Düker unter dem Main-Donau-Kanal mit leistungsstarker HDD-Technik

Unterquerung des Main-Donau-Kanals

Ein Düker für die Mehrfach-Versorgung

08.03.2022, 08:43 Uhr, aktualisiert 07.11.2024, 16:14 Uhr

LENNESTADT

In Fürth sind Versorgungsleitungen unter dem Main-Donau-Kanal verlegt worden. Für die komplexe und bohrtechnisch anspruchsvolle Aufgabe bedurfte es leistungsstarker und zuverlässiger HDD-Technik.

Der Main-Donau-Kanal (MDK) bei Fürth. Direkt neben der abrissreifen Hafenbrücke, die als Trägerobjekt der verschiedensten Versorgungsleitungen diente, wurde der 200 m lange Düker mit den Versorgungsleitungen gebaut. | Foto: Tracto-Technik

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Auf einer Länge von rund 171 km verläuft in Bayern der Main-Donau-Kanal (MDK). Er verbindet Main und Donau von Bamberg über Fürth, Nürnberg nach Kelheim. Nach einer Bauzeit von mehr als 30 Jahren (1960 bis 1992) – begleitet von einer Vielzahl von Pro- und Contra-Auseinandersetzungen – entstand mit ihm eine durchgehende Großschifffahrtsstraße (genannt Europakanal) zwischen der Nordsee bei Rotterdam und dem Schwarzen Meer bei Constanța (Rumänien). Die 17 km lange Scheitelhaltung, die die Fränkische Alb als die Europäische Hauptwasserscheide Rhein–Donau überquert, ist mit 406 m ü. NN der höchste Punkt des europäischen Wasserstraßennetzes. Neben der (zunehmend rückläufigen) Nutzung als Gütertransportweg ist der Kanal ein wichtiger Bestandteil der Donau-Main-Überleitung, mit der die Wasserwirtschaftsbehörden des Landes Bayern Wasser aus dem Flusssystem der Donau in das von zeitweiliger Trockenheit bedrohte System der Regnitz und des Mains lenken.

Sichere Alternative für die Zukunft

Der Längenanteil der Stadt Fürth am Main-Donau-Kanal beträgt in der Achse 11,725 km, am Ufer erstreckt sich die Stadt auf einer Länge von 12,668 km. Mit ihrem kleinen, aber feinen Hafen liegt Fürth in der Kanalhaltung Kriegenbrunn mit der Stauzielhöhe von 303,10 m ü. NN. 1970 baute man hier eine Hafenbrücke als Verkehrsverbindung der beiden Ortsteile Atzenhof und Unterfarrnbach und als Trägerobjekt der verschiedensten Versorgungsleitungen. Heute, nach mehr als 50 Jahren, ist die Hafenbrücke ein Fall für die Sanierung, wahrscheinlich sogar für den Abriss.

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Das privatrechtliche Kommunalunternehmen der Stadt Fürth, die Infra fürth gmbh, musste kürzlich, als Versorgungs- und Netzdienstleister für die rund 128.000 Fürther Einwohner, eine Entscheidung darüber treffen, wie die ununterbrochene Versorgung gewährleistet werden kann. Egal, ob Sanierung oder Abriss der Brücke – beides war ungewiss, und so war es nur logisch, die neuen Versorgungsleitungen für Strom, Internet und Telekommunikation unter den Kanal zu legen. Der Bau eines Dükers unter den Main-Donau-Kanal war dafür eine sichere Alternative, auch für zukünftige Leitungsquerungen. So war es sinnvoll, die neuen Versorgungsleitungen via Düker zur Umbindung an die Bestandstrassen auf beiden Seiten des Kanals zu bauen.

Gesamtübersicht der Baustelle aus der Nähe mit Startbaugrube, dem Grundodrill 28Nplus, dem Gestängewechselmagazin sowie dem Bohrspülteich. | Foto: Tracto-Technik

Nachhaltige Lösungen gefragt

Gesagt, getan – aber: Der Bau eines Dükers unter den Main-Donau-Kanal ist kein Sonntagsspaziergang. Eine Menge wasserrechtlicher Auflagen musste dafür erfüllt werden, der Schutz von Natur und Umwelt war selbstverständlich zu berücksichtigen, Grundstücksverhältnisse mussten geklärt werden, die Beschaffenheit des Baugrundes untersucht und logistische Fragen und Probleme beantwortet, respektive gelöst werden. Selbstverständlich waren auch fachmännisches Know-how, jede Menge Erfahrung und das dafür notwendige technische Equipment gefragt. Und für all diese Anforderungen wurden – last but not least – kompetente und zuverlässige Menschen gebraucht, die ein solches Projekt auch praktisch umsetzen konnten.

Für die eigentliche Leitungsverlegung fiel dabei die Entscheidung der Infra fürth gmbh auf die in Großheirath (rund 100 km nördlich von Fürth) ansässige Hauck Tiefbau GmbH. Das Familienunternehmen realisiert mit seinen rund 50 engagierten Mitarbeitern selbst anspruchsvollste Bauvorhaben in allen Bereichen des Tiefbaus. Mit seiner langjährigen Erfahrung, mit seinem umfangreichen Know-how und mit dem Einsatz modernster Techniken ist das Hauck-Team ein Spezialist für grabenloses Bauen. Hierfür stehen zahlreiche Erdraketen (Durchmesser 55 - 140 mm), Gruben- und Felsbohrgeräte sowie Spülbohrgeräte mit einer Zugkraft von bis zu 28 t zur Verfügung. Allein sieben unterschiedlich starke Horizontalspülbohrgeräte mit den verschiedensten Ausstattungen und entsprechenden Zubehören zählt der Hauksche Maschinen- und Fuhrpark – genau das Richtige für dieses Projekt.

Gut erkennbar ist der steile Einstichwinkel der Bohrung. | Foto: Tracto-Technik

Zuverlässige Technik für komplexe Aufgabe

Ein besonders leistungsstarkes Horizontalspülbohrgerät wurde hier gebraucht: Der Düker sollte mit einem Mantelrohr DA 500 SDR 11 mit Schutzmantel, in das ein ganzes Bündel verschiedener Kabelschutzrohre (zur Kabelbestückung) eingezogen werden musste, gebaut werden. Für die rund 200 m lange Pilotbohrung in zu erwartender großer Tiefe wurde deshalb das Midi-Horizontalspülbohrgerät Grundodrill 28Nplus von Tracto ausgewählt. Damit konnte das Hauck-Bohrteam mit den üblichen Arbeiten und Vorkehrungen für die Baustelleneinrichtung loslegen, die Positionen von Start- und Zielgrube am jeweiligen Ufer festlegen, diese ausheben, die passenden Bohrwerkzeuge und notwendigen Aufweitköpfe auswählen und die Bohrspülung im richtigen Mischungsverhältnis herstellen. Alles startklar für die Pilotbohrung!

Warum der Bau des Dükers kein Sonntagsspaziergang werden würde, war schnell erkennbar: Zum einen besteht hier der Baugrund aus einer Folge von abrasiven Sandsteinen und zähen, sehr kompakten Tonschichten, die – vor allem im Wechsel – werkzeug- und spülungstechnisch nur schwer beherrschbar sind und den Bohrvorgang dadurch ziemlich erschweren. Zum anderen beinhaltete die notwendige Genehmigung des zuständigen Wasserstraßen- und Schifffahrtsamtes die Forderung, ein Wire-Line-Verfahren einzusetzen, damit die ständige Kontrolle zur Einhaltung der lage- und höhen(tiefen)mäßigen Trassenvorgabe gewährleistet ist. Dazu wurde das kompakte Kreisel-Ortungssystem Opti-Trac von Sharewell HDD eingesetzt. Dieses Opti-Trac-System verwendet für die Navigation optische Gyroskope, die von externen Einflüssen nicht beeinträchtigt werden. Das Gyro-System kann separat mit einer nachgewiesenen praktischen Feldgenauigkeit von 0,1° verwendet werden. Allerdings ist die „Mitnahme“ eines Steuerkabels im Bohrgestänge erforderlich. Durch den Einsatz dieses Kreisel-Ortungssystems wurde außerdem die Schifffahrt nicht beeinträchtigt, da eine Befahrung des Kanals zu Ortungszwecken nicht notwendig war (wie es beim Walk-Over-Verfahren erforderlich gewesen wäre).

Damit die exakte Einhaltung der Trasse ständig kontrolliert werden konnte, war ein Wire-Line-Verfahren für die Ortung vorgegeben. Hier wird das mitzunehmende Steuerkabel durch ein Bohrgestänge gezogen. | Foto: Tracto-Technik

Steil in die Tiefe und wieder zurück

Die gesamte Strecke für die Pilotbohrung von Ufer zu Ufer unter den Kanal belief sich auf rund 200 m, der Bohrdurchmesser betrug 170 mm. Parallel zur Rezatstraße vom Stadtteil Atzenhof aus startete der Grundodrill 28Nplus, umgerüstet für das kabelgeführte Bohren mit Mudmotor (Bohrlochmotor) und mit PDC-Meißel, aus der Startgrube links der Hafenbrücke heraus. Dabei musste wegen der engen Grundstücksverhältnisse ein ziemlich steiler Einstichwinkel (55 %) gewählt werden, um rechtzeitig die notwendige, vorgegebene Mindesttiefe unter den Kanal zu erreichen. Mit einer erreichten maximalen Tiefe von 26 m, bezogen auf die Startgrube, arbeitete sich der Bohrkopf – auch dank des vollautomatischen Gestängewechselsystems – kontinuierlich Meter um Meter mit einer durchschnittlichen Schubkraft von 20 kN und einem durchschnittlichen Spülungsbedarf von 300 l/min vorwärts durch den abrasiven Sandstein und die zähen Tonschichten. Dazu waren absolute Präzision und großes Können gefragt, die sowohl das Kreisel-Ortungssystem als auch die eingespielte Bohrmannschaft garantierten.

Am gegenüberliegenden Kanalufer angekommen, wurde der Bohrkopf gegen einen Backreamer ausgetauscht. Aufgrund des starken Verschleißes an den Backreamern mussten die Aufweitvorgänge mehrfach abgebrochen werden. Erst nach Zurückschieben und Aufarbeitung der Backreamer – beides riskant und zeitaufwändig – konnte der jeweilige Aufweitvorgang fortgesetzt werden. Insgesamt erfolgten sechs Aufweitvorgänge auf einen finalen Bohrlochdurchmesser von 700 mm. Nach einem Cleaning-Run zur Säuberung des Bohrkanals musste nur noch das Bohrgerät von der Start- zur Zielgrube hin umgesetzt werden. So konnte eine Straßensperrung aufgrund der Rohrstranglänge verhindert werden. Dem Rohreinzug stand nun nichts mehr im Wege. Der PE-Mantelrohrstrang DA 500 SDR 11 mit Schutzmantel (zusammengeschweißte 12-m-Einzelrohre, Innenwulstentfernung durch Fräsroboter) wurde mit Wasser befüllt und problemlos eingezogen. Entsprechend der Forderung in der Genehmigung des Wasserstraßen- und Schifffahrtsamtes erfolgte eine Verdämmung des Ringraumes mit Drillmix 160 zur absolut sicheren Positionierung der Rohrleitung. Der Bau des eigentlichen Dükers war damit so gut wie fertig – nach über 5 Wochen Arbeit.

Sechs Aufweitgänge mit den Backreamern waren nötig, um den finalen Bohrlochdurchmesser von 700 mm zu erreichen. | Foto: Tracto-Technik

Das Gröbste ist erledigt

Aber natürlich fehlten jetzt noch in dem DA-500-Rohrstrang die PE-Schutzrohre, um die verschiedenen Kabel und Versorgungsleitungen einzuziehen. Dazu hieß es: Zurückschieben des Bohrgestänges durch die fertige Mantelrohrleitung, Anhängen des entsprechenden Rohrpakets (4 x DA 140 für Stromkabel, 1 x DA 90 für Steuerkabel, 5 x DA 50 für Glasfaserkabel, 1 x Mehrfach-Rohrsystem für Telekommunikation) und präzises Einziehen. Auch hier erfolgte eine Verdämmung zur Stabilisierung mit Drillmix 160 beim Einziehvorgang. Das Wasser, das für den Einziehvorgang in den Rohrstrang gepumpt wurde, um die Zugkräfte zu reduzieren, wurde dabei wieder ausgepresst. Die insgesamt verbrauchte Bohrspülungsmenge betrug rund 800 m³, von denen 500 m³ mit zwei Anlagen vor Ort recycelt wurden. Nun mussten nur noch die vorhandenen Start- und Zielgruben vergrößert werden, um die neuen Versorgungsleitungen an die freigelegten Bestandstrassen auf beiden Seiten des Kanals umzubinden.

Insgesamt wurden rund 800 m3 Bohrspülung für die Herstellung des Dükers verbraucht und recycelt, 500 m3 davon vor Ort. | Foto: Tracto-Technik

Gebaut für die Zukunft

Für das gesamte Bauvorhaben – Baustelleneinrichtung, Pilotbohrung, Aufweitvorgänge, Einzug PE-Mantelrohr, Einzug PE-Schutzrohre, Verdämmung, Tiefbau für die Umbindung – brauchte es knapp zwei Monate – und: ein gutes Gespür sowie jede Menge Erfahrung und spezielles Know-how. Johannes Hauck, Geschäftsführer der Hauck Tiefbau GmbH, fasst es so zusammen: „Die Bohrtrasse war, bedingt durch die beengten Grundstücksverhältnisse und den steilen Einstichwinkel, sehr anspruchsvoll. Auch die wechselnden Bodenverhältnisse haben uns werkzeug- und spülungstechnisch einiges abverlangt. Dank unserer versierten und zuverlässigen Bohrcrew konnten wir aber alle Herausforderungen meistern.“ Und so wurde die Versorgung mit Strom und schnellem Internet für die Einwohner von Fürth mit nur einem Bauvorhaben für die Zukunft sichergestellt.

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