Aufweitbohrkopf 7 mit dem Rohrabschnitt 8 in der Maschinengrube 1 angekommen ist und die Abschnitte 4 sämtlich aus der Maschinengrube 1 entfernt sind, werden dort Rohrabschnitte 13, 14 mit etwa demselben Außendurchmesser wie die Rohrabschnitte 8, 9, 10 an den Rohrabschnitt 8 mit dem Aufweitbohrkopf 7 angesetzt und die Rohrabschnitte 8, 9, 10 mit den Förderschneckenabschnitten 11, 12 aus dem Erdreich in die Zielgrube 2 gedrückt sowie die freigewordenen Rohrabschnitte 9, 10 aus der Zielgrube 2 entfernt. Die Rohrabschnitte 13, 14 bilden zusammen mit weiteren Rohrabschnitten das Fertigrohr 15.
Das lose Erdreich 16 läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Hilfe eines nicht dargestellten Baggers ohne Behinderung durch Maschinenteile aus dem Zielschacht 2 entfernen, ohne daß zwischen dem Einbringen der Pilotbohrung (1) und dem Aufweitbohren (2) ein weiteres Aufweitbohren erforderlich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren folgt dem Aufweitbohren (2) lediglich das Einbringen der Produktrohrabschnitte 13, 14 im Austausch gegen die Schneckenrohrabschnitte 8, 9, 10. Die Gefahr eines Verlaufens bzw. einer Richtungsabweichung der Fertigbohrung besteht nicht, da sich das Schneckenrohr 8, 9, 10 im Erdreich nicht dreht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in der zweiten Verfahrensstufe (2) auch beispielsweise zugfest miteinander verbundene Produktrohre mit innen angeordneten Förderschneckenabschnitten verwenden, aus denen dann in dem Start- oder Zielschacht zum Schluß lediglich die Förderschneckenabschnitte entfernt zu werden brauchen. Oder lose Produktrohre können über die Schnecke am Rohrstrangende miteinander verbunden bzw. verspannt sein. Unabhängig davon wird das gelöste Erdreich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stets über die maschinenfreie Grube bzw. den maschinenfreien Schacht abgeführt.

Claims

Verfahren zum mehrstufigen Herstellen einer Bohrung zwischen einer Maschinen- und einer Zielgrube, bei dem zunächst in einer ersten Bohrphase eine Pilotbohrung mit einem Gestänge (6) hergestellt und sodann in einer zweiten Bohrphase in der Gegenrichtung eine Aufweitbohrung mit einer Verrohrung mit Hilfe des Gestänges (6) durch Ziehen hergestellt wird, wobei das Erdreich entgegen der Bohrrichtung der zweiten Phase in die Zielgrube abgefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Herstellen der Aufweitbohrung in der Zielgrube (2) Rohrabschnitte (8, 9, 10) der Verrohrung mit innen angeordneten Förderschneckenabschnitten (11, 12) an das im Erdreich befindliche Gestänge (6) der Pilotbohrung angesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Rohrabschnitte (8, 9, 10) mit den Förderschneckenabschnitten (11, 12) in der Maschinengrube (1) Fertigrohrabschnitte (13, 14) mit dem gleichen Außendurchmesser angesetzt und die Rohrabschnitte (8, 9, 10) mit den Förderschneckenabschnitten (11, 12) aus der Zielgrube (2) entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Aufweiten gelöste Erdreich mit Hilfe eines Fluids durch die Verrohrung in Richtung der Zielgrube (2) abgefordert wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine in der Startgrube angeordnete Bohrmaschine (3) mit einem Zug- oder Schubantrieb und einem mehrteiligen Gestänge (6) und einem Pilotbohrkopf (5) sowie einem Aufweitbohrkopf (7) und Rohrabschnitten (8, 9, 10).