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HDD-Rig

Starke Horizontalbohrtechnik zur grabenlosen Pipelineverlegung

Geologie Weiche Böden Festgestein
Weicher Baugrund, Festgestein (relativ standfeste Böden sind Voraussetzung)
Durchmesser
0,2–2m (8–80")

Die HDD-Rigs in der Anwendung

Mit Horizontalbohranlagen von Herrenknecht lassen sich Pipelines und Rohrleitungen schnell, kostengünstig und umweltschonend unter Flüssen und Infrastrukturen verlegen. Die Anwendungsbeispiele für Pipelines umfassen sowohl den Transport von Öl und Gas, als auch von Abwasser sowie die Einsatzgebiete Fernwärme, Hochspannungsleitungen, Kabelbündel für die Telekommunikation und vieles mehr. HDD-Rigs sind vielseitig einsetzbar und kommen überwiegend in standfesten Lockerböden und Festgestein zum Einsatz.

 

So einfach wie funktional

Beim HDD-Verfahren (Horizontal Directional Drilling) erfolgt die Verlegung von Pipelines in drei Arbeitsschritten. Zuerst erstellt das HDD-Rig vom Startpunkt aus eine Pilotbohrung in Richtung Zielpunkt. Das rotierende Bohrgestänge wird durch ein Vermessungssystem direkt hinter dem Bohrmeißel exakt entlang der Solltrasse geführt. Spülpumpen befördern während der Bohrung eine Bentonitsuspension direkt zu den am Bohrmeißel angebrachten Düsen. In weichen Geologien wird der anstehende Boden mit hohem Druck hydraulisch abgebaut. Bei Felsbohrungen erfolgt der Abbau mithilfe eines Bohrmotors mechanisch. Das Bentonit vermischt sich mit dem Abraum und fließt durch den Ringraum zwischen Bohrgestänge und Bohrloch zum Startpunkt zurück. Eine Separationsanlage trennt flüssige und feste Bestandteile voneinander und führt die aufbereitete Suspension wieder dem Bentonitkreislauf zu.

Der Pilotbohrung folgt im zweiten Schritt das Aufweiten. Nach dem Austritt am Zielpunkt wird die Pilotbohrgarnitur inklusive Vermessungssystem demontiert und durch einen Räumer ersetzt. Mit Abbauwerkzeugen und Bentonitdüsen wird das Erdreich beim Zurückziehen des Bohrstrangs sowohl hydraulisch als auch mechanisch abgebaut. Die Wasser-Bentonit-Mischung stützt das aufgeweitete Bohrloch, sorgt für den Abtransport des Bodens und kühlt gleichzeitig alle Komponenten. Die Aufweitung erfolgt meist in mehreren Schritten bis zum finalen Bohrlochdurchmesser. Dieser ist etwa 30 bis 50 Prozent größer als der Pipelinedurchmesser. Im dritten Schritt erfolgt das Einziehen der Pipeline. Dazu wird die vorgefertigte Rohrleitung mit dem Bohrstrang verbunden. Durch Anheben im vorderen Bereich wird ein sogenannter Überbogen erzeugt und der Eintrittswinkel der Pipeline dem Austrittswinkel des Bohrlochs angepasst. Gleichzeitig wird ein Unterschreiten des minimalen Biegeradius verhindert. Hinter einem Räumer und einem Drehgelenk wird die Rohrleitung vom HDD-Rig zum Eintrittspunkt in ihre endgültige Position zurückgezogen. Bentonit minimiert dabei die Reibung zwischen Rohrmantel und Erdreich.

Funktionsprinzip

1
Bohrmeißel

Trägt bei der Pilotbohrung das Erdreich hydraulisch und mechanisch ab

2
Bent-Sub

Um ca. 2 Grad gebogenes Rohrstück, das die Steuerung des Bohrmeißels ermöglicht

3
Vorbrecheinheit

Dient zur automatisierten Ver- und Entschraubung von Bohrgestänge und Werkzeuge

4
Gestängeabstützung

Dient zur Abstützung des Bohrgestänges während dessen Ein- und Ausbau

5
Bohrgestänge

Überträgt die Zug- und Druckkräfte sowie Drehmoment auf den Bohrmeißel bzw. den Räumer bei Aufweitungsbohrungen

6
Fahrgestell

Ermöglicht den einfachen Transport des Trailer-Rigs per Lkw auf der Straße

7
Bohrschlitten

Hauptantriebseinheit des HDD-Rigs; liefert die benötigten Drehmomente und Vorschubkräfte für die Bohrung

8
Aufrichteinheit

Dient zur Einstellung des Eintrittswinkels der Bohrung ins Bohrloch

9
Lafette

Über die Zahnstange werden über die Ritzel am Bohrschlitten die Zug- und Druckkräfte auf das Bohrgestänge übertragen.

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Trägt bei der Pilotbohrung das Erdreich hydraulisch und mechanisch ab

Um ca. 2 Grad gebogenes Rohrstück, das die Steuerung des Bohrmeißels ermöglicht

Dient zur automatisierten Ver- und Entschraubung von Bohrgestänge und Werkzeuge

Dient zur Abstützung des Bohrgestänges während dessen Ein- und Ausbau

Überträgt die Zug- und Druckkräfte sowie Drehmoment auf den Bohrmeißel bzw. den Räumer bei Aufweitungsbohrungen

Ermöglicht den einfachen Transport des Trailer-Rigs per Lkw auf der Straße

Hauptantriebseinheit des HDD-Rigs; liefert die benötigten Drehmomente und Vorschubkräfte für die Bohrung

Dient zur Einstellung des Eintrittswinkels der Bohrung ins Bohrloch

Über die Zahnstange werden über die Ritzel am Bohrschlitten die Zug- und Druckkräfte auf das Bohrgestänge übertragen.

Zusätzliche Kraftreserven für lange Querungen

Das HDD-Verfahren kann bei langen Bohrungen, großen Durchmessern oder schwierigen Geologien an seine Leistungsgrenzen stoßen. Für solche anspruchsvollen Einsätze hat Herrenknecht den Pipe Thruster entwickelt. Er stellt für die Verlegung der Pipeline am Austrittspunkt eine zusätzliche Schubkraft von bis zu 750 Tonnen bereit. Durch das gleichzeitige Ziehen des HDD-Rigs und Drücken des Pipe Thrusters können hohe Einzugskräfte schonend und sicher realisiert werden.

Funktionsweise auf einen Blick:

Bohrmeißel trägt Erdreich bei Pilotbohrung ab; anschließend weitet ein Räumer das Bohrloch auf

Hydraulische Stützung mit Bentonitsuspension

Hydraulische Förderung des Abraums durch den Ringraum mittels Bentonitsuspension

Bohrschlitten drückt das rotierende Gestänge nach vorn und zieht es bei der Aufweitung zurück

Weiterführende Informationen

Download

Für jeden Fall das passende Rig

Die von Herrenknecht entwickelten HDD-Rigs können in fünf verschiedenen Basiskonfigurationen ausgeliefert werden.  Alle Varianten verfügen über einen Steuerstand sowie über eine eigene Energieversorgung (teilweise in schallgedämmten Containern) mit Diesel- oder Elektromotoren. Je nach Anwendung variiert die Leistung dieser Power Packs zwischen 328 und über 940 Kilowatt und wird kundenspezifisch angepasst. Kombinationen von Trailer- und Modular-Rigs oder von Compact- und Crawler-Rigs, auch mit einem elektrischen Aggregat, kommen häufig zum Einsatz und sind baustellenerprobt. Die Herrenknecht-Rigs sind durch ihre unterschiedlichen Zugkräfte zwischen 860 und 600 Tonnen (600 und 6.000 kN) definiert.

Frame-Rig: Ihr geringes Eigengewicht und die einfache Transportmöglichkeit zeichnen Frame-Rigs als zuverlässige und kostengünstige Lösung aus. Ohne eigenes Transportsystem erreicht das Frame-Rig mit einem gewöhnlichen Lkw-Auflieger seinen Einsatzort. Ein normaler Kran zur Be- und Entladung sowie zur Ausrichtung auf der Baustelle genügt.

Trailer-Rig: Der große Vorteil von Trailer-Rigs ist ihre hohe Flexibilität. Der Transport erfolgt dank konstruktiver Gewichtsreduktion mit normalen Sattelschleppern. Ein Kran ist weder zum Auf- und Abbau noch zur Ausrichtung und Inbetriebnahme erforderlich. Daher eignen sich Trailer-Rigs insbesondere für Projekte, bei denen lange Strecken überwunden und mehrere Haltungen gebohrt werden.

Crawler-Rig: Bei Baustellen in unwegsamem Gelände ohne Lkw- oder Kranzugang bieten Crawler-Rigs erhebliche Vorteile. Die robusten und beweglichen Raupenketten gewähren in schwierigem Terrain volle autonome Mobilität und Manövrierfähigkeit.

Modular-Rig: Um in abgelegenen Regionen HDD-Rigs einsetzen zu können, hat Herrenknecht eine innovative Lösung entwickelt. Modular-Rigs können in zwei oder drei Module zerlegt und in standardisierten Containern transportiert werden. Vor Ort werden die Module wieder miteinander verbunden. Für die Mobilität auf der Baustelle sorgt ein optionaler, fernsteuerbarer Crawler.

Compact-Rig: Kompaktes und wendiges Rig für kleinere Projekte und innerstädtische Anwendungen. Für kürzere Bohrstangen (Range 1-6m/20ft), optional mit einer Bordkabine und einer Hochdruck-Spülpumpe ausgestattet, erfüllt das flexibel einsetzbare Rig alle Kundenanforderungen, besonders bei beengten Platzverhältnissen.

Sonderlösungen für Sonderprojekte

Die zielorientierte Umsetzung kundenspezifischer Sonderwünsche ist für Herrenknecht Tagesgeschäft. Projektbeispiele hierfür sind HDD-Rigs für Einsätze bei Temperaturen bis –20 Grad Celsius, ein besonders konstruiertes Rig für einen in Hinblick auf Naturschutz extrem anspruchsvollen Einsatz auf einer Insel in Australien oder korrosionsbeständige Anlagen für Sea-Outfall-Projekte direkt an der Meeresküste. Spezielle Rigs sind sogar so zerlegbar, dass sie per Helikopter transportiert werden können. Mit leistungsstarken HDD-Rigs von Herrenknecht werden weltweit erfolgreich Pipelines verlegt. Das geologische Einsatzspektrum der bewährten grabenlosen HDD-Technik reicht dabei von weichen Lockerböden bis hartem Fels. Zusätzliches HDD-Equipment wie Hochdruckspülpumpen, Bentonitmischanlagen, Separationsanlagen, Rohrlager, mobile Vorbrecheinheiten oder Bentonitpumpen führt Herrenknecht ebenfalls im Produktportfolio.

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Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.
Gerhard Goisser COO Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.

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Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.
Gerhard Goisser COO Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.