Terra-Infrastructure-Vibrationsbohrer überzeugen in schwierigem Untergrund
Der aktuell entstehende Nordhavnstunnel soll den Stadtverkehr im dänischen Kopenhagen nachhaltig entlasten. Die Verankerung der zur Baugrubensicherung eingerammten Spunddielen übernahmen mehrere Spezialtiefbauer. Die beteiligte Grundbau Nord nutzte dabei auch den Vibro Drill VD 150 von Terra Infrastructure. Das Vibrationsbohrgerät konnte in dem stark heterogenen Baugrund aus Lehm, Kalk und Flint seine Stärken ausspielen.
Megaprojekt Nordhavnstunnel in Kopenhagen: Die Baugruben für den Tunnel wurden in Längen bis zu 300 m ausgehoben und mit Spunddielen gesichert. (Bild: Terra Infrastructure)
Der rund 1,4 km lange Nordhavnstunnel in Kopenhagen ist ein zentrales Infrastrukturprojekt zur Entlastung des Stadtteils Østerbro und zur besseren Anbindung des aufstrebenden Hafenareals Nordhavn. Etwa 700 m des Bauwerks verlaufen als Unterwassertunnel unter der Bucht von Svanemøllehavn und ansonsten überwiegend im bewährten Cut-and-Cover-Verfahren – einer technisch anspruchsvollen Methode des Tunnelbaus in urbaner Umgebung. Mit einem Projektvolumen von rund 2,6 Mrd. Dänischen Kronen begann der Bau 2024, die Inbetriebnahme ist für Ende 2027 vorgesehen. Ein besonderer Fokus liegt auf klimafreundlicher Bauweise: Optimierte Beton- und Stahlsorten, verstärkter Materialtransport per Schiff und umfangreiche Recyclingmaßnahmen sollen den CO₂-Fußabdruck um 30 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Bauweisen reduzieren.
Bohren im Duplexverfahren
Moderne Technik kam auch bei der Verankerung der für die Sicherung der Baugruben eingerammten Spunddielen zum Einsatz. Für die jeweils rund 300 m langen und 12 m tiefen Baugruben wurden insgesamt drei bis vier Ankerlagen zur Sicherung der Spundwände hergestellt. Die ersten Ankerlagen wurden in Tiefen zwischen 25 und 35 m gebohrt. An der Spundwand waren dazu Rohrstutzen aufgeschweißt, an denen das Trägergerät beziehungsweise das Bohrgerät angesetzt wurde. Die Bohrarbeiten erfolgten im Duplexverfahren, das heißt mit einem Außen- und einem Innengestänge. „Während das Außengestänge mit Ringbohrkrone das Bohrloch absichert und das Eindringen von Wasser oder Erdreich verhindert, arbeitet im Inneren ein zweites Gestänge, das eine Vollbohrkrone antreibt und später das Verfüllen der Zementsuspension übernimmt“, erklärt Kenneth Paetsch vom Unternehmen Grundbau Nord aus Kaaks in Schleswig-Holstein.
Im Duplexverfahren wurde mit einem Bohrwinkel zwischen 25 und 30 Grad nach unten gebohrt. Die Bohrstangen und Rohre wurden in Zwei-Meter-Sektionen eingesetzt und mithilfe eines Baggers auf das Bohrgerät aufgelegt. Nachdem die Endtiefe von etwa 27 m erreicht war, erfolgte die Einbringung des Zements über das Innengestänge. Anschließend wurden die Innengestänge ausgebaut und die Litzen-Anker in die Außenrohre eingeführt, um die Verankerung der Spundwand herzustellen. „Danach wurde der Anker verpresst und die Außengestänge gezogen“, sagt Paetsch. Eine besondere Herausforderung bei diesem Projekt war der Grundwasserdruck in den unteren Ankerlagen. Um den Austritt von Grundwasser und Bohrgut an der Spundwand zu verhindern, wurde ein speziell für dieses Bauvorhaben entwickeltes Bohrpackersystem (Preventer) eingesetzt. Damit konnte die Bohrstelle direkt am Bohrgerät gegen die Spundwand abgedichtet werden. Das wiederum verhinderte einen unkontrollierten Austritt von Wasser und Bohrsegmenten während des Bohrvorgangs.
Zusätzlich zu branchentypischen Bohrgeräten setzte Grundbau Nord erstmals den Vibro Drill VD 150 von Terra Infrastructure ein. Das Gerät „vereint kompakte Bauweise, hohe Leistung und technische Vielseitigkeit und bietet damit eine optimale Lösung für wirtschaftliches, sicheres und präzises Bohren im Spezialtiefbau – dies nicht nur bei extremen Bodenverhältnissen, sondern auch in bindigen Böden“, sagt Johannes Müller, Internationaler Vertrieb Bohrtechnik, Terra Infrastructure. Der Vibro Drill VD wurde für Ankerbohrungen, Mikropfähle, Geothermie, Geotechnik und Überlagerungsbohrungen entwickelt und eignet sich insbesondere dann, wenn schwierige Bodenverhältnisse präzises Arbeiten verlangen. Er arbeitet mit einer Zentrifugalkraft von 240 kN bei Frequenzen bis 120 Hz und erreicht Bohrtiefen bis zu 100 m. Trotz seiner hohen Leistung bleibt das System mit einem Eigengewicht – je nach Modell – von 500 kg bis 1,5 t kompakt und flexibel im Einsatz. Ein integriertes Vibrationsdämpfungssystem reduziert Belastungen für Mensch und Maschine, während geringe Schallemissionen von unter 100 db(A) Schallleistung ein innerstädtisches Arbeiten im urbanen Raum ermöglichen.
In Kopenhagen wurde zunächst übliche Bohrtechnik angewendet: Zwei Bohrgeräte waren mit handelsüblichen Bohrhämmern ausgestattet – Systeme mit Schlagwerk, die seit vielen Jahren zuverlässig im Einsatz sind. Pro Bohrung von rund 25 m benötigten die Teams damit im Schnitt zwei bis drei Stunden. Im weiteren Verlauf wurde ein drittes Bohrgerät – ein HBR 605 – mit dem Vibro Drill VD 150 ausgerüstet – und der Unterschied war sofort messbar. Für vergleichbare Bohrungen in den oberen Lagen reduzierte sich die Bohrzeit auf etwa 40 Minuten. Besonders bei längeren Bohrungen von mehr als 15 m konnte der Vibro Drill seine Stärken ausspielen. „Wo das Schlagwerk in größeren Tiefen an Wirkung verliert, hält der Vibro Drill die Vibrationsenergie über die gesamte Bohrlänge konstant. So ließen sich die Bohrungen deutlich schneller und gleichmäßiger herstellen“, sagt der Experte.
In den unteren Lagen, wo der Flintstein direkt anstand, glichen sich die Leistungen von Vibro- und Schlagwerk laut Paetsch dann wieder an. Hinzu kam, dass der leistungsstarke Vibro Drill VD 150 die Leistung der HBR 605 grenzwertig ausgelastet hat und bei steigenden Umgebungstemperaturen das Hydrauliköl des Trägergeräts stark erwärmte – ein Punkt, der aktuell bei der Geräteabstimmung berücksichtigt wurde. Grundbau Nord hatte mittlerweile einen kleineren VD 100 auf einer HBR 605 auf weiteren Baustellen in Deutschland im Einsatz, so etwa beim Klinikum Braunschweig und beim Hotel Atlantik in Hamburg. Dort ist das Verhältnis – auch hydraulisch betrachtet – zwischen Trägergerät und Bohrantrieb perfekt. Bei Betrachtung der Randbedingungen zeigte sich, dass der Vibro Drill VD 150 und der VD 100 vor allem bei längeren Bohrungen in verschiedenen Böden Effizienzvorteile bietet. Das hat sich auf dieser und anderen Baustellen als wertvolle Ergänzung zur klassischen Schlagwerk-Technik bewährt.
