langlebige leitungen schaffen

ALLGEMEINE BAUZEITUNG FREITAG, 8 . SEPTEMBER 2017 NR. 36 27ROHR- UND LEITUNGSBAU

Während und nach dem Rohr-einbau muss das Tragwerksys-tem Rohr/Boden vorhandeneBelastungen mit ausreichenderSicherheit aufnehmen können.Dieses Tragwerksystem istdurch den Planer vorzugeben.Die zugehörigen Randbedin-gungen der Maßnahme, dieEinfluss auf das Tragwerksys-tem haben, sind im sogenann-ten Objektfragebogen zu defi-nieren. Auf Basis dieser Vorga-ben wird vom Rohrherstellerdie Rohrstatik erstellt.

Bad Honnef (ABZ). – Der vorliegendeBeitrag behandelt das Zusammenwirkenvon Bettung, Bauteil und Verfüllung alsGrundlage für die Stand- und Betriebssi-cherheit von Rohrleitungen.

Nachdem in Teil 1 des Beitrages derEinfluss aus Bodenart, Verkehrslast, Über-schüttung und Rohrwerkstoff beschrie-ben wurde, werden in Teil 2 Überschüt-tungs- und Einbaubedingungen definiertsowie der Einfluss des Grabenverbausbeschrieben.

Häufig wird in der Praxis dem Unter-nehmer einerseits ein bestimmtes Rohrvorgegeben und andererseits freigestellt,welchen Baugrubenverbau er einsetzt.Da die Rohrbelastung durch die Art desBaugrubenverbaus maßgeblich beein-flusst wird, ist die berechnete Rohrstatikunter Umständen hinfällig. Daher siehtdas Regelwerk vor, dass der Verbau vomPlaner vorzugeben ist (VOB Teil C: DIN18303:2016-09).

Neben dem Grabenverbau sind fol-gende Faktoren für die Rohrbelastung be-deutsam: – Grabenbreite und -tiefe (ggf. zu beach-

ten: Differenz zwischen Planung undAusführung).

– Grabenform.– Art der Entfernung des Grabenverbaus.– Verdichtungsgrad in Leitungszone und

Hauptverfüllung.– Rohrbettung und Grabensohle.– Baustellenverkehr und zeitweise Be-

lastung.– Bodenart, Bodenkennwerte und Be-

schaffenheit.– Grundwasserstand.– weitere Rohrleitungen im Graben.

Zum Nachweis des Tragwerksystemsist folgende Vorgehensweise vorgesehen(DWA A-139, Abschnitt 4.2):– Der Auftraggeber/Planer gibt das Trag-

werksystem vor.– Die Lastannahmen müssen bekannt

sein. Hierzu gehören u. a. Art undWeise der Baugrubenausbildung, desVerbaues, der Bettungsschichten, derSeitenverfüllung, der Abdeckung, derBauzustände. Diese müssen in einenObjekt-Fragebogen, z. B. nach Arbeits-blatt ATV-DVWK-A 127, eingetragenwerden.

– Die Grabenbreite muss mindestensentsprechend der Tabellen 1 bzw. 2der DIN EN 1610 festgelegt und derstatische Nachweis nach ArbeitsblattATV-DVWK-A 127 geführt werden.

– Die Freigabe erfolgt durch den Bau-herren oder einen von ihm Beauftrag-

ten, ggf. unter Beteiligung der Fach-planer.Hinzu kommt: Bei Änderungen müs-

sen deren Auswirkungen auf das Trag-verhalten überprüft werden und die Last-annahmen gegebenenfalls an die geän-derten Bedingungen angepasst werden.

Die Überschüttungsbedingungen be-rücksichtigen die Grabenverfüllung ober-halb der Leitungszone und sind im We-sentlichen vom gewählten Grabenverbauabhängig. Die Wahl der Überschüttungs-bedingung ist maßgebend für die Rohr-statik. Deshalb ist sicherzustellen, dassdiese mit den Randbedingungen vor Ortübereinstimmt. Es werden vier Überschüt-tungsbedingungen unterschieden:– A1: Lagenweise gegen den gewachse-

nen Boden verdichtete Grabenverfül-lung (ohne Nachweis des Verdich-tungsgrades); gilt auch für Trägerbohl-wände (Berliner Verbau).

– A2: Senkrechter Verbau des Rohrgra-bens mit Kanaldielen, die erst nach

dem Verfüllen gezogen werden. Ver-bauplatten oder -geräte, die bei derVerfüllung des Grabens schrittweiseentfernt werden. Unverdichtete Gra-benverfüllung. Einspülen der Verfül-lung (nur geeignet bei Böden derGruppe G1).

– A3: Senkrechter Verbau des Rohrgra-bens mit Spundwänden, Leichtspund-profilen, Holzbohlen, Verbauplattenoder -geräten, die erst nach dem Ver-füllen entfernt werden.

– A4: Lagenweise gegen den gewachse-nen Boden verdichtete Grabenverfül-lung mit Nachweis des nach ZTVE- StBerforderlichen Verdichtungsgrades;gilt auch für Trägerbohlwände (Berli-ner Verbau). Die Überschüttungsbe-dingung A4 ist nicht anwendbar beiBöden der Gruppe G4.Für die Überschüttungsbedingung A4

(günstigste Bedingung) wird ein Verdich-tungsgrad von 97 % DPr notwendig. Er-fahrungen der durch die RAL-Gütesiche-rung beauftragten Prüfingenieure zei-gen, dass entsprechende Nachweise vomAuftraggeber in der Regel nicht geprüftwerden. Hier besteht erhebliches Verbes-serungspotenzial.

Die Einbettungsbedingungen berück-sichtigen die Einflüsse aus der Einbet-tung des Rohres in der Leitungszone. DieDefinition der diesbezüglichen Einbet-

tungsbedingungen B1 bis B4 entsprichtsinngemäß den Überschüttungsbedin-gungen A1 bis A4, also:– B1: Lagenweise gegen den gewachse-

nen Boden bzw. lagenweise in derDammschüttung verdichtete Einbet-tung (ohne Nachweis des Verdichtungs-grades); gilt auch für Trägerbohlwände(Berliner Verbau).

– B2: Senkrechter Verbau innerhalb derLeitungszone mit Kanaldielen, die biszur Grabensohle reichen und erst nachder Verfüllung und Verdichtung gezo-gen werden. Verbauplatten und -geräteunter der Voraussetzung, dass die Ver-dichtung des Bodens nach dem Ziehendes Verbaus erfolgt.

– B3: Senkrechter Verbau innerhalb derLeitungszone mit Spundwänden oderLeichtspundprofilen und Verdichtunggegen den Verbau, der bis unter dieGrabensohle reicht.

– B4: Lagenweise gegen den gewachsenenBoden bzw. lagenweise in der Damm-schüttung verdichtete Einbettung mitNachweis des nach ZTVE-StB erforder-lichen Verdichtungsgrades (nicht an-wendbar bei Böden der Gruppe G4).Durch Vorgabe der Einbettungs- und

Überschüttungsbedingungen wird in derStatik z. B. der Einfluss der Grabensiche-rung auf die Belastung der Rohre berück-sichtigt.

Die Erdlasten werden als Bodenspan-nung in der Ebene des Rohrscheitels be-rechnet. Die möglicherweise entstehen-den Reibungskräfte zwischen Grabenver-füllung und Grabenwand können unterbestimmten Randbedingungen zur Ent-lastung dieser Spannungen führen (ho-rizontaler Erddruck). Sie werden in derstatischen Berechnung berücksichtigt.Diese Berechnungsmethode ist jedochnur ansetzbar, wenn die Grabenwändeauf Dauer erhalten bleiben (ATV-DVWK-A 127). In der Praxis kann dies jedochvom Unternehmen nicht sichergestelltwerden, da es zukünftige Bautätigkeitenim Bereich des Kanalgrabens nicht be-einflussen kann. Auch für den Auftrag-geber ist eine solche Zusage nur einge-schränkt möglich.

Fazit: Die Bedeutung der im Vorfeld ge-troffenen Annahmen für die Rohrstatikwird in der Praxis häufig unterschätzt.Nur wenn sichergestellt ist, dass die Ein-gangsgrößen der Rohrstatik den Gege-benheiten in der Praxis entsprechen oderauf der sicheren Seite liegen, ist dieRohrstatik für die konkrete Maßnahmerelevant.

Die Übereinstimmung der Annahmenin der Statik mit den tatsächlichen Ein-baubedingungen ist daher zu prüfen. InDWA-A 139, Abschnitt 4.2 heißt es: Diestatischen Nachweise der Rohre nach Ar-beitsblatt ATV-DVWK-A 127 und der Si-cherung der Baugrube (siehe DIN 4124)müssen vorliegen und auf der Baustelleinhaltlich bekannt sein.

Im Rahmen der Eigenüberwachungder Unternehmen mit Gütezeichen Ka-nalbau RAL-GZ 961 werden Arbeitshilfenzur Verfügung gestellt, mit denen syste-matisch die Übermittlung der Sollwerteauf die Baustelle, die Dokumentation derIstwerte sowie der Abgleich von Soll/Isterfolgen kann.

Die Durchführung der Eigenüberwa-chung und insbesondere die Kontrolleder Lastannahmen werden durch diePrüfingenieure bei den Baustellenbesu-chen innerhalb der RAL-Gütesicherunggeprüft.

Wasserwerke aus Beton

Besondere Funktion übernehmenBuckenreuth (ABZ). – Die Wasser-

reinhaltung in der Bundesrepublik er-folgt mit dem Ziel, die Einflüsse dermenschlichen Nutzungen der Gewässerund ihres Umlandes auf ein erträglichesMaß zu mindern. Im Bereich der Euro-päischen Union wird durch die Wasser-rahmenrichtlinie die Erreichung einesguten ökologischen Zustandes als Zielder Gewässergüte und somit des Gewäs-serschutzes definiert. Basis für eine ord-nungsgemäße Abwasserbeseitigung sindgut funktionierende dichte Kanalsys-teme. Nach der Wasserrahmenrichtliniemuss die Abwasserbehandlung den „bes-ten verfügbaren Technologien“ entspre-chen. Um dieser Forderung künftig ge-recht zu werden, legte die fränkischeKleinstadt Ebermannstadt im letztenJahr zwei Klärteiche still und errichteteeine moderne Abwasserverbindungsan-lage. Hierbei übernehmen insbesondereeinige Sonderbauwerke aus Beton inKompaktbauweise – gefertigt nach denQualitätsrichtlinien der FachvereinigungBetonrohre und Stahlbetonrohre (FBS) –eine ganz besondere Funktion. Bis Mitte2016 floss das gesammelte Mischwassereiner 300 m westlich des Ortsrandes ge-legenen und provisorisch erstellten Ab-wasserteichanlage mit ca. 365 m2 Was-serfläche, bestehend aus zwei Becken,

zu. Steffen Kahl von der Weyrauther In-genieurgesellschaft mbH aus Bambergschildert die Situation: „Sowohl die Rohr-leitungen als auch die Teiche stammtennoch aus den 60er-Jahren und befandensich in einem sehr schlechten Zustand.Aus Gründen des Gewässerschutzes undder Ortshygiene waren diese unbedingtzu erneuern. Durch undichte Rohrver-bindungen gelangte Schmutzwasser inden Untergrund. Die Ableitung des völligunzureichend geklärten Abwassers ausder bestehenden Teichanlage erfolgte ineinen Trockengraben entlang der Ge-meindeverbindungsstraße nach Lützels-dorf. Vor diesem Hintergrund ordnetedas Wasserwirtschaftsamt die Stilllegungder beiden Klärteiche an.“

Im September 2016 begannen dann dievon der Bauunternehmung Scharnaglaus Weiden durchgeführten Maßnahmenzur Errichtung einer neuen Abwasserbe-seitigung. Da Buckenreuth im Karstge-biet liegt, war das Merkblatt Nr. 4.4/22vom 01.10.2008 „Anforderungen an Ein-leitungen von häuslichem und kommu-nalen Abwasser sowie an Einleitungenaus Kanalisationen“ des Bayerischen Lan-desamtes für Wasserwirtschaft zu beach-ten. Das Planungskonzept orientiertesich dabei an den Erfordernissen desländlichen Raums. Künftig wird dashäusliche Abwasser zentral gesammelt,zur bestehenden Ortskanalisation desNachbardorfes Wohlmuthshüll befördertund zur Kläranlage der Stadt Ebermanns-tadt weiter geleitet. Realisiert wurde diesdurch ein Mischsystem mit Freispiegel-kanälen sowie dem Bau einer Drucklei-tung zur bestehenden Ortskanalisation.Zentrales Element im neuen Entwässe-rungskonzept ist ein Stauraumkanal, derals Zwischenpuffer dient. Hierzu SteffenKahl: „Vor der Abzweigung der Gemein-deverbindungsstraße nach Lützelsdorfwurde auf einer Länge von 38 m ein Stau-raumkanal aus Stahlbetonrohren DN 1400mit Drachenquerschnitt und einem Re-genüberlauf als obenliegende Entlastungder pneumatischen Pumpstation vorge-schaltet. Der Stauraumkanal ist in derLage, bis zu 90 % der anfallenden Regen-ereignisse aufzunehmen – kommt es im

Ausnahmefall zu einem noch stärkerenRegenereignis, so wird das abgeschla-gene verdünnte Mischwasser über einenEntlastungskanal aus StahlbetonrohrenDN 700, den zu Retentionsbodenfilternumfunktionierten bestehenden Weihernzugeleitet“, so Kahl. Die Stahlbetonrohremit Drachenquerschnitt DN 1400 wur-den nach der FBS-Qualitätsrichtlinie 1-3

„Sonderquerschnitte und Sonderausfüh-rungen von Betonrohren und Stahlbeton-rohren in FBS-Qualität“ von der JosefSchnurrer GmbH & Co. KG aus Weiden,mit werkseitig fest in der Muffe veran-kerten Dichtungen hergestellt. Die FirmaSchnurrer ist ein langjähriges Mitglieds-unternehmen der Fachvereinigung Be-tonrohre und Stahlbetonrohre e. V. (FBS).

Nur Produkte mit dem FBS-Qualitätszei-chen erfüllen den hohen Qualitätsan-spruch der FBS. Dieser sieht eine umfas-sende werkseigene Produktionskontrollevor. Hiermit ist eine lückenlose Qualitäts-überwachung von den Ausgangsstoffenüber die Herstellung bis zu den Endpro-

dukten sichergestellt. Darüber hinaussorgt eine halbjährliche Fremdüberwa-chung durch bauaufsichtlich anerkannteGüteschutzgemeinschaften und Prüfin-stitute für die Einhaltung der hohenStandards. Steffen Kahl: „Um Problemezu vermeiden, schreiben wir bei derarti-gen Projekten immer FBS-Qualität aus.Dies gibt uns die Sicherheit, dass wirhier eine geprüfte Qualität einbauen. VonBedeutung sind für uns vor allem die gu-ten Eigenschaften der Stahlbetonrohre inFBS-Qualität in Punkto Dichtheit, Trag-fähigkeit, und der Hydraulik.“

Zur Überwindung einer geodätischenHöhendifferenz von ca. 5 m vom Regen-überlauf bis zum Ortskanal von Wohl-muthshüll wurde eine Pumpstation ge-plant. Hierfür verlegte die Firma Schar-nagl in nördliche Richtung im Bankettder Gemeindeverbindungsstraße eine1240 m lange Sammeldruckleitung DN110 PN 10 (Innendurchmesser 90 mm)aus PE-HD-Rohr nach Wohlmutshüll.Fünf Druckleitungsschächte DN 1500der Firma Schnurrer, bestehend jeweilsaus Absperrschiebern, F-Stücken die mit-tels Gliederkettenringraumdichtungen inder Schachtwand montiert wurden, ei-nem Pass- und Ausbaustück, einem Rohr-reinigungskasten sowie einer Rohrstützesorgen für eine reibungslose Funktionder Pumpstation. Der monolithisch ein-betonierte Pumpensumpf wird mit einemPumpensumpfdeckel abgedeckt. Zwei Ven-tilationsrohre vervollständigen nebendem FBS-Schachtaufbau das System.Vom Ortsnetz Wohlmuthshüll wird dasSchmutzwasser letztlich zur Kläranlagein Ebermannstadt eingeleitet.

Steffen Kahl erläutert die Funktions-weise: „Aufgrund der beschriebenen Hö-hendifferenz und der Druckleitungs-länge mit einem Reibungsverlust von ca.34 m sind zwei wechselseitig betriebenepneumatische Kolbenkompressoren miteiner Nennleistung von ca. 3 kW erfor-derlich. Diese befördern den Trockenwet-terabfluss mit 1,3 l/s. Sobald eine höhereFördermenge infolge eines Regenereig-nisses benötigt wird, erfolgt die Zuschal-tung einer Drehkolbenpumpe mit einerNennleistung von ca. 4 kW. Hierdurchkann eine Fördermenge von 5,5 l/s be-wältigt werden.

Bereits im Zuge der Ausführungspla-nung haben sich die Planer von der Wey-rauther Ingenieurgesellschaft sowie Bau-amtsleiter Steffen Lipfert von der StadtEbermannstadt aufgrund des engen Zeit-plans für Stahlbetonfertigteile in Kom-paktbauweise entschieden. Hierzu Stef-fen Kahl: „Der Einbau von Fertigteilen er-folgt im Vergleich zur Verwendung vonOrtbeton in etwa doppelt so schnell, diesbringt uns einen wichtigen Vorteil.“

Ende März 2017 waren die Erd- undRohrleitungsbauarbeiten dieser Maß-nahme abgeschlossen. Steffen Kahl be-merkt abschließend: „Durch die Verwirk-lichung der dargestellten Maßnahme inBuckenreuth wird eine geordnete Abwas-serentsorgung für diesen Ortsteil derStadt Ebermannstadt gewährleistet. Auchaus wasserwirtschaftlicher Sicht wurdehiermit ein guter Beitrag zum Schutz anden Quellhorizonten und am Grundwas-serspeicher erzielt.“

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