Kanalerneuerung
mit Fertigteil-Trockenwetterrinnen
Trockenwetterrinnen aus Hochleistungs-Stahlbetonfertigteilen haben viele Vorteile. Beim Einbau in vorhandene und neu zu verlegende Kanäle sind sie mit durchgängig hoher Qualität und Maßgenauigkeit aber auch in Punkto Wirtschaftlichkeit eine wertvolle Alternative. Das soll an einem aktuellen Beispiel aus Düsseldorf erläutert werden.
Von Dipl.-Ing. Jürgen Rolf Braun und Dipl.-Ing. Ralph Grillmeier, Düsseldorf
Die Landeshauptstadt Düsseldorf stellt kontinuierlich erhebliche Mittel für die Instandsetzung und Erneuerung ihres 1 550 km umfassenden Kanalnetzes bereit, um jährlich allein rd. 10 km zu sanieren bzw. neu zu bauen. Bei allen diesen Maßnahmen steht die Dauerhaftigkeit bei selbst extrem aggressiver Abwasserbelastung durch hohe Qualität von Material und Ausführung an oberster Stelle. Sie ist oft nur durch gemeinsam erarbeitete Innovationen realisierbar. Heute verfügt die Stadt über eine Anschlussdichte von 99%. Das ist ein beachtliches Ergebnis, wenn man bedenkt, dass jährlich etwa 75 Milliarden Liter Abwasser durch ein weit verzweigtes Kanalisationsnetz in die bestehenden beiden Großklärwerke geleitet werden.
Im Düsseldorfer Süden im Stadtgebiet Holthausen galt es, zwei beschädigte Mischwasserkanäle der Nennweiten DN 350 sowie WN/HN 600/900 (Ei-Profil), welche zudem hydraulisch überlastet waren, durch einen neuen Mischwasserkanal DN 1400 zu ersetzen und in optimierter Trasse auf einer Länge von 235 m zu verlegen. Im Rahmen der Bauausführung waren teils auf engstem Raum zudem auf einer Strecke von insgesamt ca. 140 m Zulaufkanäle und Grundstücksentwässerungsleitungen (Nennweiten DN 150 bis WN/HN 900/1350) an den neuen Mischwassersammler anzuschließen.
Bei der Henkelstraße handelt es sich um eine Straße mit einem teils hohen Verkehrsaufkommen. Neben der üblichen Verkehrsdichte infolge von privatem Verkehr, Anliegerverkehr und öffentlichem Personennahverkehr wird die Straße insbesondere zu den Stoßzeiten zusätzlich durch Werktätige der „Henkel-Werke“ in beide Fahrtrichtungen stark frequentiert. Der Fahrbahnraum wird beidseitig durch teils dichten Baumbestand zusätzlich eingeengt.
Hochleistungs-Stahlbetonrohr mit Trockenwetterrinne
Für die Planung und Ausführung der Baumaßnahme galt es zu berücksichtigen, dass der vorliegende, zu erneuernde Abschnitt der Henkelstraße gemäß den Auflagen der Genehmigungsbehörde für Rettungsfahrzeuge der Polizei und der Feuerwehr dauerhaft in verkehrlicher Hinsicht aufrecht zu erhalten war.
Erschwernisse in der Bauausführung waren zusätzlich dadurch zu erwarten, dass die Bauarbeiten teils innerhalb der Schutzstreifen sehr sensibler Gashochdruck-Versorgungsleitungen auszuführen waren.
Aufgrund der standortspezifischen Besonderheiten und den damit verbundenen Erschwernissen sahen die Planungen daher nach umfangreichen Abstimmungen mit allen Beteiligten vor, die Kanäle größtenteils in geschlossener Bauweise im Rohrvortriebsverfahren zu ersetzen.
Zur Sicherstellung der erforderlichen Schleppspannungen bei Trockenwetterabfluss war der Mischwassersammler gemäß hydraulischer Berechnungen mit einer nachträglich eingebrachten Trockenwetterrinne auszustatten.
Das in enger Zusammenarbeit zwischen Bauherrn, Planern und Ausschreibenden erarbeitete Konzept basiert auf der sorgfältigen Abstimmung eines kompletten Kanalsystems aus Stahlbetonfertigteilen (CR-System), bestehend aus:
- Hochleistungs-Stahlbeton-Vortriebsrohren DN 1400/DA1720 mit Epoxxidharz-Polymerbeton-Rohrenden für den Rohrvortrieb, um Spitzendrücke und Kantenpressungen auszugleichen, sowie Imprägnierung der Rohrinnenflächen mit Epoxidharz
- Dywidag-Schächten System Opdatur,
- Hochleistungs-Stahlbeton-Trockenwetterrinnen (TWR) DN 1400 mit Neigung 1:1 und Imprägnierung aus Epoxidharz
Rohrvortrieb mit offenem Schild spart Raum und Zeit
Das für das Auffahren des neuen Kanals gewählte Vortriebsverfahren mit offenem Haubenschild in Kombination mit dem dazugehörigen Spezialbagger für das Lösen des Bodens und das Beschicken des Förderbandes ermöglichte einen zügigen Baufortschritt mit arbeitstäglichen Vortriebsleistungen von bis zu 21 m. Die vertraglich einzuhaltenden, maximalen Lage- und Höhen-Abweichungen, die fortlaufend im Zuge der Vortriebsarbeiten mittels Laser und elektronischer Schlauchwasserwaage gemessen und aufgezeichnet wurden, konnten problemlos eingehalten werden. Ein wesentlicher Vorteil des Vortriebs mit offenem Haubenschild ist nicht nur der geringe Platzbedarf. Vielmehr ermöglicht das Vortriebsverfahren durch schnelle Zugänglichkeit eine leichte Beseitigung unerwartet sowie erwartet auftretender Hindernisse (wie z.B. Wurzelreste, alte Fundamente, Abwasserleitungen, Stahlteile usw.).
Maßgenaue Fertigteil-Trockenwetterrinnen erfüllen wichtige Umwelt- und Kostenkriterien
Trockenwetterrinnen sollten immer dann eingesetzt werden, wenn geringe Trockenwetterabflüsse vorliegen bzw. sich Fließgeschwindigkeiten im Trockenwetterfall über das hydraulisch zumutbare Maß verringern. Dann besteht die Gefahr von biogener Schwefelsäure-Korrosion infolge herabgesetzter Schleppspannungen. Nach Einsatz von Fertigteil-Trockenwetterrinnen erhöht sich die Fließgeschwindigkeit wieder, die Verweildauer des Abwassers reduziert sich und die Dauerhaftigkeit des Systems bleibt somit erhalten.
Das setzt jedoch eine glatte, passgenaue und gleichmäßig dichte Oberfläche der Rinnenausbildung voraus. Die bisher meist händische Herstellung solcher Rinnen vor Ort führte oft nicht zu der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit, denn raue Oberflächen bremsen den zügigen Wasserfluss, führen somit zur Unterschreitung der erforderlichen Schleppspannungen und können durch Bildung biogener Schwefelsäurekorrosion das Betongefüge gefährden bzw. zerstören.
Bei einem hochwertigen Kanalsystem sollte die Trockenwetterrinne nicht das schwächste Glied in der Kette sein. In Düsseldorf hatte man deshalb bewusst neben den Rohren und Schächten auch diese, im individuellen Rüttelverfahren hergestellten und in Stahlschalungen erhärteten Fertigteilrinnen gewählt und damit eine hohe Gefügedichte, d.h. eine sehr geringe Wassereindringtiefe erzielt.
Ein nicht unwesentlicher Aspekt ist das nachträgliche Justieren in Höhe und Lage zum Ausgleichen von Gefälledifferenzen -bedingt durch Vortriebsabweichungen- sowie die Gelenkigkeit in der Fuge.
Der Einbau der Trockenwetterrinnen
Mit Beendigung der Rohrvortriebsarbeiten erfolgte die Vermessung der verlegten Vortriebsstrecken an jedem Rohrstoß für die Konstruktion des Schienengestells, das -als provisorisches Auflager- die Fertigteile aufnimmt. Die Schienenlänge wurde auf die jeweiligen Rohrlängen abgestimmt, das Stahlgestell vor dem Einbau höhen- und lagegerecht justiert. Die einzelnen Fertigteile wurden vom Hebegerät auf den Profilen des Stahlgestells abgesetzt und mithilfe einer Seilwinde in den Rohrstrang DN 1400 eingezogen. Die durchschnittliche Tagesleistung betrug ca. 80 m, in Spitzenzeiten bis 100 m.
Zwischen den Fertigteilen (in den Stoßfugen) wurden Dichtungen aus Elastomer eingesetzt. Ein weiterer Schritt war die komplette Verdämmung des Ringraumes zwischen Unterseite Trockenwetterrinne und Rohrsohle , so dass die Fertigteile sich flächig und gleichmäßig im Rohr „betteten“. Abschließend wurde die Längsfuge zwischen Rohr und Oberkante Fertigteil mit abwasserbeständigem und schwindfreiem Kunstharzmörtel abgedichtet.
Der Einsatz der Fertigteil-Trockenwetterrinnen führt im Vergleich zur konventionellen Herstellung vor Ort zu einer nicht unerheblichen Reduzierung der Bauzeit und somit zu einer zeitlich deutlich geringeren Beeinträchtigung der im Umfeld der Baumaßnahme betroffenen Anwohner und Betriebe.
Die Realisierung der Bauaufgabe erwies sich als verkehrstechnisch günstigste, bautechnisch schnellste und wirtschaftlichste Variante. Erstmalig gelangten in Düsseldorf vorgefertigte Fertigteil-Trockenwetterrinnen zum Einsatz.
Die Gesamtbaumaßnahme wird -zur Zufriedenheit des Bauherrn- termingerecht fertig gestellt.