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海瑞克电子杂志《全方位》第9期
FOCUS ON PIPELINE
Along the lifeline pipeline. In any terrain. Efficiently cross under tough key sections.
Lifeline pipeline
The smart way to close the gap in key sections
Pipeline alignments run through varying topographies, through deserts, bodies of water or mountains. Even experts frequently encounter new terrain that calls for special technology. In extreme stages, Herrenknecht is at your side with innovative technology, comprehensive service and years of experience. No matter what obstacle is in your way, together we will develop the right tool.
Don't be held up and get to your destination without any detours!
Extreme NeigungCN auf längeren Strecken (Bis zu 40 Grad)
Aufsteigend wie absteigend
Unterschiedlichste Geologien
Pipeline Crossing #2
ES GEHT STEIL VORAN
Wenn sich Gebirge, Schluchten oder Fjorde in den Weg stellen, wird das Pipeline-Verlegen auch mal eine „steile“ Angelegenheit.
Val d’Astico, Italien: Das Herrenknecht-Rig meistert einen Höhenunterschied von 450 Metern über 900 Meter Entfernung zwischen Start und Ziel.
Limmern, Schweiz: Sicher ans Ziel. Dank Rückfallsicherung erklimmt die Gripper TBM die 40 Grad steile Steigung.
Fall 1: Im norditalienischen Val d’Astico soll erneuerbare Energie aus Wasserkraft gewonnen werden. Mittels einer Kraftwerksturbine soll das gesammelte Wasser des Asiago-Plateaus und des Astico-Tals genutzt werden, um Strom zu erzeugen. Die steile Herausforderung: Ein Höhenunterschied von 450 Metern verlangt ein kraftvolles, wendiges und leichtes Gerät zum Aufwärtsbohren für den Pipeline-Lückenschluss. Die Lösung: ein 250 Tonnen HDD-Rig >>HK250T<< von Herrenknecht. Es bohrt kraftvoll aufwärts bei bis zu 160 MPa und einer Strecke von 900 Metern, die mit Hohlräumen versehen ist, und baut den Rohrstrang in den Berg ein. Die malerische Landschaft bleibt durch die unterirdische Aktion weitestgehend unberührt.
Fall 2: Bergauf ist es vielleicht anstrengender, für innovative Vortriebstechnik allerdings ein sicheres alpines Vorhaben. Eine Herrenknecht- Gripper-TBM geht für den Bau zweier Druckschächte des neuen Pumpspeicherkraftwerks Limmern im Schweizer Kanton Glarus eine 40 Grad steile Trassenbohrung doppelt abgesichert an. Das steile Hard-Rock-Projekt: Ein neues, unterirdisch angelegtes Pumpspeicherwerk soll Wasser aus dem Limmernsee in den 630 Meter höher gelegenen Muttsee zurückpumpen. Bei promptem Bedarf wird das so gespeicherte Wasser zur Stromproduktion genutzt. Der Engineering-Kniff für den sicheren Aufstieg: Ein ausgereiftes Sicherheitskonzept mit zwei mechanischen Rückfallsicherungen verhindert zuverlässig ein Zurückrutschen der Gripper-Maschine. Diese arbeitet mechanisch nach dem Prinzip eines selbsthemmenden Kniehebels (automatisches mechanisches Verkeilen). Dadurch ist selbst im Notfall, beispielsweise bei einem Ausfall der Energieversorgung und der Hydrauliksysteme, die Maschine jederzeit fest im Berg verspannt.
Pipelines vom Festland sicher in den Meeresgrund zu verlegen ist etwas für Spezialisten. Hierbei kommen unterschiedlichste Parameter ins Spiel: hohe Wasserdrücke, komplexere Topografien, Böden und Wetterbedingungen. Absoluter Schutz der Umwelt ist geboten, was auch für die Logistik gilt.
Anglesea Outfall Replacement Project, Australien: Der Bohrstrang wird auf das Meer hinausgeschleppt und mit dem HDD-Rig bis zum Festland eingezogen.
Beatrice Offshore Windfarm, Schottland: Innovative Verlegetechnik an der schottischen Nordseeküste.
Fall 1: Kurz vor Beginn der touristischen Hochsaison kappt eine herabstürzende Klippe im australischen Anglesea die Meeresverbindung einer Wasseraufbereitungsanlage. Schnelles Handeln ist gefragt. Das Projektumfeld macht es nicht einfacher. In unmittelbarer Umgebung befindet sich nicht nur der Philips Bay Port mit einem Aufkommen von rund 4.000 Schiffen pro Jahr, sondern auch Point Addis, ein 10 Kilometer langer Unterwassernationalpark. Einzigartige hoch schützenswerte Korallenriffe dürfen durch die erforderliche Shore-Approach-Operation keinesfalls in Mitleidenschaft gezogen werden. Nichts darf ins Ökosystem gelangen, was nicht hineingehört. Das australische Bohrunternehmen Dunstans Construction Group erstellt unter Einsatz eines Herrenknecht HDD-Rigs >>HK250C<< zunächst ein Pilotbohrloch. Es wird nach Abdichtung von Rig-Seite her ausgeweitet. Der 700 Meter lange Bohrstrang mit einem Durchmesser von 355 Millimetern wird anschließend auf das Meer hinausgeschleppt und mit dem HDD-Rig bis zum Festland eingezogen. Der Wiederanschluss erfolgt in kürzester Zeit: Drei Monate nach dem Abriss der alten Verbindung kann die neue Leitung in Betrieb gehen. Dem australischen Sommerspaß an der Küste in der Nähe von Melbourne steht nichts im Wege.
Fall 2: Wie gemacht für das Direct Pipe® Verfahren: Bei überaus rauem Wind und Wetter an der schottischen Nordsee werden jeweils 440 Meter lange Kabelschutzrohre zwischen Küste und Offshore Windfarm unterirdisch verlegt. Die Kunst besteht darin, einen möglichst geringen Abstand zwischen Meeresgrund und Schutzrohr herzustellen. Die Überdeckung beträgt maximal 8,3 Meter. So können die installierten Stromkabel durch das Meerwasser gekühlt werden. Durch das Direct Pipe®-Verfahren können mögliche Frac-Outs sicher vermieden werden. Die kühle Mission wird vom erfolgreichen Projektabschluss gekrönt: der Anschluss der Windfarm an das Stromnetz des Netzbetreibers National Grid.
Wo Städte wachsen, muss die Versorgungsinfrastruktur mitziehen. Dabei wird es bei der Verlegung von Versorgungspipelines spannend, wenn im dicht besiedelten urbanen Raum bei engsten Platzverhältnissen eine Vielzahl von Hindernissen wie Gebäude, Straßen und Verkehrsanlagen sicher gequert werden müssen. Für die oft kilometerlangen Bohrungen ist allerhöchste Präzision gefordert: Mit der richtigen Ausrüstung stellen Bauunternehmen ihr Können unter Beweis.
Direct Pipe®-Verfahren: In nur einem Schritt wird das Bohrloch erstellt und die Pipeline installiert.
Fall 1: Um unter beengten Verhältnissen haargenau zu manövrieren und Beeinträchtigungen für die Anrainer möglichst gering zu halten, favorisiert das holländische Bauunternehmen A. Hak Drillcon B.V. und Visser & Smit Hanab B.V. das von Herrenknecht entwickelte Direct Pipe®-Verfahren. Das Verfahren kommt in Holland bei der Unterquerung einer Bahntrasse in bis zu 30 Metern Tiefe zum Einsatz. Es geht schnell zur Sache: Mit Spitzenwerten von bis zu 230 Metern Vortrieb pro Tag wird der 1.400 Meter breite Abschnitt in lediglich 16 Tagen komplett absolviert. Unmittelbare Anschlussmission: die erfolgreiche Querung des Hartelkanals im Rotterdamer Hafen.
Fall 2: Insgesamt neun Hindernisse machen Freeport Texas zum Mammutprojekt. Ein breitgefächerter Parcours: Neben dem Dow Barge Kanal müssen diverse Straßen, mehrgleisige Eisenbahntrassen sowie ein Hochwasserschutzdamm unterquert werden. Für das ausführende Bauunternehmen Michels ist entsprechend flexibles Equipment entscheidend. Um die gesamte Pipeline mit der notwendigen Kraft souverän in den Boden zu bringen, wird an die AVN-Maschine mit 1.000 Millimetern Durchmesser ein 750 Tonnen-Pipe-Thruster angekoppelt. Dieses Kraftpaket bringt im Direct Pipe®-Verfahren die erforderliche Schubkraft am Stück auf. So läuft die anspruchsvolle Mission reibungslos, kraftvoll und sehr sicher in sensitiver Stadtumgebung.
Ob durch Wälder, Straßen oder Ackerland: Die offene, konventionelle Pipelineverlegung hinterlässt deutliche Spuren in der Landschaft. Das kann die Akzeptanz der Bevölkerung auf eine harte Probe stellen. Die halboffene Bauweise Pipe Express® ist hier eine Lösung.
Weltweit im Einsatz: der Pipe Express® in Schweden, Thailand und den Niederlanden.
Mit der Entwicklung von Pipe Express® setzt die Herrenknecht AG neue Maßstäbe bei der Pipelineverlegung: Eine Tunnelbohrmaschine löst den Boden, der über eine mitgeführte Fräseinheit direkt zu Tage gefördert wird. Gleichzeitig erfolgt die unterirdische Verlegung der Pipeline. Erdaushubarbeiten werden minimiert und die Trassenbreite um bis zu 70 % verringert. So hält Pipe Express® die Eingriffe in die Umwelt gering und steigert die Akzeptanz bei der Bevölkerung.
Eine Referenz: In der schwedischen Hauptstadt steht die Bohrmannschaft bei der Verlegung eines 1.036 Meter langen Abschnitts einer 48-Zoll-Wasserleitung vor einer kniffeligen Aufgabe: wassergesättigter Lehmboden bei ordentlichem Grundwasserspiegel, der bis zur Geländeoberfläche reicht.
Mit dem Herrenknecht Pipe Express® klappt es auch in diesem durchaus schwierigen Terrain. Das Grundwasser muss nicht abgesenkt werden, die aufwändige Installation von Spundwänden entlang der Verlegestrecke entfällt. Da der Rohrstrang in einem Arbeitsschritt in die Erde kommt, werden nicht nur Umwelt und Baubudget geschont, sondern verringert sich auch die Bauzeit erheblich. So gelangen in starken 12-Stunden-Schichten 221 Meter Pipeline in den Boden. Es geht durchschnittlich mit 0,70 Meter pro Minute voran. Nach zwei Wochen ist die Arbeit sauber getan.
FLUSSQUERUNG: IN EINEM GROSSEN SCHRITT ZUM ANDEREN UFER
Passionierte Pipeline-Experten sehen in den ganz breiten Flüssen und Wasserströmen eine besonders kunstvolle Disziplin, da es bei der Querung auf eine diffizile Präzisions- und Langstreckenarbeit ankommt. Und das nicht selten in unbequemem Terrain.
Bundaberg, Australien: Erfolgreiche Querung des Burnett River.
Hetlingen, Deutschland: Königsdisziplin im Pipelinegeschäft – Flussquerung wie hier am Ufer der Elbe.
Langstreckenquerungen für Öl- und Gas-Pipelines können bis über 2.000 Meter Flussbreite umfassen. Da die Bohr- und Verlegearbeit unter dem Flussbett verläuft, ergeben sich durchaus größere vertikale und horizontale Kurven. Für den Pipelineverleger gehört es zu den Kernaufgaben der anstehenden Verlegung, zur Erreichung des Austrittpunktes von Anfang an mit äußerster Präzision vorzugehen und während des gesamten Vorgangs für maximale Sicherheit in stark druckbelasteter Umgebung zu sorgen. Um in dieser besonderen Disziplin allen Anforderungen standhalten zu können, leistet Herrenknecht gemeinsam mit seinen Kunden echte Pionierarbeit.
Beim Ausbau der Gasversorgungsinfrastruktur im Großraum Hamburg muss die Elbe an einer 1.500 Meter breiten Stelle sicher unterquert werden. Im Rohrvortriebsverfahren bezwingt die AVND-Maschine von Herrenknecht (Durchmesser: 3.025 Millimeter) massivere Findlinge und mitunter stark klebende Tonschichten. Zusätzlich erschwert die schwankende Tide bei Wasserdrücken von bis zu 4 bar den Vortrieb. Um unter diesen Bedingungen Tempo zu halten, müssen wegen der mühsamen Streckenkonditionen die stark verschlissenen Abbauwerkzeuge am Schneidrad durch neue ersetzt werden. Nach vier Monaten präzisen Langstreckenvortriebs wird gefeiert: Die beiden gegenüberliegenden Ufer der Elbe sind durch eine 2.400-Millimeter-Pipeline miteinander verbunden.
Auch moderne Horizontalbohrtechnik eignet sich zur Querung breiter Flussabschnitte. So geschehen in Klaipeda: Das litauische Versorgungsnetz erhält in drei Arbeitsschritten Anbindung an das Flüssiggas-Terminal im größten Seehafen Litauens. Angesichts massiv hoher Reibungskräfte im Untergrund muss es beim Rohreinzug der 8 2/4‘‘- und 28‘‘-Gaspipelines mit insgesamt vier Bohrungen unterschiedlicher Längen ruckzuck vorangehen. Um die außerordentliche Distanz des längsten Abschnitts mit 2.300 Metern in 50 Metern Tiefe unter der Wasseroberfläche zurückzulegen, zählt das ausführende Bauunternehmen auf Verstärkung durch einen starken Pipe Thruster von Herrenknecht. Länge und Größe der Pipelines erfordern hohe Schub- und Zugkräfte von bis zu 500 Tonnen. Mit diesem Kraftpaket können alle Bohrungen und der abschließende Rohreinzug innerhalb der vorgegebenen 18 Monate umgesetzt werden.
Unter den versiertesten Pipelinebauern gibt es auch solche, die auf der Grundlage von technischer Expertise unerschrocken extremere Einsätze ins Visier nehmen. Ob in heißen oder kalten Klimazonen, in ungemütlichem, unwegsamem Terrain – Pipeline-Ingenieure kommen mit kühlem Kopf ans Ziel.
Norrtälje, Norwegen: unter eisigen Bedingungen bewährt sich das Crawler-Rig im Extrem-Einsatz
Fall 1: Im Winter kann einem in Skandinavien schon mal ziemlich eisiger Wind um die Ohren pfeifen. Bei der Verlegung zweier Abwasserleitungen und einer Trinkwasserleitung in Schweden werden das Bohrteam und die Technik von einem Temperatursturz auf minus 20 Grad Celsius heimgesucht. Ein auf arktische Temperaturen ausgelegtes Crawler-Rig >>HK150C<< ist erforderlich und wird in Schwanau entsprechend ausgestattet. Die Operation in Wasser und zentimeterdickem Eis hat es in sich. Die 700 Meter lange Pilotbohrung ist nach nur zwei Bohrtagen abgeschlossen, doch dann schlägt das Wetter radikal um: Das Thermometer fällt um 25 Grad und für die Experten vor Ort beginnt ein zweiwöchiger Kampf gegen zentimeterdickes Eis; Tag und Nacht sind bis zu vier Boote auf dem See als Eisbrecher im Einsatz. Die Boote müssen das Eis durchbrechen, um den Bohrkopf bergen, gegen einen Räumer tauschen und die ebenfalls im Eis festgefrorene Pipeline anhängen zu können. Die Mühe lohnt sich: Rechtzeitig vor Weihnachten kann die 28-Zoll-Leitung sicher verlegt werden.
Fall 2: Auch im französischen Saint-Jean-Cap-Ferrat am Mittelmeer kommt ein Crawler-Rig zum Einsatz, wenngleich es sich hier um eher angenehme Temperaturen handelt. Extrem ist hier vielmehr die Topografie der Bohrlokation: Der direkt an einer Küstenstraße gelegene Bohrplatz ist sehr klein und liegt direkt an der felsigen, steil eingeschnittenen Küstenlinie. Selbst der Zugang zur Baustelle ist nur über sehr enge, verwinkelte Gassen zu erreichen; kein Kran kann helfen. Die beweglichen Raupenketten des Crawler-Rig bewähren sich auch hier. Da am Meeresboden Korallen leben, werden diverse Schutzvorkehrungen getroffen. Das Bohrgestänge dringt bei 22 Grad steil in den steinigen Küstenabschnitt ein, während das Rig felsenfest steht. Der Abraum wird per Druckluft abgefördert und zu Beginn der Urlaubssaison ist der Job an der Côte d‘Azur abgeschlossen.
Für das Erschließen oberflächennaher konventioneller oder unkonventioneller Öl- und Gasvorkommen (onshore bzw. nearshore) sind Eintrittswinkel von sehr flachen 8 Grad bis zu vertikalen 90 Grad erforderlich. Basierend auf der HDD-Technologie entwickelte Herrenknecht das Bohrverfahren Slant Directional Drilling (SDD). Coal Seam Gas (Flözgas) oder Ölsande werden damit in bis zu 2.000 Meter Tiefe zugänglich gemacht. SDD-Rigs sind für eine Reihe von Anwendungen interessant.
Das Herrenknecht Slant Directional Drilling Rig ist für Tiefen bis zu 2.000 Metern – wie hier in Russland – anwendbar.
Innovative Maschinentechnik: vielseitig einsetzbare Rigs, die sich mit einem 90° Eintrittswinkel in die Tiefe bohren.
Fall 1: Um Bitumen in der russischen Tundra ans Tageslicht befördern zu können, geht es mithilfe des innovativen SDD-Verfahrens mit einem Eintrittswinkel von 45 Grad in den Untergrund. In einem Arbeitsschritt kann zügig auf 980 Meter tief gebohrt und anschließend der Bohrstrang horizontal abgelenkt werden. Somit sind die Voraussetzungen gegeben, um in die eingelagerten Ölsandschichten Filterrohre einzubauen und das Öl mittels SAGD-Verfahren (Steam-assisted gravity drainage) zu Tage zu fördern.
Fall 2: Bei den „Greenbrothers“ im niederländischen Zevenbergen dreht sich alles um ideale Bedingungen für das Anbauen von Auberginen. Es soll beim Beheizen maximal klimafreundlich zugehen, bestenfalls mit regenerativer Geothermie. Das Prinzip ist denkbar einfach: Ein Brunnen fördert das warme Wasser aus 1.535 Metern Tiefe. Im Anschluss wird das der Wärme entzogene kalte Wasser wieder in einen zweiten Brunnen hinab in die Lagerstätte gepumpt.
With the help of AVN machines, conduits for the subsequent installation of pipelines can be created safely even in difficult geologies and on long crossings of over 1,000 meters – both in segmental lining and pipe jacking, in all geologies and with diameters of up to 4 meters.
Support for pipeline installation is provided by the Pipe Thruster with push and pull forces of up to 750 tonnes. The Pipe Thruster sets new standards and is at the same time power reserve and rescue tool. On the way to even longer pipelines with large diameters or in difficult geologies.
For the semi-trenchless installation of pipelines, the newly developed Pipe Express® technology needs only a narrow corridor for the alignment and without lowering groundwater. With lengths of up to 2,000 meters and diameters between 900 and 1,500 millimeters, Pipe Express® can reduce corridor width by up to 70%.
With diameters ranging from 0.1 to 1.4 meters over distances of up to 120 meters, the auger boring machine is based on a simple and clever principle: the auger transfers the torque from the drive to the cutterhead and simultaneously removes the excavated material.
With entry angles between 8° and 90°, Slant Directional Drilling rigs (SDD) combine the strengths of horizontal and vertical drilling technology to safely and efficiently tap near-surface raw materials up to a maximum depth of 2,000 meters.
For fast and economical crossing under obstacles, Herrenknecht horizontal directional drilling rigs with four different base configurations are the perfect choice for any job. With excavation diameters between 0.2 and 2 meters, the variants offer pulling forces between 60 and 600 tonnes.
With drive lengths of up to over 1,500 meters, Direct Pipe® combines the advantages of microtunnelling and horizontal directional drilling technology so it can be used in all geologies. In just one step, the borehole is created and the pipeline pulled in.
Thanks to innovative control and navigation systems, a jet pump for muck removal and an integrated hydraulic power unit, E-Power Pipe® enables over 1,000 meter long drives with small diameters and low overburdens.
A revolution in HDD. Three innovative drilling tools lead to the desired diameter in just one step: the Full Face Hole Opener, the Downhole Jet Pump and the Weeper Sub.
With the help of AVN machines, conduits for the subsequent installation of pipelines can be created safely even in difficult geologies and on long crossings of over 1,000 meters – both in segmental lining and pipe jacking, in all geologies and with diameters of up to 4 meters.
Support for pipeline installation is provided by the Pipe Thruster with push and pull forces of up to 750 tonnes. The Pipe Thruster sets new standards and is at the same time power reserve and rescue tool. On the way to even longer pipelines with large diameters or in difficult geologies.
For the semi-trenchless installation of pipelines, the newly developed Pipe Express® technology needs only a narrow corridor for the alignment and without lowering groundwater. With lengths of up to 2,000 meters and diameters between 900 and 1,500 millimeters, Pipe Express® can reduce corridor width by up to 70%.
With diameters ranging from 0.1 to 1.4 meters over distances of up to 120 meters, the auger boring machine is based on a simple and clever principle: the auger transfers the torque from the drive to the cutterhead and simultaneously removes the excavated material.
With entry angles between 8° and 90°, Slant Directional Drilling rigs (SDD) combine the strengths of horizontal and vertical drilling technology to safely and efficiently tap near-surface raw materials up to a maximum depth of 2,000 meters.
For fast and economical crossing under obstacles, Herrenknecht horizontal directional drilling rigs with four different base configurations are the perfect choice for any job. With excavation diameters between 0.2 and 2 meters, the variants offer pulling forces between 60 and 600 tonnes.
With drive lengths of up to over 1,500 meters, Direct Pipe® combines the advantages of microtunnelling and horizontal directional drilling technology so it can be used in all geologies. In just one step, the borehole is created and the pipeline pulled in.
Thanks to innovative control and navigation systems, a jet pump for muck removal and an integrated hydraulic power unit, E-Power Pipe® enables over 1,000 meter long drives with small diameters and low overburdens.
A revolution in HDD. Three innovative drilling tools lead to the desired diameter in just one step: the Full Face Hole Opener, the Downhole Jet Pump and the Weeper Sub.
