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Brunnen-Bohrtechnik

Geschichte des Brunnenbaus mit der Handbohrmethode

Die Handbohrmethode ist eine alte, bewährte Methode, die weltweit über Jahrhunderte für Brunnenbohrungen in geringer Tiefe (30-40 m) verwendet wurde. Es ist historisch belegt, dass die Handbohrmethode vor 2000 Jahren in China, in der Provinz Szechuan, zur Bohrung nach Salinenwasser für die Salzgewinnung gebräuchlich war und dort noch bis zur Mitte des 20. Jahrhundert Anwendung fand. Diese Methode wurde auch in den USA am Fuße der Appalachian Mountains im 19. Jahrhundert eingesetzt und als Baptist Drilling Method bekannt. In Bolivien modifizierte ein deutscher Wassertechniker die Methode. Die EMAS (Escuelas movil aguas y saneamento) Brunnenbauschule betreibt diese Methode dort seit 20 Jahren erfolgreich auf dem Lande.

Im Congo wurde das Brunnenbohren per Hand den lokalen Verhältnissen angepasst: nur in der Hauptstadt Kinshasa kann das komplette Material eingekauft werden, wobei die Qualitätskontrolle, die Maßhaltigkeit kontrolliert werden muss.  Bohrspitzen werden zum Beispiel mit Hartmetall bestückt und das Bohrverfahren wird an die Geologie angepasst und es wird mit selbst gefertigten Hand-Seilpumpen gearbeitet.

 Vorteile der Handbohrmethode

Die Handbohrmethode verfügt über eine große Anzahl von Vorteilen, sie ist technisch einfach und besonders kostengünstig und nachhaltig. Ein Brunnenbauteam gibt mindestens sechs Männern Beschäftigung, von denen je drei gleichzeitig an der Bohrung arbeiten. Da es sich um schwere körperliche Arbeit handelt, wechseln sich die Männer regelmäßig ab. Die Bohrausrüstung kann von dem Brunnenbau-Team leicht auf- und abgebaut sowie transportiert werden. Es ist sogar möglich, die Bohrausrüstung auf Fahrräder zu binden und über Feldwege zu schieben. Bis auf die Rohre, die erworben werden müssen, stellen die Brunnenbauer die Bohrausrüstung selbst her. Soweit als möglich recyceln sie dafür Altmetall. Zum Beispiel dienen Radfelgen alter Fahrräder als Winden für die Seilpumpen. Nur das Schweißgerät benötigt Elektrizität, für dessen Nutzung die Brunnenbauer ein geringes Entgelt an eine örtliche Werkstatt zahlen.

Bei der Bohrung und dem Betrieb der Brunnen wird nur auf Handarbeit und Muskelkraft gesetzt, um so eine Abhängigkeit von Generatoren und Dieselkraftstoff zu vermeiden. Schwere Unfälle, wie Verschüttung beim Bau von Schachtbrunnen, können nicht stattfinden.

Die Brunnen werden gemeinhin bis zu einer Tiefe von 40-50 m gebohrt und erschließen so Wasseradern, sogenannte Aquifere unterhalb des Grundwasserspiegels. Leider kommt das Wasser nicht von alleine nach oben, sondern steigt nur bis zum sogenannten statischen Druck-Niveau, d.h. dem Grundwasserspiegel. Von dort muss das Wasser gepumpt werden.

Das so gewonnene Wasser ist klar und sauber, entspricht aber nicht der deutschen DIN Norm für Trinkwasser. Im Gegensatz zu Schachtbrunnen findet keine Verunreinigung durch Schöpfen mit Eimern statt. Nur knapp 15 Prozent der Bohrungen sind Fehlbohrungen, da die Brunnenbauer von Dorfgemeinschaften beauftragt werden, die ihre lokalen Verhältnisse gut kennen. Die Dorfgemeinschaften werden bei der Prospektion, dem Festlegen des Brunnenstandorts durch einen Fachmann der Brunnenbauschule eingebunden.

Eine Bohrung durch Fels ist per Hand aber nicht möglich.

Technik der Handbohrmethode

Die von der Brunnenbauschule im Kongo eingesetzte Methode gehört zu den Rotations-Spülbohrungen, die mit einer Bohrschlämme, einem Gemisch aus Wasser und Lehm oder Ton arbeiten. Zum Anmischen der Bohrschlämme  mit Wasser wird in einer Entfernung von 3 – 4 m neben dem künftigen Bohrloch eine kleine Grube ausgehoben. Sie ist mit dem Bohrloch durch einen flachen Kanal verbunden.

Der erste Brunnenbauer setzt den Bohrer am Erdreich an und beginnt mit Vierteldrehungen des Bohrers zu bohren. Mit jeder Vierteldrehung des Bohrers geht er einen Schritt um das Bohrloch herum, so dass in vollen Umdrehungen von 360° gearbeitet wird. Der Bohrer dringt in das Erdreich ein bis der Bohrgriff den Boden erreicht. Dann wird der Bohrer herausgezogen.

Mittels aufgeschweißter Muffen (Foto1) wird eine Rohrverlängerung von einem weiteren Meter an das Stahlrohr der Bohrspitze geschraubt. Nach einer weiteren Bohrung von einem Meter Tiefe werden für das Bohrgestänge im Wechsel Verlängerungsrohre von 2 und 3 m Länge verwendet.

Vor jeder Umdrehung des Bohrers zieht der dritte Brunnenbauer des Teams das gesamte Bohrgestänge mittels eines Hebels über eine Rolle oben am Galgen des Bohrturmes ca. 0,5 m heraus, um es dann fallenzulassen. Die Bohrspitze wird so jedes Mal in das Erdreich (den Sand oder Lehm des Untergrundes) getrieben. Dann führt der erste Brunnenbauer eine weitere Vierteldrehung des Bohrers aus.

Der Bohrer besteht aus einer Bohrspitze (Foto 2) von 90 -120 mm Durchmesser. Sie wird zu Beginn der Bohrung verlängert durch ein Stahlrohr von 1 m Länge, dessen Griff ebenfalls aus Stahlrohr besteht (Foto 3) und das mit dem Bohrfortschritt verlängert wird. Das eine Ende des Griffes ist durch einen Schlauch mit einer in der Grube stehenden Schlammpumpe verbunden. Mit ihrer Hilfe pumpt ein zweiter Brunnenbauer während des Bohrvorganges ständig Bohrschlämme durch das Bohrgestänge zur Bohrspitze. Die Bohrschlämme tritt an der Bohrspitze aus, wird im gebohrten Loch wieder nach oben gedrückt und durch den Kanal zurück zur Grube geleitet. Die Bohrschlämme erleichtert den Bohrvorgang, transportiert das von der Bohrspitze losgerissene Erdreich nach oben und festigt zudem die lockeren Wände des Bohrlochs (finanziell besser ausgerüstete Bohrungen verwenden Bentonit). Die Bohrschlämme muss ständig kontrolliert und gesiebt werden, um kleine Steinchen aus dem Untergrund zu entfernen, die den Bohrvorgang behindern könnten.

Die Farbe des nach oben transportierten Untergrundes ändert sich häufig und zeigt an, durch welche Schichten gebohrt wurde. Sand kann zum Beispiel je nach Lage eine sehr unterschiedliche Färbung aufweisen. Sobald die Bohrschlämme sichtlich dünner und transparenter wird und kein Wasser in die Grube nachgefüllt werden muss, ist man im Allgemeinen auf einen Aquifer, eine wasserführende Schicht gestoßen.

Fertigstellung des Brunnens

Nach Beendigung des Bohrvorganges wird das gesamte Bohrgestänge, das 20 – 40 m lang gewesen sein kann, herausgezogen und auseinandergeschraubt. Der eigentliche Brunnen wird gleich erstellt. Zuerst wird ein circa 4 m langes Rohrstück in das Bohrloch eingeführt, dessen unteres Ende gesägte Schlitze aufweist, die mit einem Filter, von der Art eines Nylongewebes, überzogen ist. Dann werden stückweise 6 m lange, an den Enden zu verklebende Brunnenrohre aus Hart-PVC in das Bohrloch geschoben.

Den Abschluss bilden das Spülen und Reinigen des Bohrloches, was etwa einen Tag dauert, die Sicherung des Brunnenrohres über dem Boden sowie ein Betonsockel, auf dem die Pumpe, im Kongo häufig eine Hand-Seilpumpe, installiert wird.

Je nach Standort und Beschaffenheit des Untergrundes dauert der gesamte Brunnenbau-Vorgang 2 – 3 Wochen.

Ein so fertiggestellter Brunnen, mit einem Brunnenrohr von 100 mm Durchmesser, und einem 20 mm PVC-Rohr für die, über ein Rad umlaufenden, Fördergummis der Pumpe, kann täglich 2.000 – 4.000 Liter Wasser abgeben und 200 – 300 Haushalte versorgen.

Rohrverlängerungen des Bohrgestänges mit aufgeschweißten Muffen

Foto 1: Rohrverlängerungen des Bohrgestänges mit aufgeschweißten Muffen

Bohrspitze

Foto 2: Bohrspitze

Bohrkopf mit Griff

Foto 3: Bohrkopf mit Griff

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