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Maschinelle Bohrung eines Brunnens (Trockenbohrverfahren)

Die Bilder stammen leider nicht von einer zusammenhängenden Bohrung eines Brunnens, sondern spiegeln den schematischen Ablauf einer Brunnenbohrung wieder. 

  Für die Erstellung eines fachgerechten Bohrbrunnens bedient man sich eines Drehbohrgerätes. Im Gegensatz zu einer Handbohrung schaffen diese Geräte die Bohrung innerhalb weniger Stunden.

Der Nachteil ist die Größe des Gerätes. Falls kein Platz für ein solches Bohrgerät besteht, müßte eine Handbohrung durchgeführt werden.

 

  Auf diesem Bild sieht man das Bohrgerät mit ausgefahrenem Bohrturm.

 

  Nach dem lotrechten Ausrichten des Bohrturmes wir das erste Bohrrohr in die Spannvorrichtung fixiert. Das Bohrrohr besteht aus Stahl und hat einen Durchmesser von ca. 260 mm und eine Länge von ca. 3 Meter. Das untere Bohrrohr besitzt an der Unterseite Schneidezähne aus Spezialstahl, um eventuelle Großkiese zu zerschneiden. Die einzelnen Bohrrohre können mittels eines Spezialgewindes miteinander verschraubt werden. Durch die Hydraulik des Spannvorrichtung kann das Bohrrohr rechts- und linksherum sowie auf- und ab bewegt werden.

 

  Nachdem das Bohrrohr ein wenig in die Erde eingedreht wurde, beginnt die Bohrung bis zur Grundwasseroberfläche. Der Erdbohrer wird ebenfalls durch einen Hydraulikmotor angetrieben und kann an dem Bohrmast herauf und herab bewegt werden. Nachdem sich der Bohrer etwa 2 Meter eingebohrt hat, wird er wieder gezogen. Den Bohrer kann mit Verlängerungsstangen in beliebiger Länge ausgebaut werden. Das Bohrrohr wird bei jedem Bohren durch die Hydraulik weiter nach unten gepreßt um das Bohrloch zu stabilisieren.

 

  Hier sieht man, wie der Bohrer mit dem Bohrgut aus dem Bohrrohr herausgezogen wird. Ist die Grundwasseroberfläche erreicht ( der Bohrer kann das nasse Erdreich nicht mehr zu Tage fördern), beginnt das Abteufen mit einer Kiesbüchse.

 

  Die Kiesbüchse ist in diesem Fall ca. 2 Meter hoch. Sie hat auf der Unterseite eine Lederklappe die durch eine Metallplatte verstärkt ist. Die Klappe läßt sich nur nach innen hin öffnen. Die Kiesbüchse wird an einem Stahlseil in das Bohrrohr hinab gelassen, und ca. 10 cm über dem Boden platziert. Die Kiesbüchse ist im Durchmesser nur geringfügig kleiner als das Bohrrohr. So wird der gewünschte Sog beim Hochreißen der Büchse im Bohrloch erzeugt.

 

  Durch permanentes Auf - und Abbewegen (ca. 20 cm) entsteht beim Hochreißen der Büchse ein Sog, so dass das Erdreich mit hochgerissen wird. Sofort danach wird die Büchse wieder fallen gelassen, so das nun das Erdreich durch die Klappe in die Büchse gelangt. Nachdem ca. 2-4 Minuten gebüchst wurde, wird diese von dem Stahlseil herausgezogen und entleert. Von dem Boden werden Bodenproben genommen um anhand der Bodenbeschaffenheit die Filterrohre (Schlitzweite) auszuwählen.

 

  Nachdem durch das Büchsen die gewünschte Tiefe erreicht wurde, wird der Brunnen mit einem Filterrohr ausgebaut. Im Normalfall wird bis zu den tertiären Schichten gebohrt. Diese stammen aus der Zeit, indem in der niederrheinischen Ebene das Meer war. Es sind sehr feine Sande aus Muschelkalk, die eine fast wasserundurchlässige Schicht bilden. An unterster Stelle wird ein seitlich geschlossenes, ca. 1 Meter langes, Vollrohr eingebaut, welches an der Unterseite mit einem Boden verschlossen ist. Auf dieses Vollrohr werden dann die Filterrohre, je nach Wasserbedarf und Wasserstand, durch ein Trapezgewinde aufgeschraubt. Am Brunnenrohr befinden sich Abstandhalter, damit dieses genau in der Mitte des Bohrrohres eingebaut werden kann. Dies soll eine gleichmäßige Kiesschüttung gewährleisten.

 

  Hier wird das letzte Brunnenrohr in den Brunnen herabgelassen.

 

  Ein Blick von oben auf das Bohrrohr zeigt, wie sich das Brunnenrohr genau zentrisch im Stahlbohrrohr befindet. In dem Ringraum (Brunnenrohr/Bohrrohr) erfolgt anschließend die Schüttung mit Kies und Quellton. Man kann nicht in das Brunnenrohr schauen, da sich noch eine Hebekappe auf dem Brunnenrohr befindet.

 

  Die hier gewählte Kiesschüttung besteht aus Kiesen der Größenklasse 2 - 3,15mm. Es ist ein spezieller Filterkies der gereinigt ist und keine spitzen Anteile enthält. So wird verhindert, dass sich die Filterschlitze zusetzen. Die Größe der Filterkiese richtet sich nach der Schlitzweite der Filterrohre. Der kleinste Filterkornanteil muss mindestens 2 mal größer wie die Schlitzweite der Filterrohre sein. Die Schüttung des Filterkieses reicht bis ca. 1 Meter über dem Filterrohrbereich.

 

  Der Quellton hat vor dem Einbau in den Brunnen noch eine Pelletform. Erst wenn er mit Wasser in Berührung kommt, fängt er an zu quellen und bildet eine einheitliche und wasserundurchlässige Schicht. Der Quellton wird über der Filterkiesschüttung eingebracht und verhindert das verunreinigtes Oberflächenwasser schnell in den unteren Filterbereich gelangen kann. So wird eine gute hygienische Eigenschaft des Brunnens erreicht.

 

  Während der Schüttung von Kies und Ton wird das Stahlbohrrohr abschnittsweise unter großer hydraulischer Kraft aus dem Boden gezogen. Würde man das Bohrrohr erst nach vollendeter Schüttung ziehen, so wäre die Mantelreibung so groß, dass das Bohrrohr nicht mehr gezogen werden könnte. Man schüttet als etwa 2 Meter Kies in den Ringraum und zieht das Bohrrohr einen Meter heraus, unsw. Bei diesem Arbeitsschritt ist besondere Vorsicht geboten, denn wenn das Bohrrohr über die Kiesschüttung gezogen werden würde, bricht das umgebende Erdreich vor die Filterschlitze und würden diese verstopfen.

 

  Nach der Brunnenfertigstellung muss dieser einer Entsandung unterzogen werden. Hierzu wird eine spezielle Unterwassermotorpumpe in den Brunnen eingebaut. Am Anfang der Entsandung wird der Brunnen erst mit der halben späteren Förderleistung abgepumpt. So verhindert man das plötzliche Zusetzen der Filterschlitze. Erst wenn ein Teil der im Boden befindlichen Feinanteile abgepumpt worden ist, kann der Brunnen mit der doppelten späteren Förderleistung klarpumpt werden.

Die Entsandung eines Brunnen nach der Fertigstellung dient des späteren sandfreien Förderverhalten des Brunnens.

 

  Hier sieht man das geförderte Wasser während der ersten Minuten des Abpumpens. Erst wenn das Wasser klar ist und keine Sandbestandteile mehr im Wasser vorhanden sind, kann der Brunnen in Betrieb genommen werden.

 

Erstellung einer Brunnenstube

  Nachdem der Brunnen keine Feinanteile mehr fördert, wird ein ca. 1 Meter tiefes und 1,50 Meter breites Loch um den Brunnen gegraben. Der Untergrund wird mit einer Kiesschicht versehen. Auf dieser Kiesschicht wird dann ein Betonfundament gegossen. Um das Filterrohr wird schon der Brunnenkopf eingesetzt, da dieser im Betonfundament einbetoniert wird. Der Brunnenkopf dient zum sicheren Verschluß des Brunnens und trägt später die Steigleitung an der die Unterwassermotorpumpe angehängt wird.

 

  Anschließend wird eine ca. 20 cm dicke Betonschicht eingebracht, die in der Mitte mit einer Stahlmatte verstärkt wird. Die Stahlmatte verhindert einen späteren Altersbruch der Betonplatte. Es ist dafür zu sorgen, dass der Brunnenkopf genau lotrecht eingebaut wird bevor der Beton aushärtet.

 

  Auf diesem Bild sieht man das Brunnenrohr in der Mitte des Brunnenkopfes. In dem Brunnenrohr kann man den Grundwasserstand erkennen.

 

  Nachdem das Betonfundament ausgehärtet ist, werden 2 Schachtringteile auf das Fundament gestellt. Der untere Teil besteht aus einem Schachtring mit einem Durchmesser von 1,00 Meter und einer Höhe von 0,5 Meter. Auf diesen Schachtring wird ein Betonkonus aufgesetzt der sich nach oben auf 0,6 Meter verjüngt. Nachdem der untere Schachtring auf das Fundament gesetzt wurde, schüttet man etwas Beton außerhalb des Schachtringes. Dies gewährleistet eine dichte Verbindung zwischen Fundament und unterem Schachtring. Ebenso verfährt man mit der Verbindung von Schachtring und Konus.

Es gibt auch fertige Brunnenstuben aus Beton oder Kunststoff

 

  Der Abschlußdeckel des Brunnenkopfes enthält eine Belüftungseinrichtung, eine Kabeldurchführung , einen Grundwassermeßstopfen und den Anschluß für die Brunnensteigleitung. Links vom Deckel sieht man die Steigleitung aus Kunststoff, an deren Ende die Unterwassermotorpumpe befestigt wird. Die Leitung sollte so lang sein, dass die Pumpe etwas über dem Filterbereich zu hängen kommt. Ist nicht genügend Wassersäule über dem Filterbereich vorhanden, so wird die Pumpe im Sumpfrohrbereich gehängt. Auf keinen Fall darf die Pumpe im Filterbereich eingebracht werden, da es zu einer erhöhten Fließgeschwindigkeit in einem kurzen Bereich des Filters kommt, und dieser dann verstopft.

 

  Nachdem die Unterwassermotorpumpe angeschlossen ist, wird das Elektrokabel mit Gummischellen entlang der Steigleitung fixiert. Die Pumpe wird mit einem V4A Edelstahlseil gesichert, welches mit in die Brunnenstube geführt wird und dort befestigt wird. Die Pumpe wird mit der Steigleitung langsam in das Brunnenrohr herabgelassen. Der Deckel des Brunnenkopfes wird dann mit dem Brunnenkopf verschraubt. Die abgehende Wasserleitung wird in etwa zwischen den beiden Betonfertigteilen (Schachtring/Betonkonus) in die Brunnenstube eingeführt und mit einem Winkel an den Anschluß auf dem Brunnenkopfdeckel befestigt. Sinnvollerweise sollte man einen Schieber und eine Entleerung in die Rohrleitung einbauen um die Leitung im Winter zu entleeren.

 

  Für den Abschluß der Brunnenstube gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Die einfachste ist ein Betondeckel mit einem Griff. Auf diesem Bild sieht man eine etwas luxuriöse Alternative: Gußdeckel mit Belüftungshaube.