Der Hammerbohrer kombiniert die Eigenschaften einer Mikrotunnelvortriebsanlage mit einem druckluftbetriebenen Imlochhammer. Das Gerät besteht aus einer Bohr- und Ringkrone, dem Imlochhammer und einer Förderschnecke, welche als eine Einheit mit einem Startrohr (Stahlrohr) positioniert wird. Der Hammerbohrer kommt dann zum Einsatz, wenn andere Bohrsysteme an ihre Grenzen stoßen. Das neue System schließt eine Lücke in schwer bohrbaren Böden.

Schwierige Bodenverhältnisse verlangen nach besonderer Bohrtechnik. Die Firma H. Spiekermann Bohrtechnik GmbH wurde im Jahr 1972 im hochsauerländischen Schmallenberg gegründet und erlebte alle Entwicklungsphasen der Bohrtechnik mit. Besonders gut kennen sich die Bohrspezialisten mit komplizierten Bodenverhältnissen aus. Der Fokus liegt auf der präzisen, zuverlässigen und kalkulierbaren Ausführung der Bohrleistungen über Erdraketen, Rohrrammen, Bohrpressanlagen und Horizontalspülbohranlagen. Nun hat das Unternehmen in ein weiteres Bohrsystem investiert, welches in Deutschland noch weitgehend unbekannt ist: Der Hammerbohrer des Herstellers GEONEX wurde 1997 entwickelt und stammt aus Finnland. Bevor das kleine Unternehmen den ersten Hammerbohrer konstruierte, war es selbst im Bohrgeschäft tätig. Inzwischen sind mehr als 100 Hammerbohrer, überwiegend in Skandinavien, im Einsatz (Abb. 1). Die Praxistauglichkeit hat die Bohranlage mit bisher über 200.000 Bohrmetern in unterschiedlichsten Bodenarten, insbesondere in den Bodenklassen 6 bis 7 und Fels mit Festigkeiten bis zu 400 MPa und höher unter Beweis gestellt. Diese Einsatzmöglichkeit war das ausschlaggebende Argument für den Erwerb des Hammerbohrers Typ HZR400.

Wie funktioniert der Hammerbohrer?
Die HZR400 ist eine kompakte und vielseitige Einheit. Sie eignet sich für kleine und mittelgroße Infrastrukturbohrungen mit und ohne Mantelrohr. Das Arbeitsprinzip basiert auf bekannter Bohrtechnologie, die intelligent kombiniert wurde. Sie verläuft prinzipiell wie eine Mikrotunnelvortriebsanlage, betrieben mit einem pneumatischen Imlochhammer. Der Hammerbohrer besteht aus einer Bohr- und Ringkrone, dem Imlochhammer und einer Förderschnecke, welche in dieser Folge als eine Einheit in einem Startrohr positioniert ist (Abb. 2).

Die Förderschnecke
Die Bohrschnecke im Stahlrohr fördert den abgebauten Boden in die Startgrube. Gleichzeitig wird das dabei eingesetzte Drehmoment genutzt, um den Vorschub zu unterstützen. Die eigentliche Bohrarbeit erledigen jedoch die Bohrkrone und der Imlochhammer. Während des Bohrbetriebs gilt es auf einen synchronen Einsatz der Antriebskräfte zu achten und mithilfe der Fernbedienung zu regulieren.

Maschinentyp und Antrieb
Geonex HZR 400 für Stahlrohrdurchmesser [mm]: 323,9 und 406,4
Für den Maschinentyp HZR400 wird die hydraulische Leistung über den „Power Pack Typ PP90“ sichergestellt.
Der Imlochhammer ist in 4", 5", 6", 8", 10", 12", 14", 18" und 24" passend für die genannten Stahlrohre erhältlich und wird von einem Kompressor mit mindestens 20 bar und 15 m. Luftleistung angetrieben.

Einsatzbereiche
Der Hammerbohrer wird vorzugsweise in gemischten, steinigen und unklaren Bodenverhältnissen eingesetzt. Er ist für Bohrungen mit oder ohne Gef.lle bis 100 m Länge unter Straßen, Bahngleisen, Flüssen, Kanälen und ähnlichen Gegebenheiten ausgelegt. Dabei werden Stahlschutzrohre eingezogen, in denen wiederum Kunststoffschutzrohre für Kabelleitungen (Strom, Telekommunikation, Breitband, TV, etc.), Wasser, Fernwärme und Drainage eingebracht werden k.nnen. Das Stahlrohr ist auch als Produktrohr nutzbar, z. B. für Abwasserkanäle. Stahlrohre haben den Vorteil einer langen Lebensdauer, nicht korrosionsgeschützt halten sie 50 Jahre und länger.
Mit dem Maschinentyp HZR400 deckt die Firma Spiekermann einen Durchmesserbereich von 219,1 mm bis 406,4 mm, je nach Bedingungen auch bis 508 mm ab. Seit einem Jahr ist der Hammerbohrer im Baustelleneinsatz.

Die Bohr- und Ringkrone
Die rotierende Bohrkrone ist mit Bits bestückt, baut die leicht lösbaren Anteile des Bodens an der Ortsbrust ab und fördert den Bodenabtrag nach hinten (Abb. 3). Betrieben werden die Bohrkrone und die Förderschnecke von einer sogenannten „Powerpack-Station“. Das erzeugte Drehmoment kann in zwei Stufen, je nach Typ des Hammerbohrers, mit bis zu 75.000 Nm bzw. 120.000 Nm für den Abbau des Bodens an der Ortsbrust, für die Abförderung des Bodens und für den Vorschub abgerufen werden.

Der Imlochhammer
Der pneumatisch betriebene Imlochhammer leistet die Hauptarbeit, denn aufgrund des stoßweisen Vortriebs kann die jeweils angebotene Schlagleistung gezielt für die Bohrarbeit genutzt werden. Der Kolben des Imlochhammers beaufschlagt die Bohrkrone und leistet so den größtmöglichen Schlagimpuls mit hoher Schlagfrequenz direkt in das Erdreich (Abb. 4). Aufgeschüttete Böden, Geröll und/oder Felsgestein mit hohen Festigkeiten werden dadurch in kleine Fragmente zertrümmert, die entsprechenden Öffnungen in der Bohrkrone ermöglichen die Förderung über die Förderschnecke in die Startgrube. Nach der Startphase wird das Startrohr mit dem ersten Stahlrohr verschweißt, die Förderschnecke verlängert und dann synchron mit dem Baufortschritt komplett eingezogen. Sukzessiv wiederholt sich der Vorgang entsprechend der Bohrlänge. Diese Hochleistungsarbeit erfordert einen Luftbedarf des Typen HZR400 von bis zu 60 m³ bei 25 bar.

Systemvorteile

  • Hohe Effizienz, da beherrschbar in nahezu allen Geologien.
  • Das Verfahren kann für alle gängigen Stahlrohrdurchmesser in drei bis zwölf Meterlängen genutzt werden. Dafür stehen vier Maschinentypen zur Verfügung, zuzüglich das für jeden Rohrdurchmesser entsprechende Bohrzubehör.
  • Das Verfahren kann nach dem Regelwerk GW 304/ATV A125, Abs. 6.1.2.2.2 eingesetzt werden.
  • Es wird eine extrem stabile Laufleistung mit hoher Laufgenauigkeit in wechselnden Böden erreicht.
  • Der Hammerbohrer eignet sich auch für Gefällebohrungen.
  • Ein nicht zu unterschätzender Vorteil ist, dass ein kostenintensives Widerlager entfällt. In Einzelfällen wurden vor Ort bei anderen Bohrverfahren in Beton gegossene Widerlager errichtet, um die horizontalen Kräfte von mehr als 350 t zur Stabilisierung der Bohranlage aufzunehmen.
  • Ein weiterer Verfahrensvorteil besteht darin, dass der Boden durch die Entnahme nicht verdichtet wird und dadurch mit geringer Überdeckung (= Abstand Bohrachse – Geländeoberfläche) gearbeitet werden kann, dieses ermöglicht einen Kostenvorteil durch eine geringe Grubentiefe.
  • Die durchschnittliche Vortriebsgeschwindigkeit liegt bei 10 m pro Stunde, also bis zu 25 % schneller als bei herkömmlichen Pressbohrgeräten.
  • Vergleichsweise kurze Projektzeiten.
  • Keine Ausfallzeiten infolge unkalkulierbarer Bodenverhältnisse.
  • Kalkulationssicher durch hohe Bohrsicherheit, insbesondere in wechselnden Böden.

Der Bohrer kommt immer dann zum Einsatz, wenn andere Bohrsysteme an ihre Grenzen stoßen. Er schließt eine offene Lücke in schwer bohrbaren B.den. Deshalb hat er gute Chancen sich in dem hart umkämpften Bohrmarkt zu behaupten. Die Firma Spiekermann ist zwar bisher der einzige Bohrspezialist in Deutschland, die den Hammerbohrer einsetzen; das kann sich aber schnell ändern.

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