Wesentliche Themen bei vielen Ausstellern waren natürlich die Digitalisierung sowie alternative Antriebe. Durch Digitalisierung lassen sich Maschinen einfacher bedienen, steuern und überwache, der Gerätefahrer kann bei seiner Tätigkeit sinnvoll unterstützt werden, die Überwachung und das Management umfangreicher Maschinenparks gestaltet sich einfacher und effizienter. Bereichsweise ist es möglich, bestimmte Herstellungsabläufe zu automatisieren, um einerseits den Gerätefahrer zu entlasten und andererseits die Ausführungsqualität zu erhöhen. Durch die automatisierte Bereitstellung von Prozessdaten kann das Endprodukt, wie z. B. eine Pfahlbohrung oder eine Erdwärmesonde, in Bezug auf ihre Qualität besser kontrolliert und dokumentiert sowie einfacher in BIM-gestützte Bauabläufe integriert werden.

Verschärfte gesetzliche Vorgaben als Herausforderung

Die sich aus den Abgasnormen ergebenden, verschärften gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich der Motorisierung bereiten den Herstellern nach wie vor Kopfzerbrechen, da bei vielen Tätigkeiten im Brunnenbau und Spezialtiefbau der für eine ordnungsgemäße Funktion der Abgasfiltersysteme unabdingbare, dauerhafte Volllastbetrieb oftmals nicht gegeben ist. Auch vor dem Hintergrund, gerade bei innerstädtischen Baustellen die punktuelle Abgasbelastung durch in Volllast betriebene Großgeräte wie z. B. Schlitzwandfräsen oder Großdrehbohrgeräte zu reduzieren, hat zur Entwicklung zahlreicher strom- und batterie- bzw. akkubetriebener Gerätschaften geführt. Ein wesentlicher Trend hierbei ist die Abkehr von üblichen Batterien hin zu leistungsfähigeren Akkus mit kürzeren Ladezeiten.

Gerätesicherheit

Bei der Umsetzung der Vorgaben der DIN EN 16228 „Geräte für Bohr- und Gründungsarbeiten – Sicherheit“ haben sich insbesondere bei Bohrgeräten für den kleinkalibrigen Bereich mehrere Varianten in Abhängigkeit des vorrangigen Einsatzbereichs herausgebildet: Bei Geräten für den Aufschluss sowie Brunnen- und Erdwärmesondenbohrungen sind vielfach einfache Schutzkäfigkonstruktionen, seltener optische oder Infrarot-Schutzsysteme zu finden. Die Gestängehandhabung wird entweder durch am Gerät montierte, am Seil oder hydraulischen Kranarmen geführte Magnet- und Greifvorrichtungen unterstützt oder durch auf dem Gerät aufgebaute oder dem Gerät beigestellte Magaziniervorrichtungen mit Gestängemanipulatoren automatisiert. Bei Geräten im Spezialtiefbau für Anker-, Mikropfahl- und Injektionsbohrungen lässt sich eine sichere Gestängehandhabung aufgrund der meist geringeren Bohrtiefen vielfach durch am Gerät verbaute, automatische Magaziniervorrichtungen sinnvoll gestalten. Kommt es auf eine größere Flexibilität hinsichtlich Bohrdurchmesser und Platzbedarf an, kommen verstärkt autarke, auf Mini- oder Midi-Bagger verbaute, variable Gestängemanipulatoren zur Verwendung. Ansonsten finden sich in diesem Bereich ebenfalls vielfach Schutzkäfige und Reißleinen als zusätzliche Schutzsysteme. Die meisten Gerätehersteller bieten mittlerweile über elektronische Steuerungen die Möglichkeit an, das Bohrgerät je nach vorhandenem Schutz- und Handhabungssystem in verschiedenen, bewusst auszuwählenden bzw. sich automatisch einstellenden Betriebsmodi zu bedienen, um die normgemäßen Sicherheitsvorgaben einzuhalten.

Weitere interessante, eine sichere Gestängehandhabung unterstützende Exponate waren eine Vielzahl von dieselmotorisch oder akkubetriebenen, fernsteuerbaren und teilweise selbstnivellierenden Raupentransportern, um Gestängebarellen, Bohrgutmulden oder Baustoffpaletten durch unwegsames Gelände oder über Treppen zum Bohrpunkt zu transportieren. Es wurden mehrere Greifmanipulatoren vorgestellt, die – über Tiltrotatoren an Hydraulikbagger oder Teleskoper angebaut – nicht nur eine sichere und flexible Handhabung von Bohrgestänge, sondern auch von großkalibrigen Bohrrohren oder Rammgut in Form von Rohr-, Träger- und Spundprofilen oder Betonfertigteilpfählen ermöglichen. Alternativ an Bagger- oder Kranarme zu montierende Vakuumgreifer mit Haltevermögen von 700 bis zu 3.000 kg, manuell zu bedienende Haltemagneten für Lasten von 150 bis zu 2.000 kg oder die interessante Lösung WRIN STR zur verletzungsfreien Bedienung von Sicherheitshaken ergänzten das umfangreiche Angebot.

Zur sicheren Handhabung von großkalibrigen Bohrrohren in Kombination mit Großdrehbohrgeräten kommen verstärkt automatische Rohradapter zum Einsatz, um das unfallträchtige, manuelle Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Bohrrohrstrang und Kraftdrehkopf zu ersetzen. Derartige Automatikadapter werden bereits von vielen Geräteherstellern, aber auch von Zubehörherstellern in einer Vielzahl von Wirkweisen – mechanisch, elektro-, pneumatisch-, hydraulisch-mechanisch oder vollhydraulisch – angeboten.

Trend zu Mini- und Midi-Geräten bei beschränktem Arbeitsraum

Mit dem Liebherr LB16 unplugged wurde erstmals ein vollständig akkubetriebenes Großdrehbohrgerät präsentiert. Bei einer Ladezeit von sieben Stunden soll eine maximale Arbeitszeit von zehn Stunden möglich sein. Je nach Ausrüstung sind maximale Bohrdurchmesser von 1.500 mm sowie Bohrungen bei beschränkter Arbeitsraumhöhe von minimal 7 m durchführbar. Das Gerät wurde außerdem in Kombination mit einem neuartigen Schneckenputzer für den Kellybetrieb vorgestellt. Der Trend bei Großdrehbohrgeräten für das besondere Einsatzfeld „Arbeiten bei beschränktem Arbeitsraum“ hin zu Mini- und Midi-Geräten hält weiterhin an. Neben insgesamt zehn gezeigten Exponaten – teilweise mit demontierbarem Power-Pack – waren auch speziell für diese Gerätegattung zugeschnittene, oszillierend arbeitende Verrohrungsgeräte für bis zu maximal 900 mm Rohrdurchmesser zu sehen. Für großkalibrige Pfahlbohrungen werden mittlerweile oszillierend arbeitende Verrohrungsgeräte für maximal 3.800 mm und durchdrehend arbeitende Verrohrungsgeräte für maximal 3.500 mm Rohrdurchmesser angeboten. Ein chinesischer Hersteller informierte über eine interessante Neukonstruktion eines selbstfahrenden, durchdrehend arbeitenden Verrohrungsgeräts für maximal 1.700 mm Rohrdurchmesser mit 5,6 m Arbeitshub bei 1,2 m Pressenhub, maximal 900 kNm Drehmoment und 450 t Rückzugkraft bei rund 110 t Gesamtgewicht. Das Gerät verfügt über einen eigenen Windenausleger am Mastkopf und ist für Bohrungen in schwer zu durchteufender Geologie in Kombination mit Großdrehbohr- oder Greiferbohrgeräten gedacht.
In Japan ist die Seilgreiferbohrtechnik nach wie vor sehr beliebt. Ein japanischer Hersteller hat auf der Basis der dort in großen Stückzahlen im Einsatz befindlichen Kompaktgreiferbohrgeräten ein Gerät speziell für den Einsatz bei einer minimalen Arbeitsraumhöhe von 4,4 m entwickelt. Das Gerät ist mit einer durchdrehend arbeitenden Rohrschelle für maximal 1.500 mm Rohrdurchmesser ausgestattet. Auch im Detail war Neues zu entdecken: mit dem „Bumpy Wolverine“ wird erstmals ein Wechselzahnsystem für Bohrrohrschuhe angeboten, das aufgrund der besonders gestalteten Oberflächen der Hartmetalleinsätze die Bruchanfälligkeit bei hohen Andruckkräften erheblich minimiert, durch gezielt punktuelle Kraftübertragung wesentlich höhere Andruckkräfte zulässt und somit einen höheren, kontinuierlichen Vortrieb über die gesamte Standzeit bei minimalem Verschleiß verspricht.

Vermeidung von Lärmemission

Gerade auf innerstädtischen Baustellen spielt das Thema Lärmemissionen und deren Vermeidung eine immer größere Rolle. So wurde das einfach zu handhabende, aber sehr wirksames System EchoBarriers in Form von sowohl horizontal als auch vertikal beliebig zusammenstellbaren Lärmschutzmatten präsentiert. Das in acht verschiedenen, nachhaltig produzierten Varianten erhältliche System zeichnet sich durch sehr gute Absorptionswerte, geringes Bauteilgewicht, hohe Feuerfestigkeit und durchdachte Details wie z. B. integrierte Reflektorstreifen aus. Damit können auch kleine Baumaßnahmen nun wirksam, flexibel und wirtschaftlich abgeschottet und kleinere Geräte sogar vollständig eingehaust werden.

Neuentwickelt wurde auch ein mechanisch faltbarer, bis zu rund 21 m langer Lärmschutzkamin für den Einsatz in Kombination mit Vibratoren, der eine Lärmreduzierung bis zu maximal -7,5 dB ermöglicht. Die Kaminsegmente und der zugehörige Montage- und Aufnahmerahmen erzeugen ein zusätzliches Gewicht von 5,8 t. Für die Ausführung fortlaufender Spundwände besteht die Möglichkeit, den Lärmschutzkamin einseitig offen zu betreiben. Ein einfach an Hydraulikrammhämmer zu montierender Lärmschutzmantel von Junttan soll eine Lärmreduzierung bei schweren Rammarbeiten um bis zu -15 dB bewirken, mit dem J-Damper-Compound ausgerüstete Schlaghauben bieten eine Reduzierung um bis zu -4 dB und weisen außerdem eine höhere Lebensdauer auf.

Recycelbares Rammfutter

Eine umweltfreundliche Alternative zu dem meist aus Holz bestehenden Rammfuttern stellen die neu entwickelten J-Pads dar. Das aus Recyclingmaterial gefertigte Rammfutter bleibt in seinem Elastizitätsverhalten bis zum Ende der Gebrauchsfähigkeit unverändert. Die Notwendigkeit für einen Austausch wird durch Schmelzen des Materials angezeigt. Es ist bis zu zehnmal haltbarer als konventionelle Holzrammfutter, es entsteht kein Rauch oder übermäßige Hitze beim Rammvorgang und es ist nach Gebrauch recycelbar.

Modellvielfalt bei Baggeranbauvibratoren

Baggeranbauvibratoren mit Seitengriff oder zusätzlichen Seitengriffzangen werden immer beliebter. Dies belegt die große Anzahl der vertretenen Hersteller in diesem Bereich und die gezeigte Modellvielfalt. In Kombination mit einem Tiltrotator ersetzt der Seitengriff vielfach ein zusätzliches Hebegerät oder den Anschläger bei Spundwandarbeiten. Auch die altbekannte Technik des Freifallrammens mittels Innenrammung zur Herstellung von Stahlrohrpfählen speziell zu Nachgründungszwecken innerhalb bestehender Gebäude wurde durch zwei deutsche Hersteller mit Neukonstruktionen wieder aufgegriffen. Ausgerüstet mit hydraulisch angetriebenem Schweißgerät stellen diese Geräte wendige und autarke Arbeitseinheiten dar. Für Rammaufgaben, bei denen Vibrationen vollkommen ausgeschlossen werden müssen, bietet sich der Resonant Piler an. Bei dieser in den Niederlanden bereits erfolgreich getesteten Technik arbeitet ein hydraulisch betätigter Zylinder mit hochfrequenter Oszillation von bis zu 180 Hz und regt das Rammgut in dessen natürlichen Resonanzbereich zum Schwingen an. Dadurch wird die Mantelreibung entlang des sich dabei wie eine Feder verhaltenden Rammmaterials erheblich reduziert und das Einbringen ermöglicht. Die Schwingungsübertragung in den anstehenden Boden beschränkt sich auf lediglich wenige Millimeter.

In Kombination mit einem Kraftdrehkopf lassen sich mit dieser Technik mit vergleichsweise kleiner Gerätetechnik im Vollverdrängermodus ohne zusätzliche Spülhilfen Mikropfähle zur Auftriebssicherung oder Gründungspfähle extrem schnell und in größeren Tiefen herstellen. Auch für kleinkalibrige Anwendungen wie z. B. Anker-, Aufschluss- oder Erdwärmesondenbohrungen wurden mehrere Systeme mit Vibro- und hochfrequenter Sonic-Bohrtechnik ausgestellt. Bei Doppelkopfbohranlagen lässt sich vielfach der Vibrationsantrieb bei Bedarf entkoppeln. Zum wirtschaftlichen Durchteufen von Wechsellagen wurde ein mit einem zusätzlichen Kernbohrkraftdrehkopf ausgestattetes Sonic-Bohrgerät vorgestellt, bei dem nach dem konventionellen Durchkernen einer Festgesteinsschicht durch einfaches Verschieben der beiden Bohrantriebe im Sonic-Verfahren weitergebohrt werden kann. Im Rahmen des europäischen Forschungsvorhabens CHEAP-GSHPs wurde bereits das Erdwärmesondensystem Vibrasond entwickelt, das u. a. auf der Vibrationsbohrtechnik beruht. Damit werden abschnittsweise stählerne Koaxialsonden kostengünstig auf Vollverdrängung eingebracht und durch ein ebenfalls neu entwickeltes, direkt am Bohrmast installiertes TIG-Schweißgerät verschweißt. Im seit 2018 laufenden, europäischen Forschungsvorhaben GEO4CIVHIC wird die vorhandene Vibrationsbohrtechnik nun dahingehend weiterentwickelt, durch den Einsatz von Kellerbohrgeräten die Herstellung von Erdwärmesonden insbesondere im Bestand wie z. B. innerhalb historischer Gebäude etc. kostengünstig zu gestalten. Sonstige gezeigte, speziell für Erdwärmesondenbohrungen konzipierte Bohrgeräte verfügen über hochleistungsfähige Doppelkopfbohranlagen und ermöglichen durch eine Vielzahl verbauter Messtechnikmodule eine vollständig digitale Protokollierung und Dokumentation des gesamten Bohrablaufs und aller relevanten, nachfolgenden Arbeitsschritte wie das Verpressen und die Druckprüfung der Erdwärmesonde.

Selbstbohrende Systeme

Im Bereich selbstbohrender Systeme zur Herstellung von Verankerungen, Mikropfählen, Boden- und Felsnägeln zeichnet sich ein zunehmender Bedarf ab. Dies wird allein an der Vielzahl von ausstellenden Anbietern derartiger Systeme deutlich. Selbstbohrende Systeme weisen eine Reihe von Vorteilen gegenüber konventionellen Anker- oder Mikropfahlsystemen auf. Da der spätere Bewehrungsstab beim Bohrvorgang zunächst als Bohrgestänge benutzt wird, entfällt das zeitaufwendige Ein- und Ausbauen einer zusätzlichen Schutzverrohrung. Die Bohrlochstützung übernimmt eine über den hohlen Bewehrungsstab während des Bohrvorgangs eingebrachte Zementsuspension. Durch Verwendung von auf die jeweilige Geologie abstimmbare Einmalbohrköpfe ist das Verankerungs- oder Gründungselement bereits unmittelbar nach dem Erreichen der Endteufe und einem abschließenden, dynamischen Verpressvorgang fertiggestellt. Der Systemaufbau umfasst nur wenige Einzelteile und besteht aus Bohrspitze, Stababschnitten beliebiger Längen bis zu 6 m, Kupplungsmuffen, mitdrehenden Abstandshaltern und einfachen Kopfkonstruktionen. Es werden Stabdurchmesser von 25 bis 133 mm mit Rund- und Trapezgewinde angeboten. Durch den Einsatz unterschiedlicher Durchmesserverhältnisse (außen zu innen) innerhalb einer Stabgröße und Verwendung unterschiedlicher Stahlgüten können alle statischen Erfordernisse abgedeckt werden. Ein zusätzlicher Korrosionsschutz kann durch Feuerverzinken, Epoxybeschichtung, Schrumpfschläuche oder die Verwendung von Edelstahl als Stabmaterial erreicht werden. Für kurzzeitige Sicherungsmaßnahmen wie z. B. im Tunnelbau, bei denen die weiteren Vortriebsarbeiten durch stählerne Bewehrungsstäbe behindert werden würden, werden auch hohle GFK-Stäbe angeboten. Ein neuentwickelter Bohrlochpreventer für Einsätze bei drückendem Grundwasser, spezielle Kupplungsmuffen für Hochdruckinjektion oder als Injektionsmanschetten, zusätzliche Spreizhülsen für den Einsatz als Felsnagel, ein Online-Tool zur einfachen und schnellen Bemessung für das Ischebeck TITAN-Mikropfahlsystem oder auch spezielle Praxisschulungen runden das Angebot für diesen speziellen Markt ab.

Neuheiten in der Verpressankertechnik

Der patentierte Multi-Strip-Polymer-Anker stellt eine absolute Neuheit im Bereich der Verpressankertechnik dar. Bestehend aus einem sternförmigen Bündel von vier, sechs oder acht rechteckigen, speziell beschichteten GFK-Streifen weist dieser neue Ankertyp zusätzlich zu den üblichen Vorteilen eines herkömmlichen Litzenankers wie Flexibilität und sehr hohe Tragkräfte weitere Vorteile wie ein erheblich verringertes Einbaugewicht (75 % leichter als Stahl), Lieferung des Grundmaterials als Endlosrolle, eine extreme Korrosionsbeständigkeit und somit den Wegfall aufwändiger, zusätzlicher Korrosionsschutzmaßnahmen auf. Bei temporärem Einsatz muss der Anker nicht zurückgebaut werden, da er sich aufgrund der Materialeigenschaften später durch konventionelles Aushubgerät leicht und verschleißfrei zerstören und abbauen lässt. Einen ähnlichen Ansatz verfolgt das ASTEC Active Anchor System, bei dem eine patentierte Kupplung das Verbinden konventioneller Spannlitzen mit GFK-Stäben ermöglicht. Die Stahllitzen werden nur am luftseitigen Ende des Verpressankers platziert und stören dann spätere, benachbarte Bautätigkeiten in der Regel nicht. Aus der Schweiz kommt der neuentwickelte, nichtrostende Betonstahl Top12-670, der bei der Verwendung als Ankerstahl einen Wegfall des sonst üblichen doppelten Korrosionsschutzes und der elektrischen Widerstandsmessung bei Dauerankern ermöglicht. Außerdem werden dadurch auch geringere Bohrdurchmesser benötigt, was eine wirtschaftliche Herstellung und einfachere Handhabung auf der Baustelle verspricht. Die Einführung auf dem europäischen Markt wird derzeit vorbereitet.

Bohrzubehör

Im Bereich Bohrzubehör wurden von mehreren Herstellern neu oder weiterentwickelte Bohrgestänge insbesondere für drehschlagende Bohrverfahren vorgestellt. Die mit den neuen Gewindeprofilen vom Typ PFS oder CBXP versehenen Gestänge ermöglichen einerseits den problemlosen Wechsel zwischen drehschlagendem und einfachem Drehbohren bzw. zwischen Außenhammer- und Imlochhammerbohren und weisen andererseits ein wesentlich verbessertes Verschleißverhalten und somit eine längere Lebensdauer auf. Die Verbinder lassen eine bis zu siebenfach höhere Drehmomentaufnahme zu und können leichter und schneller verschraubt und gelöst werden. Der bis zu 30 % vergrößerte Spülungsdurchfluss im Vergleich zu konventionellen API-Reg-Gestänge unterstützt den Bohrfortschritt positiv. Das neue Gewindesystem GT51 für den Einsatz in Kombination mit Außenhammer verspricht eine weitere Optimierung bei der Übertragung der Schlagenergie und eine Verlängerung der Lebensdauer. Das System kann durch Verwendung eines Standardeinsteckendes an allen handelsüblichen Bohrgeräten eingesetzt werden. Eine bislang nur in der Tiefbohrtechnik eingesetzte Gestängebauart soll nun auch in anderen Bohrbereichen wie dem Brunnen- und Spezialtiefbau Verwendung finden: beim AluDrillTM System besteht der eigentliche Gestängekörper aus hochfestem Aluminium, die Verbinder sind aus Stahl mit einem genormten ACME-Gewinde gefertigt. Die dadurch bedingte enorme Gewichtseinsparung kann die Verwendung von wesentlich kleineren Bohrgeräten mit geringeren Hakenlasten ermöglichen und die Gestängehandhabung erleichtern. Angedachte Einsatzgebiete sind z. B. Bohrungen für Hangsicherungen in Steillagen, richtungsgesteuerte Bohrungen, tiefe Geothermiebohrungen in Kombination mit druckwasserbetriebenen Imlochhämmern, Sonic-Bohrungen oder die Kampfmittelerkundung.

Weitere, interessante Ausstellungsexponate waren ein sogenanntes Magnetgestänge für Düsenstrahlbohrungen, ein verlorener Bohrkronenträger für Überlagerungsbohrungen sowie ein spezielles Rollenmeißelbohrwerkzeug für Pfahlschaftaufweitungen. Das Magnetgestänge arbeitet durch in den Gestängekupplungen integrierte Neigungsaufnehmer mit Datenübertragung in Kombination mit einer Datenschnittstelle am Spülkopf wie ein Ketteninklinometer. Dadurch wird eine Kontrolle des Bohrlochverlaufs in Echtzeit sowie eine gezielte Verlaufssteuerung bei Düsenstrahlbohrungen ermöglicht. Der neuentwickelte verlorene Bohrkronenträger eliminiert das bisherige Problem eines unkontrollierten Ausklinkens des verlorenen Bohrwerkzeugs während des Bohrens bei wechselhafter Geologie oder höheren Spüldrücken. Der Bohrkronenträger ist nicht nur formschlüssig zur Drehmomentübertragung im Rohrschuh, sondern auch axial über Halteklinken in diesem befestigt. Die Klinken werden erst nach dem sicheren Erreichen der Endteufe durch den Einbau eines Ankerelements oder eines Injektionsstrangs entriegelt. Durch ein integriertes Rückschlagventil ist der neue Bohrkronenträger auch bei drückendem Grundwasser einsetzbar. Für Pfahlschaftaufweitungen im Festgestein und harten Böden wurde ein patentiertes Rollenmeißelbohrwerkzeug für den Einsatz in Kombination mit Großdrehbohrgeräten mit Kellymodul vorgestellt. Durch die hydraulisch ausfahrbaren Trägerarme können stufenlos Bohrdurchmesser von 1.000 bis 2.500 mm abgedeckt und problemlos die benötigten Andruckkräfte radial auf die Warzenrollen aufgebracht werden. Zum System gehören automatische Schlauchspulvorrichtungen für die Hydraulikzuführung. Andere mögliche Anwendungen sind das Vorschneiden für eine nacheilende Verrohrung oder der Rückbau von Großbohrpfählen durch Zerschneiden der Pfahlbewehrung aus dem Pfahlinneren heraus.

Bildquellen: David Urban-Werner

Autor

David Urban-Werner
Bau-ABC Rostrup
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