Sanierung von begehbaren Kanälen mittels - hydro

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Sanierung von begehbaren Kanälen mittels - hydro
Sanierung von begehbaren Kanälen mittels Schlauchliner
SANIERUNG VON BEGEHBAREN KANÄLEN MITTELS
SCHLAUCHLINER
Autoren:
Dipl.-Ing. Klaus Alt, Dipl.-Ing. Ralf Bosbach, Dipl.-Ing. Martin Spindler, Düsseldorf
1 ALLGEMEINES
1.1 Einführung
Das Schlauchlining ist das wohl am häufigsten ausgeführte und seit langem auf dem
Markt etablierte Auskleidungsverfahren. Es wird nunmehr seit über 30 Jahren eingesetzt, um schadhafte Kanäle zu sanieren. Im Gegensatz zur alltäglichen Sanierung im
nichtbegehbaren Bereich ist die Sanierung von begehbaren Kanälen mittels Schlauchlinern allein schon durch die vorherrschenden Planungs- und Randbedingungen eine
besondere Herausforderung.
2 TECHNISCHE VORAUSSETZUNGEN
2.1 Schlauchlinertechniken
Beim Schlauchlining gibt es Unterschiede in verwendeten Materialien, sowohl bei den
Schläuchen als auch den eingesetzten Harzen. Zum einen wird mit Schlauchträgern
aus korrosionsbeständiger Synthesefaser – meist als „Nadelfilz“ - oder aus korrosionsbeständigem E-C-R-Glas gearbeitet.
Bei den Harzen wird zwischen ungesättigten Polyesterharzen (UP), Venylesterharzen
(VP) und Epoxidharzen (EP) unterschieden, wobei bei der Sanierung mittels Schlauchlining im begehbaren Bereich vor allem UP- bzw. VP-Harze zur Anwendung kommen.
Die Aushärtung zum fertigen „Rohr-im-Rohr“ (UP / VE) bzw. zur „verklebten“ Auskleidung (EP) wird zum einen durch die Warmhärtung mittels Heißwasser oder Dampfbeaufschlagung), zum anderen durch UV-Lichthärtung erzeugt.
2.2 Einbauverfahren
Der Einbau der Schläuche erfolgt entweder durch Inversion (Ein- bzw. Umstülpen) mittels eines hydrostatischen - oder Luft – Drucks. Bei diesem Verfahren sind bei der Sanierung Dimensionen bis DN 2000 bei einer Einbaulänge von 600 m und mehr möglich.
Die Inversion ist bei der Sanierung von begehbaren Kanälen die meist verbreitete
Technik. Hier erfolgt der Einbau unter Zuhilfenahme von Kranen, Förderbändern und
Inversionstürmen.
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Neben der Inversion findet das Einziehen unter Zuhilfenahme einer Seilwinde und anschließendem Aufstellen mit Luft- oder Wasserdruck, bei der Sanierung von begehbaren Kanälen mittels Schlauchliner, seine Anwendung. Hier sind Dimensionen bis DN
1500 und Einbaulängen bis 200 m möglich.
3 BEISPIEL 1: SANIERUNG EINES 120-JÄHRIGEN
MAUERWERKSKANALS MITTELS SYNTHESEFASERFILZES MIT
UP-HARZ-IMPRÄGNIERUNG IN KÖLN - RHEINUFERSTRASSE
3.1 Ausgangssituation und Veranlassung
In der südlichen Altstadt Kölns, in der Rheinuferstraße, musste ein 120-jähriger Tiefsammler (DN 1200 – Mauerwerkskanal) aufgrund seiner vorherrschenden Schadensbilder in einer Tiefe von 4,5 m über eine Länge von ca. 540 m saniert werden.
3.2 Problem- und Aufgabenstellung
Die Aufgabenstellung war die Verhinderung des Infiltrierens von Grundwasser sowie
des Exfiltrierens von Mischwasser. Der vorhandene Querschnitt durfte aufgrund der
Vorgaben aus der Schmutzfrachtberechnung maximal um 10 cm verringert werden.
Neben der Sanierung des Mauwerkskanals galt es, die seitlichen Kletterschächte zu
sanieren.
Der zu sanierende Tiefsammler liegt im Bereich der Rheinuferstraße, die eine der
Hauptverkehrsadern in Nord-Süd-Richtung Kölns ist. Maßgabe für die Planung war die
Aufrechterhaltung der Zweispurigkeit für den Straßenverkehr sowohl in Nord- als auch
in Südrichtung. Die unmittelbare Nähe des Rheins und die daraus resultierende Abhängigkeit des Grundwasserpegels während der Baumaßnahme stellten einen weiteren Eckpunkt für die Sanierungsplanung des in den Jahren 1885-1886 gebauten
Mischwasserkanals dar.
Der Mauerwerkskanal wies durchgängig Längsrisse sowohl im Scheitel als auch im
Sohlbereich auf. Weiterhin waren seitliche Kletterschächte durch die hohe Verkehrsbelastung beschädigt und Rohreinbindungen im Bereich der Schächte fehlerhaft. Eine
Kontrolle der Rohrbettung zeigte ein ausreichendes Bettungsmodul. Die Bausubstanz
wurde über die Entnahme von Bohrkernen ausgewertet. Hier zeigte sich, dass der
Mauerwerksklinker eine ausreichende Festigkeit aufweist, der Mörtel aber in seiner
Festigkeit zu gering ist. Auf Grundlage der vorhandenen Untersuchungsergebnisse
wurde der zu sanierende Kanal in den Altrohrzustand II eingestuft.
3.3 Erfahrungen
Aufgrund der vorherrschenden Randbedingungen sollte der Kanal mittels Schlauchlining saniert werden, und die seitlichen Kletterschächte sollten durch neue Ortbetonschächte ersetzt werden. Die Wahl des Sanierungssystems machte es notwendig, in
der Planungsphase einen entsprechenden Verkehrsplan auszuarbeiten, der die notwendigen Baustelleneinrichtungsflächen berücksichtigte. Weiterhin erfolgte die Pla-
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nung des zeitlichen Ablaufs der Sanierungsmaßnahme unter Berücksichtigung des
Hochwasserrisikos durch den Rhein.
Bei der Erneuerung der Ortbetonschächte wurden neben den geforderten betrieblichen
Belangen auch die Vorgaben des geplanten Sanierungsverfahrens berücksichtigt. Bestimmend für den zeitlichen Ablauf der Baumaßnahme war die Erstellung der Ortbetonschächte.
Die Hauptwasserhaltung konnte über Rückstau des anfallenden Mischwassers und
Überpumpen (max. 400 l/s) in den ca. 120 m entfernten Hochsammler realisiert werden. Anschlussleitungen wurden über bestehende Hochpunkte rückgestaut und wenn
notwendig, wurden auch hier Pumpen eingesetzt.
Im ersten Schritt wurden die Schachtbauwerke bis zur Fertigstellung der Ortbetonwände erstellt, die dann als Start- bzw. Zielgruben für die Sanierung mittels Schlauchlining
dienten. Die Sanierung umfasste 4 Sanierungsabschnitte von 80 – 161 m. Durch das
geringe Gefälle des bestehenden Kanals konnte sowohl in als auch gegen die Fließrichtung inversiert werden. Nach Fertigstellung des Schlauchlinings wurden die Ortbetonschächte fertig gestellt.
Der einzubauende Schlauchliner wurde mittels Schwertransport an die Baustelle geliefert und dann unter Zuhilfenahme eines Autokrans, Förderbandes und Inversionsturms
in den Kanal eingebaut. Durch den Einsatz von zwei Heizanlagen wurde der 4-lagige
Synthesefaserfilz mit einseitiger Folienbeschichtung mit UP-Harzimprägnierung mit
einer statischen Wandstärke von 21 mm ausgehärtet.
Die Anbindung im Bereich der Schächte erfolgte über den Einsatz von Innendichtmanschetten (EPDM). Die Anschlüsse im Kanal wurden über Hutprofile angebunden.
3.4 Schlussbetrachtung
Die Sanierung des Tiefsammlers DN 1200 erfolgte in den Monaten April – Juli 2006.
Neben dem Neubau der seitlichen Kletterschächte wurden insgesamt ca. 540 m über
4 Abschnitte saniert. Die Kosten des Schlauchliners betrugen ca. 770 € / m. Der Zeitbedarf für die Sanierung des Kanals mittels Schlauchlining betrug ca. 1 Woche / Abschnitt.
4 BEISPIEL 2: SANIERUNG EINES DN 1000 BETONKANALS
MITTELS GFK-SCHLAUCHLINER-VERFAHRENS IN RHEINBERG
– SCHLOSSSTRASSE
4.1 Ausgangssituation
In der Stadt Rheinberg galt es, einen durch Risse beschädigten Betonkanal DN 1000
auf einer Stecke von ca. 300 m zu sanieren. Die Sanierungsstrecke bestand aus
6 Haltungen. Zugang zu den einzelnen Sanierungsstrecken war über die bestehenden
Mauerwerksschächte gewährleistet.
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4.2 Erfahrungen
Die Sanierung des Betonkanals erfolgte über das GFK-Schlauchliner-Verfahren. Während der Sanierung wurde die notwendige Wasserhaltung über Pumpen in den benachbarten Kanal gewährleistet. Das Einziehen des werkseitig gelieferten Schlauches
erfolgte mit Hilfe eines Förderbandes und einer Seilwinde. Um den Schlauch vor Beschädigung zu schützen, wurde vorab eine Gleitfolie eingezogen. Durch eine Faltung
der Schläuche auf dem Förderband konnte auf das Ausbauen der Schachtringe verzichtet werden. Der über Druckluft aufgestellte Schlauch mit einer Wandstärke von 8,4
mm wurde nach dem Einziehen mittels UV-Lichthärtung ausgehärtet. Nach entsprechender Entfernung der Innenfolie wurden die Hausanschlüsse wieder aufgefräst und
in Handarbeit durch Verwendung eines EP-Harzes angebunden. Die Sanierung des
Betonkanals konnte innerhalb von 7 Tagen durchgeführt werden.
4.3 Schlussbetrachtung
Der Betonkanal wurde auf einer Strecke von ca. 300 m mittels GFK-SchlauchlinerVerfahren saniert. Die Kosten des Schlauchliners betrugen ca. 395 € / m. Durch die
Wahl des Sanierungsverfahrens und der daraus resultierenden Randbedingungen
(Nutzung der bestehenden Schächte, kurze Aushärtungszeiten durch UV-Lichthärtung)
konnte die Baumaßnahme innerhalb von 7 Tagen abgeschlossen werden.
5 VERFAHREN FÜR DIE ANBINDUNG VON SCHÄCHTEN UND
ANSCHLÜSSEN
5.1 Schachtanbindung mittels GFK-Kragen
Der Anschluss des Inliners an vorhandene Einstiegsschächte (Schachtanbindung) erfolgt in der Regel durch kantenschützende, korrosionsfeste Stahlwinkel oder durch
einen Kragen, z.B. aus GFK, der an der Stirnseite des einmündenden Kanals mit nichtrostenden Schrauben und Dübeln befestigt wird. Der Kontaktbereich zwischen Inliner
bzw. Preliner und Kanalinnenwand wird grundsätzlich mit Ringen aus dauerbeständigem Quellgummiband gegen Hinterläufigkeit abgedichtet.
5.2 Schachtanbindung mittels Innendichtmanschette (EPDM)
Als Alternative zur „klassischen“ Anbindung mittels GFK-Kragen kann die Schachtanbindung auch über eine Innendichtmanschette (EPDM) ausgeführt werden. Die Innendichtmanschetten können sowohl in Kreis- als auch in Eiprofilen eingesetzt werden.
Der Inliner wird hier im Schachtbereich entsprechend gekürzt. Die Manschette wird im
Übergangsbereich zwischen Inliner und Schacht angelegt und über Edelstahlspannbänder in der Lage fixiert.
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5.3 Anbindung von Anschlüssen mittels Hutprofil
Die Anbindung von Anschlüssen innerhalb des sanierten Kanals erfolgt nach dem Öffnen über eine Fräse über hutförmige Anschlussmanschetten, die im Anschlussbereich
eingebaut werden und über entsprechende Handlaminate mit dem Schlauchliner verbunden werden.
6 QUALITÄTSSICHERUNG
Da es sich beim Schlauchlining im begehbaren Bereich zumeist um werksseitig vorbereitete Materialien handelt, mit denen auf der Baustelle das Endprodukt hergestellt
wird, muss im besonderen Maße auf die Qualitätssicherung geachtet werden.
6.1 Zulassungsvoraussetzungen
Zur Sicherung der Qualität ist es sinnvoll, noch vor Beginn der eigentlichen Sanierungsmaßnahme im Rahmen der Ausschreibung Zulassungsvoraussetzungen festzulegen. Die ausführenden Firmen sollen neben ihrer Fachkunde auch die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit (Zertifizierung DIN EN ISO 9000 ff., Fachbetrieb nach WHG
§19 I, Gütezeichen RAL-GZ 961 Gruppe S) nachweisen. Weiterhin sollte das angewandte Verfahren über Referenzen, Zulassungen (Verfahrenshandbuch, DiBTZulassung, Referenzlisten, Baustellendokumentation) nachgewiesen werden, sowie die
ausführende Firma über entsprechende Mitarbeiterqualifikationen verfügen. Besonders
bei den verwendeten Materialien ist darauf zu achten, dass vorab die Materialpüfergebnisse aus Eignungs- und Erstprüfungen bzw. Eigen- und Fremdüberwachung zur
Tragfähigkeit, Dichtheit, Beständigkeit und Umweltverträglichkeit (z.B. Trägermaterial,
Verstärkungen, Härtungssystem, Folien, Festlegung der Harzgruppe, Zulassung der
Füllstoffe und Folien usw.) vorliegen.
6.2 Ablauforganisation Baumaßnahme
Neben den Zulassungsvoraussetzungen ist ein besonderes Augenmerk auf die Ablauforganisation der Baumaßnahme zu richten. Im Rahmen der Arbeitsvorbereitung
sollte der zuständige Bauleiter (Einweisungsprotokoll) vorab genannt werden. Weiterhin müssen vor Beginn der Baumaßnahme die notwendigen Genehmigungen (Verkehrssicherung, Wasserhaltung usw.) eingeholt werden. Der Auftragnehmer muss die
zu renovierenden Haltungen und Schächte vorab inspizieren und kalibrieren. Neben
dem statischen Nachweis (Statik, Randbedingungen beachten, Angabe zu Sollwerten
der Materialwerte) ist vorab auch ein entsprechender Baustellensicherungs- und Zeitplan (Baustelleneinrichtungsplan, Festlegung der Probeentnahmestellen) einzureichen.
Die Installation des Liners erfordert eine Baustellenfreigabe nach erfolgter Reinigung,
Inspektion, sowie Baustellendokumentation (Imprägnierberichte, Transportprotokolle,
Dokumentation der Prozessparameter, Einmessung und Öffnung der Anschlüsse - Vorflutsicherung).
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6.3 Sicherstellung der Renovierungsziele
Zur Überprüfung der Qualität des eingebauten Liners findet nach dem Einbau eine
Prüfung auf Dichtigkeit (haltungsweise Dichtigkeitsprüfung – DIN EN 1610, optische
Prüfung – TV Befahrung) statt. Weiterhin werden die entnommenen Materialproben
durch entsprechende Prüflabore im Rahmen der Eigen- und Fremdüberwachung auf
Dichtigkeit, Tragfähigkeit, Aushärtung und Beständigkeit geprüft.
7 FAZIT
Das Schlauchlining ist das meist etablierte Auskleidungsverfahren auf dem Sanierungsmarkt. Neben der üblichen Sanierung mittels Schlauchlining in nichtbegehbaren
Kanälen ergeben sich in begehbaren Kanälen deutlich umfangreichere bzw. komplexere Randbedingungen, wie z.B. Wasserhaltung, Verkehr, Statik usw.
An den aufgeführten Projektbeispielen wird deutlich, dass es keine Standardlösungen
für die Sanierung von begehbaren Kanälen mittels Schlauchlining gibt. Wichtig ist, die
Randbedingungen in der Vor- und Entwurfsplanung so zu werten, dass nach Fertigstellung der Sanierungsmaßnahme eine dauerhafte Lösung umgesetzt wird. Die technischen Grenzen und Einsatzmöglichkeiten des Schlauchliningverfahrens in begehbaren
Kanälen sind noch nicht erreicht, wobei oftmals wirtschaftliche Aspekte die technischen Möglichkeiten im Bereich des Schlauchlinings in begehbaren Kanälen ausschließen.
Da es sich bei Schlauchlining in begehbaren Kanälen zumeist um werksseitig vorbereitete Materialien handelt, mit denen auf der Baustelle das Endprodukt hergestellt wird,
muss im besonderen Maße auf die Qualitätssicherung geachtet werden. Diese umfasst
neben den Zulassungsvoraussetzungen des Unternehmens, Verfahrens und Materials
auch die entsprechende Ablauforganisation der Baumaßnahme. Die Qualitätssicherung wird durch die Sicherstellung von Renovierungszielen im Rahmen von Qualitätsprüfungen vervollständigt.
Anschrift des Verfassers
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