Sanierung von Abwasser-Schächten

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Sanierung von Abwasser-Schächten
Handlungsbedarf, Sanierungstechniken und Qualitätssicherung (RSV-Merkblatt als Arbeitshilfe)
Dipl.-Ing. Ulrich Winkler, Lage

Bestandteil des öffentlichen Abwasser-Kanalisationsnetzes in Deutschland sind Kontrollschächte. Da die Schächte
ebenso wie die Kanäle Alterung und nutzungsbedingtem Verschleiß unterliegen, stellt sich auch bei ihnen die technische, ökonomische und organisatorische Herausforderung der regelmäßigen Zustands- und Funktionsüberwachung und gegebenenfalls einer Sanierung: Eine Aufgabe, für die es ein breites, kontinuierlich weiter wachsendes Spektrum technischer Lösungen gibt. Damit aber die Sanierung der Schächte grundsätzlich auf höchst möglichem Qualitätsniveau stattfindet, ist die konsequente Anwendung der anerkannten Regeln der Technik durch qualifizierte Unternehmen zwingend erforderlich. Den technologischen Status Quo dokumentiert das Merkblatt 6.2. des RSV Rohrleitungssanierungsverbandes e.V. zur Schachtsanierung.

Abwasser-Schächte als Problem:
Der Handlungsbedarf Kommunale Abwasserkanalisationssysteme in Deutschland sind inzwischen (Stand 2009) auf einen Gesamtbestand von über 561.681 km angewachsen [1]. Vom gesamten öffentlichen Infrastrukturbestand sind rd. 17 % kurz- bis mittelfristig sanierungsbedürftig [2]. Nicht zu vergessen ist jedoch, dass zu den Kanälen ein Bestand an Schachtbauwerken gehört, der dem gleichen Alters- und Nutzungsbedingten Verfall unterworfen ist. 2009 waren es etwa 13,5 Mio. Schächte im öffentlichen Raum. Schon 2004 waren rd. 31 % der Schächte älter als 50 Jahre [3, 4]. 

Wenn man berücksichtigt, dass diese Bauwerke, die fast ausnahmslos gemauert bzw. aus Betonringen zusammengefügtsind (also aus unelastischen Werkstoffen bestehen), vertikal in die Verkehrsflächen münden und den ununterbrochenen Lasten des Verkehrs viel direkter ausgesetzt sind als die meist metertief im Bodenhorizontal verlaufenden Leitungen, dann ist es plausibel anzunehmen, dass auch hier ein dringendes Instandhaltungsproblem auf seine Lösung wartet. Die vorliegenden Zahlen bestätigen diese Vermutung:
Die mittlere Schadensrate aller Schachtbauwerke, bezogen auf die Schadensrate verschiedener Kommunen, lag 2004 bei 30 % [5]. Hochgerechnet auf den Bestand von 2009 wäre dies ein Sanierungsbedarf von rd. 4 Mio. Schächten im öffentlichen Raum. Zum öffentlichen Bestand kommt der auf privaten Liegenschaften, der jedoch statistisch schwer fassbar ist. 2013 gab es allein 15,3 Mio. Einfamilienhaus-Grundstücke in Deutschland [6], die, je nach Entwässerungssystem, mindestens einen, fallweise auch zwei Schächte haben müssen. Hinzu kommen Wohnungsbau-Liegenschaften sowie die Abwasseranlagen von Industrie, Gewerbe und Handel. Eine Bestandsschätzung von 25 bis 30 Mio. Abwasserschächten in Grundstücksentwässerungssystemen dürfte also realistisch bis eher konservativ sein.

Trotz erheblicher Defektraten werden in der Praxis die Schächte nicht immer mit der gleichen Konsequenz behandelt wie die Kanalnetze, zu denen sie gehören. Das ist insofern fatal, als die Sanierung der Kanäle oft die Probleme Richtung Schacht verlagert. Wenn das Grundwasser steigt und zu intensiveren Infiltrationen am Schacht führt, ist ohne Schachtsanierung bei der Fremdwasserbekämpfung nicht viel (bis schlimmstenfalls nichts) gewonnen.
Bei den tatsächlich ermittelten Schadensarten in öffentlichen Abwasserschächten liegen lt. DWA [7] Schäden an Abdeckungen und Rahmen mit 37 % vorn. Es folgen Schäden an der Steighilfe mit 19 %;
Undichtigkeiten, Rissbildung und defekte Anschlüsse machen zusammen 30 % aller Schäden aus. Zu den 14 % anderen Schäden gehören auch Oberflächenschäden. Die Erhebung von Stein & Partner in 2004 auf der Basis von 62 Netzbetreibern [8] sieht die schadhaften Steighilfen mit 29 % vorn, gefolgt von Schäden an Abdeckungen, Rahmen (20 %) und Undichtigkeiten (18 %). Bedenklich ist vor allem der in beiden Fällen hohe Anteil von Undichtigkeiten. Schächte haben somit nicht unerheblich Anteil an den zentralen Risiken defekter Abwassersysteme: Exfiltration von Abwasser und Infiltration von Grundwasser. Die Sanierung von Schachtbauwerken steht in ihrer Dringlichkeit der Sanierung der Kanäle selbst in nichts nach. 
Sanierungstechnologie:
Ein weites Feld Das jeweils zur Schadensbehebung eingesetzte Verfahren hängt natürlich maßgeblich vom festgestellten, fallweise durchaus komplexen Schadensbild ab. Prinzipiell trifft man bei Schächten die gleiche Unterscheidung nach punktuellen Reparaturen, umfassenden Renovierungsmaßnahmen und der grundlegenden Erneuerung des gesamten Bauwerks durch Ersatz in offener Bauweise, wie bei der Instandsetzung von Kanälen (Nach DIN EN 752). 

GESAMTER FACHBEITRAG ALS DATEI IM ANHANG

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Kanalsanierung unter Terminal 1 des Frankfurter Flughafens

Einzug des GFK-Schlauchliners in der Fahrstraße unter Terminal 1

Kanalsanierung - im Untergrund? Das ist eigentlich eine Banalität. Dass jedoch Kanalsanierung "im Untergrund des Untergrundes" durchaus eine neue Qualität hat, erlebten die Experten der Swietelsky-Faber GmbH Kanalsanierung zu Jahresbeginn 2016 auf bzw. unter dem Frankfurter Flughafen. Dort baute das Unternehmen im Auftrag des Flughafenbetreibers FRAPORT unter anderem einige Kilometer Nadelfilz-Schlauchliner DN 100 - 200 und Glasfaser-Schlauchliner bis DN 500 in die Entwässerungsleitungen unter dem Kellergeschoß von Terminal 1 ein - in solcher Örtlichkeit durchaus eine Herausforderung. In einem weiteren Bauabschnitt kamen mehrere Kilometer DN 200 – 1000 lichthärtende GFK-Liner in Kanäle auf dem Vorfeld des Airport zum Einsatz.


 

Nach der bundesweit geltenden Rechtslage des Wasserhaushaltsgesetzes sind auch die Abwassernetze privater Liegenschaften systematisch zu inspizieren (§ 54 WHG) und im Falle von Baumängeln zu sanieren (§ 55 WHG). Das gilt auch und nicht zuletzt für Flughäfen mit ihren speziellen Abwässern. Bei der FRAPORT AG; dem Betreiber des Frankfurter Airports, nimmt man diese Verpflichtung sehr ernst und kommt ihr daher konsequent nach. Nach einer flächendeckenden Inspektion der Abwasserleitungen unter Terminals, Vor- und Rollfeldern, ist 2014die Sanierung aller Anlagen angelaufen, die zuvor als schadhaft identifiziert wurden. Ein Arbeitsschwerpunkt des ersten Quartals waren die Entwässerungskanäle und -Schächte unterhalb von Terminal 1, genau gesagt: Unterhalb des Kellers von Terminal 1. Denn der Hauptterminal des Flughafens für den internationalen Luftverkehr ist vollflächig unterkellert. Über dieses Kellergeschoß werden alle Geschäfte und Gastronomiebetriebe der zum Terminal gehörenden Shopping-Zone beliefert und entsorgt. Unter dem Terminal gibt es einfür Fahrzeuge bis 3 m Höhe zugängliches Straßennetz.

Der über einen halben Kilometer langen Versorgungstunnel-Hauptachse und ihren diversen Seitensträngen folgen, wie bei einem oberirdischen Straßennetz, die Abwasserkanäle. Unter den Decken der Servicestraßen-Tunnel verläuft die sonstige Versorgungs-Infrastruktur des darüber liegenden Terminals, von Strom- und Datenkabeln bis hin zu  Be- und Entlüftungsrohren. Das bedeutet: Oberhalb der Fahrzeughöhe von 3 mgibt es keinen Bewegungsspielraum mehr - auch nicht für Kanalsanierungsarbeiten und -fahrzeuge. Für das Konzept zur Sanierung der Kanäle des Terminal-Kellers hatte diese beengte Örtlichkeit zwei wichtige Konsequenzen: 

- An eine offene Erneuerung der Rohre war erst gar nicht zu denken. Dies wäre mit einem exorbitanten Arbeits- und Kostenaufwand verbunden gewesen und hätte die Versorgung des Terminals Monate lang lahm gelegt.

- Es konnten nur solche grabenlosen Sanierungsverfahren in Betracht gezogen werden, die sich durch ein Minimum an Equipment, maximale Mobilität vor Ort und kürzest mögliche Einbauzeiten auszeichnen.

Vor diesem Hintergrund bekam letztendlich die Swietelsky-Faber GmbH Kanalsanierung den Auftrag zur Sanierung der FRAPORT-Kanäle. Nicht unwichtig war dabei, dass sich Swietelsky-Faber in der Vergangenheit gerade bei der Sanierung von Flughafen-Abwassersystemen einen Ruf als leistungsstarker und kreativer Problemlöser mit exzellenten organisatorischen Fähigkeiten erworben hat. Letzteres ist bei Sanierungsarbeiten auf Flughäfen oft erfolgsentscheidend, denn es gibt kaum schwieriger zu managende Bauprojekte als diese: Das beinhaltet ein vom Airport-Betreiber (im strengen Wortsinne!) "minutiös" vorgegebenes Bautiming sowie Sicherheits-Vorschriften, die im Tiefbau konkurrenzlos sind.

Im FRAPORT-Keller sah das konkret so aus, dass hier exakt ab 16:00 Uhr und bis 04:00 Uhr morgens gearbeitet werden durfte; in der restliche Zeit waren die Servicestraßen frei von Sanierungstechnik zu halten. Der Zugang zu der unterirdische Baustelle war wiederum ein in höchstem Maße reglementierter und kontrollierter Vorgang; für jedes Fahrzeug und jeden Mitarbeiter waren nicht übertragbare Ausweise erforderlich - und zwar für unterschiedliche Baubereiche jeweils separate.

Zur Sanierung kamen in Nennweiten ab DN 250 mit UV-Licht ausgehärtete UV-Schlauchliner zum Einsatz. Die Lichthärtungstechnologie erfüllt mustergültig die vorgenannten Vorgaben (minimierte Ausrüstung, Bauabwicklung in sehr knapp bemessenen Zeitfenstern) und bietet angesichts des hoch belastbaren Werkstoffs GFK eine nachhaltige Sanierungswirkung. In den Seitensträngen mit Leitungen einer Dimension < DN 200 griff man auf Nadelfilzliner zurück, die per Drucktrommel pneumatisch inversiert und durch Heißluftzirkulation ausgehärtet wurden. Bei dieser Verfahrensvariante kann auf den Einsatz von Fahrzeugen gänzlich verzichtet werden, was in den Seitensträngen der Logistik-Unterwelt von Terminal 1 besonders vorteilhaft war.

Der Haupteinsatz im Keller des Terminal 1 begann am Abend des 07.02.2016 die Sanierung des Abwasser-Hauptsammlers unter der zentralen Versorgungsstraße. Hier wurden über die Gesamtstrecke von rund ½ Kilometer GFK-Liner der Dimensionen DN 300 und DN 500 eingebaut - an sich ein Routine-Job für die erfahrenen Sanierer, wäre da nicht das besondere Umfeld gewesen. Schon die erforderlichen Vorarbeiten hatten es in sich, insbesondere die Wasserhaltung, die notwendig war, um die Sanierungsstrecke trocken zu legen und dennoch den Abwasserbetrieb in der Shopping-Zone darüber sicher zu stellen. Dazu wurde eine Bypass Leitung aus SML Stahl DN 300 an der Betonwand der unterirdischen Straße installiert. Diese Konstruktion war, wie auch diverse einmündende Seitenstränge der Wasserhaltung, nur realisierbar, indem mehrere Betonwände per Kernbohrung geöffnet wurden, und zog mehrtägige Vorarbeiten nach sich, einschließlich des Aufbaus leistungsstarker Pumpen zum Abwassertransport.

Die Zugänglichkeit zur sanierungsbedürftigen Leitung schuf man durch bedarfsgerecht gesetzte Montageöffnungen (insgesamt wurden im Kellerbereich rund 200 solcher Zugänge geschaffen!) über die auch die Schlauchliner eingezogen bzw. inversiert wurden.Im Falle der Hauptleitung zog man insgesamt 9 GFK-Liner per Winde ein und stellte sie durch Luftdruck jeweils formschlüssig im Kanal auf. Schließlich wurden die Liner ausgehärtet, indem man eine UV-Einheit in gleichmäßiger Geschwindigkeit hindurch zog - eine konkurrenzlos schnelle Vorgehensweise, die auch in allen Sanierungsabschnitten zum gewünschten hochwertigen Ergebnis führte. In mehreren Leitungen kamen, alternativ zu den Schlauchlinern, GFK-Kurzliner zur Reparatur punktueller Defekte zum Einbau - insgesamt rund 350 Stück. Da natürlich nach dem Schlauchlining auch die Verbindung zu den Anschlussleitungen wieder hergestellt werden mussten, waren alles in allem rund 300 Stutzen per Roboter auf zu fräsen und durch Hutprofil-Auskleidungen einzubinden. Zu einem lückenlosen Sanierungs-Vollprogramm abgerundet wurde all dies durch die Beschichtung von etwa 1000 Quadratmetern Schachtwänden.

Der gesamte Bauabschnitt "Keller Terminal 1" aller notwendige Vor-, Neben- und Nacharbeiten dauerte Mitte April noch an. Für die Sanierungsteams von Swietelsky-Faber bedeutet das nun aber keineswegs wochenlange Arbeit im Untergeschoss. Denn teilweise zeitgleich zum Keller-Projekt läuftein weitererBauabschnitt auf dem Flughafen-Vorfeld: Dortwerdennach und nacheinige Kilometer GFK-Liner in Nennweiten von DN 200 bis DN 1000 eingebaut.