Spezialtiefbau 01.03.2018, 00:00 Uhr

Horizontale Vereisungsbohrungen

Seit 2012 erstellt Implenia den Lückenschluss der U5 zwischen Brandenburger Tor und Alexanderplatz in der Berliner Mitte. Dabei wird unter anderem die Bahnsteighalle der Station „Museumsinsel“ im Schutze einer Vereisung unter dem Spreekanal vorgetrieben.

Neben dem Berliner Dom fanden die hochgenauen Bohrungen statt – hier das Einheben der Richtbohranlage. Abb.: Implenia

Neben dem Berliner Dom fanden die hochgenauen Bohrungen statt – hier das Einheben der Richtbohranlage. Abb.: Implenia

Aufgabe für Implenia ist es, die zukünftige Bahnsteighalle der Station „Museumsinsel“ in Berlin – aufgrund ihrer Lage in den enggestuften Berliner Sanden und mit nur circa 2,5 Meter bis 4,5 Meter Abstand zur Kanalsohle – mittels Bodenvereisung herzustellen. Für die Vereisung waren hochgenaue Bohrungen für Gefrier- und Temperaturmesslanzen mit einer Länge von insgesamt über zehn Kilometern unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen vorzutreiben.

Die gesteuerten und verrohrten Bohrungen im Kaliber bis 180 Millimeter mussten mit einer resultierenden Abweichungstoleranz von maximal 0,5 Prozent bei 105 Metern Bohrlänge vom östlichen zum westlichen Zugangsschacht der Haltestelle hergestellt werden. Im oberen Bereich des Bohrfeldes haben die Spezialtiefbauexperten von Implenia Holzrammpfähle durchörtert, im unteren Bereich schleifend in eine aufsteigende Mergelschicht eingebohrt. Darüber war mit Grobgeschiebe, Findlingen und Blöcken zu rechnen, die teilweise in locker gelagerten Sanden und teilweise im darunter liegenden Mergel eingebettet sind.

Von Richtbohrung durchörterter Holzrammpfahl aus der Ufermauergründung. Abb.: Implenia

 

Kombination zweier Bohrsysteme

Da kein am Markt etabliertes Bohrsystem alle diese Herausforderungen abdeckt, hat Implenia die guten Eigenschaften zweier bekannter Systeme in einem neuen Verfahren kombiniert: drehspülendes Durchörtern von Holzpfählen, gute Steuerwirkung in locker gelagerten Sanden, sowie hoher Andruck und großes Drehmoment in bindigen Böden. Diese Fähigkeiten wurden in drei Probebohrungen ebenso getestet und optimiert wie ein spezieller Bohrstrang, der Kurvenradien von unter 50 Metern bei soletauglicher Abdichtung erlaubt.

Die anspruchsvollen geometrischen Bedingungen der Zugangsschächte, mit einer zwölf Meter hohen Anschlagswand und geringen Randabständen des Bohrbildes, hat Implenia mithilfe von eigens entwickelten und gebauten Bohrarbeitsbühnen bewältigt.

Möglichkeiten durch Steuertechnik

Um die gegebene Toleranz zur Umfahrung harter Hindernisse nutzen zu können, wurde ein neuartiges Trägheitsnavigationssystem im Prototypenzustand akquiriert und, gemeinsam mit dem Erfinder, zur Einsatzreife gebracht. Es eliminiert die zufällige Drift (sogenannter Random Walk) von Lichtfaserkreiseln und ist dadurch sehr genau und langzeitstabil. Ebenfalls neu ist die Fähigkeit, kontinuierlich die Position und die Ausrichtung des Bohrkopfes im Raum zu übermitteln, sodass der Geräteführer frühzeitig reagieren kann, was besonders in dichter gelagerten Böden sehr wichtig ist.

Um die hohen Maschinenkräfte sinnvoll einsetzen und den Boden besser einschätzen zu können, kam ein von der Implenia eigenen Messtechnik entwickeltes Bohrdatenerfassungssystem zum Einsatz, auf dessen Daten die Bauüberwachung jederzeit Zugriff hatte.

Gemeinsam kam man zum Erfolg – im eigenen Betrieb und mit dem Bauherrn. Abb.: Meyerfoto / Iwo Hoffmann

Gemeinsam kam man zum Erfolg – im eigenen Betrieb und mit dem Bauherrn. Abb.: Meyerfoto / Iwo Hoffmann

 

Kooperation und Kommunikation

Die Bauüberwachung des Bauherrn wurde mit der identischen Auswertesoftware ausgerüstet wie die Implenia Bauleitung. So war sie in der Lage, jederzeit eigene Detailauswertungen der Bohrdaten zu erstellen. Diese Auswertungen bildeten die Arbeitsgrundlage für die sogenannte, wöchentliche „Bohrkonferenz“. Dort besprach und einigte sich ein kleiner Kreis operativer Ingenieure verbindlich über Bedeutung der Daten, weiteres Vorgehen und Vergütung von Hindernisbeseitigung – ein alter, aber bei heutigen Großprojekten schon beinahe revolutionärer Ansatz. Dieses Modell wurde bis zum Ende der Bohrungen beibehalten und ermöglichte allen Beteiligten, sich auf die Bohrtechnik zu konzentrieren.

Das zahlte sich am Ende aus: Alle drei Bohrkampagnen wurden jeweils deutlich vor Termin fertiggestellt. Die Abweichungen im Bohrlochtiefsten lagen größtenteils unter zehn Zentimetern und ansonsten im Toleranzbereich der wärmetechnischen Berechnungen. Nur drei von etwa 100 Bohrungen wurden vor Erreichen der Solltiefe, jedoch ausschreibungskonform in Reichweite planmäßiger Gegenbohrungen, beendet. Derzeit werden die Gefrieranlagen montiert, so dass in Kürze mit der Aufgefrierung begonnen werden kann.

www.implenia.com

Von J. Meier, Th. Schmitt, J. Menke

Dipl.-Ing. Joachim Meier, joachim.meier@implenia.com
Dipl.-Ing. (FH) Thomas Schmitt, thomas.schmitt@implenia.com
Dr.-Ing. Jörg Menke joerg.menke@implenia.com, Implenia Spezialtiefbau GmbH Diffenéstr. 14, 68169 Mannheim

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