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Bad Zwischenahn, 26. April 2017
Bohrtechniktage und BAW-Baugrundkolloquium
Gerd Siebenborn
Baugrunderkundungs-
bohrungen in Böden
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
• Definitionen
• Normen und Regelwerke
• Personelle Qualifikation
• Bohrgerätetechnik
• Bohrtechnik
• Entnahme von Bodenproben
• Erzielbare Güteklassen
• Probenahme mit dem Entnahmegerät
• Probenahme mit dem Rammkernrohr
• Probenahme mit Bohrwerkzeugen
• Herausforderungen bei der Probenahme
• Zusammenfassung
Überblick
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Verrohrte
Bohrung
Bohrloch-
verfüllung
Kleinrammbohrung
Schlagbohrung
Drehbohrung
Rammkernbohrung
Rammkernbohrung
mit Liner
Dünnwandiges
Entnahmegerät Dickwandiges
Entnahmegerät
Entnahmekategorien
und
Güteklassen
Unverrohrte
Bohrung
Einfachkernrohr
Doppelkernrohr
Dreifachkernrohr
mit Liner Seilkernrohr
Seilkernrohr
mit Liner
Definitionen
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
DIN EN ISO 22475-1: Aktuelle europäische „Erkundungsnorm“
Normen und Regelwerke
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Qualifikation
des
Personals Gerätetechnik Bohrtechnik
Probenahme
Bohrarbeiten sind nicht nur Vertrauenssache: Für die Qualität der Ergebnisse ist eine fachgerechte Ausführung durch zuverlässige Fachbetriebe und qualifizierte Mitarbeiter ausschlaggebend.
Personelle Qualifikation
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Fachkraft für Probenentnahme … nach DIN EN ISO 22475
Personelle Qualifikation
• 3-wöchiger Lehrgang mit Prüfung
• Geltungsdauer 7 Jahre, danach Wiederholungsprüfung
Nur Bohrgeräteführer mit dieser Qualifikation dürfen bei
Baugrunderkundungsbohrungen zum Einsatz kommen!
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Qualifikation
des
Personals
Gerätetechnik Bohrtechnik
Probenahme
Bohrtechnik
Bohrgerätetechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Die gerätetechnische Ausstattung eines Bohrgerätes ist unter
Berücksichtigung der angestrebten Bohrtiefen und Probenahmen
auszuwählen.
Bohrgerätetechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Bohrgerät Ausstattung • Hydraulischer Kraftdrehkopf
• Freifall-Seilschlagvorrichtung
• Seilwinde
• Verrohrungsdrehtisch
Bohrgerätetechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Das Bohrgerät muss mit einem hydraulisch betriebenen Verrohrungsdrehtisch
zum Einbringen der Bohrrohre und einem Kraftdrehkopf für Arbeiten mit
Bohrwerkzeugen am Gestänge ausgerüstet sein.
Bohrgerätetechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Die Seilzugkraft muss so groß
sein, dass das Lösen und
Ziehen der Rammkerne und
Sonderproben ohne zusätzliche
Maßnahmen möglich ist.
Bohrgerätetechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Zum Einrammen des
Sonderprobenentnahmegerätes und des
Rammkernrohres sowie zum Einsatz des
Ventilbohrers ist
eine Freifall-Seilschlagvorrichtung erforderlich.
Bohrgerätetechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Qualifikation
des
Personals
Gerätetechnik
Bohrtechnik
Probenahme
Bohrtechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Verrohrte Baugrunderkundungsbohrung in Böden:
Oberhalb des Grundwasserspiegels wird kein Wasser hinzugegeben. Unterhalb des
Grundwassers wird hingegen mit Wasserüberdruck im Bohrrohr gearbeitet - und damit ein
Eintreiben des Bodens an der Bohrlochsohle in das Bohrloch verhindert.
Bohrtechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Bohrwerkzeuge
• Spiralbohrer
• Schappe
• Ventilbohrer
Ventilbohrer Schappe Spiralbohrer
Bohrtechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Rammgewicht
Hubstange
Schlammfang
Ventilsystem
Entnahmegeräte
Bohrtechnik
Rammkernrohr
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Sollen Bohrkerne mit hoher Güteklasse entnommen
werden, dann muss der Kern einen Mindestdurchmesser
von 80 mm haben und in eine feste Umhüllung (PVC-
Liner) gezogen werden. Die Kernlänge sollte nicht größer
als 1 m sein.
Es sind Schneidschuhe mit innenliegender Schneide zu
verwenden.
Bohrtechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Das Innendurchmesserverhältnis sollte Ci 3 %
und das
Flächenverhältnis im Schneidenbereich Ca 15 %
betragen.
Je größer der Ringspalt zwischen fester
Umhüllung und Bohrkern, desto größer wird
der Aufweichungsgrad, besonders bei
schwach plastischen Böden, sein (Ci > 0 %).
Definition der Flächenverhältnisse nach DIN EN ISO
22475-1, Bild 1:
Bohrtechnik
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Qualifikation
des
Personals Gerätetechnik Bohrtechnik
Probenahme
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Die Probenentnahmeverfahren müssen nach dem Erkundungszweck
unter Berücksichtigung der zu erwartenden geologischen und
hydrogeologischen Verhältnisse gewählt werden.
Die Entnahmeverfahren, der Probentransport und die Probenlagerung
sind auf der Grundlage der geforderten Probengüteklasse,
Probenmenge, und Probendurchmesser sowie in Abhängigkeit der Art
der Laborversuche auszuführen.
Der Probendurchmesser für Böden mit großen Korndurchmessern sollte
im Hinblick auf die Größe des größten Korns des zu beprobenden
Materials gewählt werden.
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Entnahmekategorien für die Probenentnahme, die Behandlung und den
Transport:
Es gibt die Kategorien A, B und C. Bei gegebenen Baugrundverhältnissen sind
diese Kategorien bezogen auf die höchste erreichbare Güteklasse von
Bodenproben für Laborversuche (definiert in EN 1997-2).
C
B
A
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Güteklassen nach
DIN EN 1997-2, Tabelle 1
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Beispiel für Entnahmekategorie A
mit dem dünnwandigen Entnahmegerät:
Bodenprobe der
Güteklasse 1 - 2
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
In bindigen und organischen Böden
mit weicher bis halbfester Konsistenz
wird das dünnwandige offene
Entnahmegerät mit Ventil mit einem
Innendurchmesser von 114 mm
eingesetzt.
Dünnwandiges offenes Entnahmegerät
gem. Bild C.32
der DIN EN ISO 22475-1:2006 (D)
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Die Probe muss aus dem
ungestörten Boden unterhalb der
Verrohrung entnommen werden.
Zur exakten Bestimmung der
Tiefenlage der Probe werden die
Seilzeichen eingemessen.
Das Entnahmegerät wird mit der
Seilschlagvorrichtung nur soweit
eingetrieben, bis sich das zweite Seil-
zeichen sich in Höhe der Oberkante
des Bohrrohres befindet.
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Bodenprobe der
Güteklasse 2 - 3
Beispiel für Entnahmekategorie A
mit dem Rammkernrohr mit Liner:
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
• Das Rammkernrohr wird bei gesäuberter
Bohrlochsohle 1 m unter die
Bohrrohrunterkante eingerammt und
anschließend am Seil gezogen.
• Um ein Auftreiben und Auflockern des Bodens
zu verhindern, ist unterhalb des
Grundwasserspiegels mit Wasserauflast zu
arbeiten.
• Je nach Bodenart wird das restliche Bohrgut
mit Schappen, Spiralbohrern oder
Ventilbohrern mit Gestänge oder Seil zutage
gefördert.
• Beim Rammkernbohrverfahren können
jederzeit zusätzliche Proben mit dem
Entnahmegerät entnommen werden.
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Bodenprobe der
Güteklasse 3 - 4
Beispiel für Entnahmekategorie B
mit dem Spiralbohrer:
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Bodenprobe der
Güteklasse 5
Beispiel für Entnahmekategorie C
mit dem Ventilbohrer:
Entnahme von Bodenproben
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Boden
Übergang
Fels
Herausforderung bei der Probenahme R
am
mkern
rohr
Ein
fachkern
rohr
Seilk
ern
rohr
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Herausforderung bei der Probenahme
engständig geklüftet ?
weitständig geklüftet
Bohrkern gestört
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Um in dem sensiblen Übergangsbereich vom Boden zum
Fels Proben mit aussagekräftiger Qualität gewinnen zu
können, bietet sich eine Kombination verschiedener
Bohrverfahren an:
• Im zersetzten Fels kann zunächst das schlagende
Rammkernbohrverfahren verwendet werden.
• Mit abnehmendem Verwitterungsgrad kann das
Einfachkernrohr als rotierendes und drückendes
Bohrverfahren ohne Spülhilfe zum Einsatz kommen.
• Wenn der Verwitterungsgrad es zulässt, kann dann zu
einem drehenden Verfahren mit Spülhilfe übergegangen
werden.
Herausforderung bei der Probenahme
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Herausforderung bei der Probenahme
Bei der Anwendung der genannten Verfahren ist zu beachten:
• Beim Rammkernbohrverfahren kann verwitterter Fels
verfahrensbedingt zerschlagen werden und
fälschlicherweise als Boden angesprochen werden.
• Beim Bohren mit dem Einfachkernrohr (ohne Spülhilfe)
kann das Bohrgut austrocknen. Außerdem können sich
durch die rotierende Bewegung des Kernrohrs tellerartige
Abscherungen in der Probe ausbilden.
• Bei zu frühem Umstellen auf Rotationskernbohrverfahren
mit Spülhilfe kann der Fels im Übergangsbereich
verfahrensbedingt zerbohrt und ausgespült werden.
Derartige Bohrstrecken weisen häufig Kernverluste auf.
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Die Kombination dieser Verfahren stellt einen ausreichenden
Probengewinn im Übergangsbereich sicher und
gewährleistet eine hinreichende Beschreibung der Geologie.
In eine Ausschreibung sollten die geeigneten Verfahren
aufgenommen und bei den Erkundungsarbeiten
abgefordert werden.
Herausforderung bei der Probenahme
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Qualifikation
des
Personals Gerätetechnik Bohrtechnik
Probenahme
Zusammenfassung
Baugrunderkundungsbohrungen in Böden
Gerd Siebenborn
Seite 39
Definitionen
Normen
Regelwerke
Güteklassen
Probengewinnung
Herausforderung
Kornanalytik
• … wenn der Auftraggeber einen
hohen Anspruch an die
Probenqualität hat,
• … und bereit ist vermeidbare
Fehlerquellen bei den Bohr- und
Entnahmearbeiten
auszuschließen.
Gute bis sehr gute Ergebnisse bei
der Probenahme können erzielt
werden, …
Quelle: NBB
Zusammenfassung