Häufige Konstruktionsfehler bei Drehbohranlagen und deren Lösungen
Als zentrales Ausrüstungselement für den Bohrlochbau im Tiefbau werden Drehbohranlagen in sandigen, bindigen, schluffigen und anderen Bodenarten eingesetzt. Sie finden breite Anwendung bei Gründungsarbeiten wie z. B. bei durchgehenden Gründungen und Fundamentverstärkungen. Im Laufe der Zeit sind jedoch aufgrund geologischer Gegebenheiten, Betriebspraktiken und Verschleiß der Ausrüstung Störungen unvermeidbar. Dieser Artikel fasst häufige Fehler beim Betrieb von Drehbohranlagen zusammen und bietet gezielte Behandlungsmethoden für die Anwendung vor Ort.
Häufige Fehler und Behandlungsmethoden
(1) Bohrlochkollaps
Steigt beim Betonieren der Betonschlammpegel im Bohrlochfutterrohr plötzlich an und läuft über, um dann rasch unter Bildung von Luftblasen wieder abzufallen, ist ein Bohrlocheinsturz wahrscheinlich. Dies lässt sich mit einem Tiefenmesshammer überprüfen: Versinkt ein zuvor an der Betonoberfläche befestigter Hammer im Beton und lässt sich nicht mehr herausziehen, oder weicht die gemessene Tiefe deutlich vom tatsächlichen Betonniveau ab, ist ein Einsturz bestätigt.
Zu den Hauptursachen zählen eine mangelhafte Abdichtung am Bohrlochfuß, die zu Wasseraustritt und einem ungewöhnlichen Absinken des Wasserspiegels im Bohrloch führt; bei Gezeitenflüssen verringert die steigende Flut den Wasserdruckunterschied und kann den ursprünglichen hydrostatischen Druck nicht aufrechterhalten; sowie schwere Lasten oder mechanische Vibrationen um das Bohrloch herum, die den umgebenden Boden stören.
Behandlungsmaßnahmen: Zunächst muss die Ursache ermittelt und gezielte Maßnahmen ergriffen werden, um ein weiteres Einstürzen zu verhindern. Dazu gehören beispielsweise die Aufrechterhaltung oder Erhöhung des internen Wasserdrucks, die Entfernung schwerer Lasten in der Nähe und die Vermeidung von Vibrationen. Anschließend wird der eingestürzte Boden mit einer Schlammpumpe aus dem Bohrloch entfernt. Sobald kein weiteres Einstürzen mehr auftritt, kann das normale Vergießen fortgesetzt werden. Bei geringfügigen Einstürzen wird der Bereich oberhalb des Einsturzes verfüllt, die Schlammeigenschaften optimiert, der Wasserdruck erhöht und die Verrohrung tiefer eingebunden, bevor weitergebohrt wird. Bei schwerwiegenden Einstürzen wird das gesamte Bohrloch sofort mit Sand oder feinem, mit Ton vermischtem Kies verfüllt, die Bauarbeiten werden eingestellt, die Ursache ermittelt und die Bohrung erst nach der Umsetzung wirksamer Schutzmaßnahmen wieder aufgenommen. Liegt die Einsturzzone in geringer Tiefe, kann ein Tiefverrohrungsverfahren angewendet werden. Der umgebende Boden wird verdichtet, bevor die Bohrung fortgesetzt wird.
(2) Bohrlochabweichung
Bei einer Neigung oder Biegung des Bohrlochs ist zunächst die Ursache zu analysieren, beispielsweise ungleichmäßige geologische Bodenverhältnisse oder eine ungleichmäßige Belastung des Bohrgestänges. Anschließend sind gezielte Korrekturmaßnahmen durchzuführen. In der Regel kann das Bohrwerkzeug im abgelenkten Bereich gehalten und das Bohrloch wiederholt aufgeweitet werden, um die Vertikalität wiederherzustellen. Bei starker Abweichung ist der abgelenkte Bereich mit bindigem Boden aufzufüllen und die Bohrung nach dem Setzen und Verdichten des Bodens fortzusetzen.
(3) Übermäßige Vergrößerung und Verengung
Bei übermäßiger Erweiterung oder Einschnürung ist der Verhinderung von Einstürzen und der Kontrolle des Bohrwerkzeugschwingens Priorität einzuräumen, um unnatürliche Durchmesserabweichungen zu vermeiden. Einschnürungen entstehen hauptsächlich durch starken Verschleiß des Bohrmeißels ohne rechtzeitige Reparatur oder durch weiche Böden und tonigen Schlammstein, die bei Wasserkontakt quellen. Bei verschleißbedingten Problemen ist der Bohrmeißelverschleiß regelmäßig zu überprüfen und eine rechtzeitige Hartauftragung durchzuführen. Bei quellfähigen Gesteinen ist zum Schutz der Bohrlochwand eine hochwertige, verlustarme Bohrspülung zu verwenden. Ist bereits eine Einschnürung aufgetreten, muss der betroffene Bereich durch wiederholtes Auf- und Abbewegen des Bohrmeißels so lange bearbeitet werden, bis der Durchmesser wieder den Planungsanforderungen entspricht.
(4) Gebissballen und Gebissvergraben
Bei Direktspül-Drehbohrungen (einschließlich Tauchbohranlagen) und Schlagbohrungen kommt es häufig zu Verklumpungen und Versenkungen des Bohrmeißels. In solchen Fällen sind umgehend die Viskosität der Bohrspülung, der Zu- und Abfluss des Bohrguts, der Innendurchmesser des Bohrgestänges und der Zustand der Bohrgutabfuhr zu überprüfen, während die Bohrgeschwindigkeit entsprechend angepasst wird. Bei starker Verklumpung des Bohrmeißels ist der Bohrvorgang sofort zu stoppen, der Bohrmeißel zu entfernen, das Bohrgut gründlich zu entfernen und die Arbeiten anschließend fortzusetzen.
(5) Bit-Klebeproblem
Beim Schlagbohren kommt es häufig zu Bohrlochverklemmungen. Sobald das Verklemmen auftritt, darf nicht mehr mit Gewalt daran gezogen werden. Versuchen Sie zunächst, den Bohrer vorsichtig anzuheben. Gelingt dies nicht, verwenden Sie ein kleines Schlagwerkzeug, um die festsitzende Stelle zu lösen, oder wenden Sie eine kombinierte Schlag- und Absaugmethode an, um das Bohrgut um den Bohrer herum zu lockern. Sobald sich der Bohrer frei bewegen lässt, heben Sie ihn langsam heraus.
(6) Heruntergefallenes Bit oder Fremdkörper
Wenn ein Bohrer oder ein Gegenstand in das Loch fällt, verwenden Sie sofort geeignete Bergungswerkzeuge wie Angelgabeln, Angelhaken und Seilschlaufen. Ist der Gegenstand von Sediment bedeckt, entfernen Sie zunächst das umgebende Sediment mit den oben beschriebenen Methoden und bergen Sie ihn erst, wenn das Werkzeug den Gegenstand berührt.
Sicherheitsvorkehrungen auf Baustellen
Unter keinen Umständen darf Personal ein Bohrloch ohne Verrohrung oder sonstige Schutzeinrichtungen zur Behebung von Störungen betreten. Ist der Einstieg in ein Bohrloch mit Verrohrung oder sonstiger Schutzausrüstung unvermeidbar, müssen zuvor Schadstoffgase geprüft und vollständige Sicherheitsausrüstung zum Schutz vor toxischer Exposition, Ertrinken und Verschüttung durch Einsturz bereitgestellt werden. Die Arbeiten dürfen erst fortgesetzt werden, wenn die Sicherheit des Personals vollständig gewährleistet ist.
Der Bau von Drehbohranlagen ist eine relativ neue Technik, und fortlaufende praktische Erfahrung ist weiterhin unerlässlich. Probleme, die während des Baus auftreten, sollten analysiert und systematisch dokumentiert werden, um standardisierte Vorgehensweisen für zukünftige ähnliche Situationen zu entwickeln. Mit zunehmender Verbreitung von Drehbohranlagen werden die zugehörigen Bautechniken ausgereifter und die Verfahren zur Fehlerbehebung standardisierter, was eine reibungslose Durchführung der Gründungsplanung ermöglicht.
