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fahren der Berliner Wasserbetriebe - Nodig-Bau.de

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Erneuerung in Berlin<br />

Grabenlose Auswechslung<br />

von Druckrohren mit <strong>de</strong>m Hilfsrohrver<strong>fahren</strong><br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> <strong>Berliner</strong> <strong>Wasserbetriebe</strong><br />

von Wilhelm Gaebelein und Michael Schnei<strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Bild 1: Platzbedarf und Verkehrsbehin<strong><strong>de</strong>r</strong>ungen bei <strong><strong>de</strong>r</strong> offenen <strong>Bau</strong>weise<br />

1. Einführung<br />

Insbeson<strong><strong>de</strong>r</strong>e im innerstädtischen Bereich sind grabenlose<br />

<strong>Bau</strong>weisen bei <strong><strong>de</strong>r</strong> Erneuerung von Druckrohrleitungen<br />

nicht mehr wegzu<strong>de</strong>nken; ihre Anwendung<br />

hat <strong>de</strong>utlich steigen<strong>de</strong> Ten<strong>de</strong>nz. Während<br />

bei <strong><strong>de</strong>r</strong> offenen <strong>Bau</strong>weise für die Rohrauswechslung<br />

viele Flächen belegt wer<strong>de</strong>n, die mit <strong><strong>de</strong>r</strong> eigentlichen<br />

Rohrauswechslung nichts zu tun haben, halten sich<br />

diese Beeinträchtigungen bei Anwendung <strong><strong>de</strong>r</strong> grabenlosen<br />

Technologien in Grenzen. Bild 1 zeigt, in<br />

welchem Maße bei <strong><strong>de</strong>r</strong> offenen <strong>Bau</strong>weise mit offenen<br />

<strong>Bau</strong>gruben, <strong><strong>de</strong>r</strong> Zwischenlagerung <strong>de</strong>s Pflasters und<br />

8<br />

<strong>de</strong>s Aushubs in Containern usw. Verkehr und Bürger<br />

beeinträchtigt wer<strong>de</strong>n.<br />

Die wesentlichen Vorteile <strong><strong>de</strong>r</strong> grabenlosen <strong>Bau</strong>weise<br />

liegen in:<br />

• Verringerung von Straßenaufbrüchen und Erdarbeiten<br />

bis über 80%<br />

• geringerer Platzbedarf für die <strong>Bau</strong>stelleneinrichtung<br />

(beson<strong><strong>de</strong>r</strong>s von Be<strong>de</strong>utung beim Einsatz im<br />

innerstädtischen Bereich)<br />

• das Altrohr wird restlos aus <strong>de</strong>m Bo<strong>de</strong>n entfernt<br />

• im Interesse <strong>de</strong>s Umweltschutzes bleiben we<strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Abfall noch tot gelegte Leitungen im Bo<strong>de</strong>n; das<br />

<strong>Berliner</strong> Straßengesetz for<strong><strong>de</strong>r</strong>t, nicht benötigte<br />

FGR 38


Rohrleitungen aus <strong>de</strong>m Erdreich zu entfernen, um<br />

so eine Überbelegung <strong>de</strong>s unterirdischen <strong>Bau</strong>raumes<br />

zu vermei<strong>de</strong>n<br />

• erschütterungsfreie und leise Arbeitsweise bei <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Auswechslung<br />

• Reduzierung <strong><strong>de</strong>r</strong> Beeinträchtigung <strong>de</strong>s Verkehrs<br />

und <strong><strong>de</strong>r</strong> Bürger auf ein Minimum<br />

• keine Schädigung von Straßenbäumen über <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Rohrtrasse.<br />

Bild 2 zeigt, wie bei <strong><strong>de</strong>r</strong> grabenlosen Auswechslung<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> unter <strong>de</strong>n Bäumen liegen<strong>de</strong>n Versorgungsleitung<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> öffentliche Busverkehr in vollem Umfang ohne<br />

Beeinträchtigung aufrechterhalten wer<strong>de</strong>n kann.<br />

2. Grabenlose <strong>Bau</strong>ver<strong>fahren</strong><br />

In <strong><strong>de</strong>r</strong> Vergangenheit wur<strong>de</strong>n im Versorgungsgebiet<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> <strong>Berliner</strong> <strong>Wasserbetriebe</strong> die unterschiedlichsten<br />

Ver<strong>fahren</strong> zur Auswechslung von Versorgungsleitungen<br />

eingesetzt. Dabei lagen umfangreiche Erfahrungen<br />

beim grabenlosen Einbau von Entwässerungskanälen<br />

(bekannt unter <strong><strong>de</strong>r</strong> „<strong>Berliner</strong> <strong>Bau</strong>weise) vor.<br />

Diese Erfahrungen mit Einbauver<strong>fahren</strong>, bei <strong>de</strong>nen<br />

axiale Druckkräfte auf das Neurohr wirken, konnten<br />

jedoch nicht genutzt wer<strong>de</strong>n, weil bei <strong>de</strong>n in <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Wasserversorgung eingesetzten Muffenrohren Schä<strong>de</strong>n<br />

im Verbindungsbereich provoziert wur<strong>de</strong>n.<br />

Für die grabenlose Erneuerung von Versorgungsleitungen<br />

in gleicher Trasse sind folgen<strong>de</strong> Ver<strong>fahren</strong><br />

bekannt und erprobt:<br />

• Berstliningver<strong>fahren</strong> [1]<br />

• Press-Ziehver<strong>fahren</strong> [2]<br />

• Hilfsrohrver<strong>fahren</strong> [3].<br />

Bei diesen Ver<strong>fahren</strong> müssen die Neurohre zu Leitungssträngen<br />

zusammengefügt wer<strong>de</strong>n, welche<br />

beim Einbau Zugkräfte schadlos aufnehmen und<br />

übertragen können.<br />

In Berlin schei<strong>de</strong>t die Anwendung <strong>de</strong>s Berstliningver<strong>fahren</strong>s<br />

aus, weil ein Verbleib von nicht genutzten<br />

Rohren und Rohrresten im Bo<strong>de</strong>n nicht gestattet<br />

GUSSROHR-TECHNIK<br />

ist. Daher sind im Versorgungsgebiet <strong><strong>de</strong>r</strong> <strong>Berliner</strong><br />

<strong>Wasserbetriebe</strong> nur das Press-Ziehver<strong>fahren</strong> und<br />

das Hilfsrohrver<strong>fahren</strong> zugelassen.<br />

Das Press-Ziehver<strong>fahren</strong> wur<strong>de</strong> in seiner ersten Variante<br />

bereits in [4] beschrieben. Es arbeitet einstufig,<br />

das Altrohr wur<strong>de</strong> mittels Neurohr auf einen<br />

Spaltkegel geschoben und in Scherben aus <strong><strong>de</strong>r</strong> Maschinengrube<br />

entnommen. In <strong><strong>de</strong>r</strong> weiter entwickelten<br />

Variante wird nur das Altrohr geschoben. Die<br />

Neurohre mit zugfesten Verbindungen wer<strong>de</strong>n<br />

mittels Zugkopf am En<strong>de</strong> <strong>de</strong>s letzten Altrohres angehängt<br />

und in <strong>de</strong>n frei wer<strong>de</strong>n<strong>de</strong>n Hohlraum nachgezogen.<br />

2.1 Hilfsrohrver<strong>fahren</strong><br />

Beim Hilfsrohrver<strong>fahren</strong> wird die trassengleiche<br />

Auswechslung in zwei Arbeitsgänge aufgeteilt. Zunächst<br />

wer<strong>de</strong>n je eine Rohrbaugrube zum Ausbau<br />

<strong>de</strong>s Altrohres und zur Einbringung <strong><strong>de</strong>r</strong> neuen Rohre<br />

und eine Maschinenbaugrube zur Aufnahme <strong>de</strong>s<br />

Rohrauswechslungsgerätes hergestellt. Alle 20 bis<br />

50 m wer<strong>de</strong>n Zwischenbaugruben angelegt, die sich<br />

sinnvollerweise an Abzweigen, Hausanschlüssen<br />

und Armaturen befin<strong>de</strong>n. Somit entstehen Abschnitte<br />

von beherrschbarer Länge (Bild 3).<br />

Die alte Rohrleitung wird durch Vorpressen <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Hilfsrohre aus <strong>de</strong>m Erdreich in Richtung <strong><strong>de</strong>r</strong> Rohrbaugrube<br />

geschoben und dort ausgebaut (Bild 4).<br />

Das Altrohr wird in ganzen Rohrlängen geborgen<br />

(Bild 5). Dadurch ist das Hilfsrohrver<strong>fahren</strong> beson<strong><strong>de</strong>r</strong>s<br />

geeignet, Altrohre aus Stahl gegen Neurohre<br />

auszuwechseln, da sich bei diesem Ver<strong>fahren</strong> kein<br />

Zuggestänge im Altrohr befin<strong>de</strong>t.<br />

Nach <strong><strong>de</strong>r</strong> vollständigen Entfernung <strong>de</strong>s letzten Altrohres<br />

ist die Trasse mit <strong>de</strong>n wie<strong><strong>de</strong>r</strong>verwendbaren<br />

Hilfsrohren belegt. Sie übernehmen jetzt die Lasten<br />

aus <strong><strong>de</strong>r</strong> Über<strong>de</strong>ckung und <strong><strong>de</strong>r</strong> Verkehrslast und sichern<br />

so <strong>de</strong>n Rohrkanal (Bild 6).<br />

Im zweiten Abschnitt <strong>de</strong>s Ver<strong>fahren</strong>s wird das neue<br />

Rohr in <strong><strong>de</strong>r</strong> Rohrbaugrube mittels eines Zugkopfes<br />

Bild 2: geschlossene <strong>Bau</strong>weise<br />

ohne Beeinträchtigung <strong>de</strong>s<br />

Verkehrs<br />

9


am Hilfsrohr befestigt und durch Zurückziehen <strong>de</strong>s<br />

Hilfsrohres in die Rohrtrasse eingezogen. Stahl- und<br />

duktile Gussrohre wer<strong>de</strong>n üblicherweise in <strong><strong>de</strong>r</strong> Rohrbaugrube<br />

montiert, wobei die Muffenrohre mit <strong>de</strong>m<br />

Einstecken<strong>de</strong> in Zugrichtung gerichtet sind (Bild 7).<br />

Der Zugkopf ist so ausgebil<strong>de</strong>t, dass er das Eindringen<br />

von Verschmutzungen in die neue Rohrleitung<br />

verhin<strong><strong>de</strong>r</strong>t und die auftreten<strong>de</strong>n Zugkräfte aufneh-<br />

Bild 5: Alte Stahlrohre in ganzer Länge nach <strong>de</strong>m Ausbau<br />

10<br />

Bild 3: Herstellen <strong><strong>de</strong>r</strong> <strong>Bau</strong>gruben<br />

und Trennen <strong>de</strong>s Altrohres in <strong>de</strong>n<br />

Zwischenbaugruben<br />

Bild 4: Herausschieben <strong><strong>de</strong>r</strong> Altrohrabschnitte<br />

men kann. Eine im Zugkopf integrierte Zugkraftmesseinrichtung<br />

dient <strong><strong>de</strong>r</strong> Erfassung und Dokumentation<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> auf <strong>de</strong>n Neurohrstrang wirken<strong>de</strong>n Zugkräfte.<br />

Der Zugkopf ist auf die Rohrabmessung <strong>de</strong>s<br />

auszuwechseln<strong>de</strong>n Rohres abgestimmt und wird bei<br />

Dimensionsvergrößerung als Aufweitkegel ausgebil<strong>de</strong>t.<br />

Um ein zwängungsfreies Einziehen <strong>de</strong>s Neurohrstranges<br />

sicherzustellen, ist ein <strong>de</strong>m Bo<strong>de</strong>nma-<br />

FGR 38


terial angepasster Überschnitt von ca. 10 bis 15% <strong>de</strong>s<br />

maximalen Außendurchmessers <strong><strong>de</strong>r</strong> Rohrverbindungen<br />

erfor<strong><strong>de</strong>r</strong>lich.<br />

Für bei<strong>de</strong> Ver<strong>fahren</strong> wer<strong>de</strong>n unterschiedliche Maschinen<br />

mehrerer Hersteller eingesetzt. Sie sind<br />

nach <strong>de</strong>n Empfehlungen <strong><strong>de</strong>r</strong> Gerätehersteller in <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Maschinenbaugrube zu installieren und entsprechend<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> zu erwarten<strong>de</strong>n Kräfte zu sichern.<br />

Damit eine Beschädigung <strong><strong>de</strong>r</strong> Neurohrleitung während<br />

<strong>de</strong>s Einbaus sicher vermie<strong>de</strong>n wird, müssen folgen<strong>de</strong><br />

Bedingungen strikt eingehalten und dokumentiert<br />

wer<strong>de</strong>n:<br />

• Die auf <strong>de</strong>n Neurohrstrang wirken<strong>de</strong>n Zugkräfte<br />

sind bis zum Abschluss <strong>de</strong>s Einzuges kontinuierlich<br />

zu messen und aufzuzeichnen.<br />

• Ein Erreichen <strong><strong>de</strong>r</strong> maximal zulässigen Zugbelastung<br />

muss für <strong>de</strong>n Maschinenführer zeitgleich erkennbar<br />

sein.<br />

• Die Verbindungen <strong><strong>de</strong>r</strong> neuen Rohre dürfen nur mit<br />

Zugkräften belastet wer<strong>de</strong>n. Jegliches Drücken,<br />

Schieben o<strong><strong>de</strong>r</strong> Pressen <strong>de</strong>s neuen Rohres führt zu<br />

Beschädigungen, insbeson<strong><strong>de</strong>r</strong>e im Bereich <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Rohrverbindung, und ist <strong>de</strong>shalb auszuschließen.<br />

• Eine kontinuierliche Messung und Aufzeichnung<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> auf <strong>de</strong>n Neurohrstrang wirken<strong>de</strong>n Zugkraft<br />

dient als Nachweis, dass die zulässige Belastung<br />

während <strong>de</strong>s Auswechselvorganges nicht überschritten<br />

wur<strong>de</strong> (Qualitätssicherung).<br />

• Die beim Einziehvorgang auf die Rohre wirken<strong>de</strong>n<br />

Zugkräfte müssen zur Vermeidung von Vorschädigungen,<br />

insbeson<strong><strong>de</strong>r</strong>e im Verbindungsbereich, begrenzt<br />

wer<strong>de</strong>n. Die maximal zulässigen Zugkräfte<br />

sind abhängig vom Werkstoff <strong>de</strong>s Rohres, von <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Verbindungsart und vom Rohrdurchmesser. Die<br />

GUSSROHR-TECHNIK<br />

Bild 6: Hilfsrohr in gesamter<br />

Trasse<br />

Bild 7: Rückzug <strong>de</strong>s Hilfsrohrs und<br />

Einzug <strong>de</strong>s Neurohres<br />

vom Hersteller vorgegebenen Werte für die maximale<br />

Zugkraft sind einzuhalten.<br />

Wesentlich zum Erfolg <strong><strong>de</strong>r</strong> grabenlosen Auswechselung<br />

trägt die Trassenvoruntersuchung bei:<br />

• Lage <strong><strong>de</strong>r</strong> auszuwechseln<strong>de</strong>n Rohrleitung<br />

• Vorhan<strong>de</strong>nsein eventueller Richtungsän<strong><strong>de</strong>r</strong>ungen<br />

• Lage <strong><strong>de</strong>r</strong> Trinkwasserhausanschlüsse<br />

• Lage <strong><strong>de</strong>r</strong> Hydranten und Schieber<br />

• Lage von an<strong><strong>de</strong>r</strong>en auf <strong><strong>de</strong>r</strong> Altrohrleitung befindlichen<br />

<strong>Bau</strong>teilen (nicht abgebaute Anbohrarmaturen,<br />

Rohrstutzen, Schieber usw.)<br />

• Lage von Nennweitensprüngen<br />

• Lage <strong><strong>de</strong>r</strong> Hausanschlusskanäle<br />

• Lage von Anlagen an<strong><strong>de</strong>r</strong>er Leitungsverwaltungen.<br />

Da bei <strong><strong>de</strong>r</strong> Anwendung dieser Ver<strong>fahren</strong>, insbeson<strong><strong>de</strong>r</strong>e<br />

bei einer Nennweitenvergrößerung, Kräfte in<br />

<strong>de</strong>n benachbarten Bo<strong>de</strong>n eingeleitet wer<strong>de</strong>n, sind<br />

Wirkungen auf kreuzen<strong>de</strong> und parallel verlaufen<strong>de</strong><br />

Leitungen o<strong><strong>de</strong>r</strong> an<strong><strong>de</strong>r</strong>e Fremdanlagen nicht auszuschließen.<br />

Wer<strong>de</strong>n bei <strong><strong>de</strong>r</strong> Trassenvoruntersuchung<br />

Fremdanlagen erkannt, sind diese im gefähr<strong>de</strong>ten<br />

Bereich freizulegen.<br />

Während <strong>de</strong>s gesamten Auswechselvorganges müssen<br />

die Axialkräfte stetig eingeleitet wer<strong>de</strong>n. Das<br />

Rohrauswechslungsgerät ist mit einem o<strong><strong>de</strong>r</strong> mehreren<br />

hydraulisch wirken<strong>de</strong>n Vorschubzylin<strong><strong>de</strong>r</strong>n ausgerüstet,<br />

mit <strong><strong>de</strong>r</strong>en Hilfe die alten Rohre über die<br />

Hilfsrohre erschütterungsfrei und unter Vermeidung<br />

von dynamischen Energien in die Rohrbaugrube geschoben<br />

und dort entfernt wer<strong>de</strong>n. Die neuen Rohre<br />

wer<strong>de</strong>n in <strong><strong>de</strong>r</strong> Rohrbaugrube gefügt und vom Rohrauswechslungsgerät<br />

in die vorhan<strong>de</strong>ne Trasse gezo-<br />

11


gen. Die Auswechsellängen sind vom Rohrdurchmesser,<br />

Nennweitensprüngen, Bo<strong>de</strong>nart, <strong><strong>de</strong>r</strong> Leistung<br />

<strong>de</strong>s Rohrauswechslungsgerätes sowie vom Zustand<br />

<strong>de</strong>s Altrohres und <strong>de</strong>n maximal zulässigen<br />

Zugkräften <strong>de</strong>s Neurohres bestimmt.<br />

Bis zu einer Länge von ca.150 m kann eine Rohrstrecke<br />

in gesamter Länge ohne Umsetzen <strong><strong>de</strong>r</strong> Maschine<br />

ausgewechselt wer<strong>de</strong>n. In <strong><strong>de</strong>r</strong> Praxis hat sich gezeigt,<br />

dass die größte Kraft zum Lösen <strong>de</strong>s Altrohrstranges<br />

aus <strong>de</strong>m Bo<strong>de</strong>n benötigt wird. Das Altrohr kann diese<br />

hohen Kräfte nur begrenzt aufnehmen. Es kann<br />

erfor<strong><strong>de</strong>r</strong>lich wer<strong>de</strong>n, <strong>de</strong>n Altrohrstrang in <strong>de</strong>n<br />

Zwischenbaugruben zu trennen und die einzelnen<br />

Leitungsabschnitte getrennt zu lösen.<br />

Hierzu sind zwei Varianten praktikabel:<br />

1. Die Altleitungsabschnitte wer<strong>de</strong>n von <strong><strong>de</strong>r</strong> Maschinenbaugrube<br />

aus durch das Rohrauswech-<br />

12<br />

Bild 8: Maschine<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Fa. Bohrtec<br />

selgerät gelöst. Dabei wird zunächst <strong><strong>de</strong>r</strong> erste<br />

Rohrabschnitt in Richtung Zwischenbaugrube<br />

geschoben, <strong><strong>de</strong>r</strong> erste und <strong><strong>de</strong>r</strong> zweite Rohrabschnitt<br />

mit einem Übergangsstück in <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Zwischenbaugrube verbun<strong>de</strong>n und im Anschluss<br />

daran <strong><strong>de</strong>r</strong> zweite Rohrabschnitt durch Vorpressen<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Hilfsrohre gelöst, usw.<br />

2. Von <strong><strong>de</strong>r</strong> Zwischenbaugrube ausgehend, die <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Rohrbaugrube am nächsten ist, wer<strong>de</strong>n die Altleitungsabschnitte<br />

in <strong>de</strong>n Zwischenbaugruben<br />

mit einem transportablen Hydraulikzylin<strong><strong>de</strong>r</strong> gelöst.<br />

Die gelösten Abschnitte wer<strong>de</strong>n danach<br />

mittels Hilfsrohr aufeinan<strong><strong>de</strong>r</strong> geschoben und in<br />

<strong>de</strong>n Zwischenbaugruben mittels Übergangsstück<br />

verbun<strong>de</strong>n.<br />

Das Hilfsrohrver<strong>fahren</strong> ist patentrechtlich geschützt<br />

[5], die <strong>Berliner</strong> <strong>Wasserbetriebe</strong> vergeben zur För<strong><strong>de</strong>r</strong>ung<br />

<strong>de</strong>s Wettbewerbs Ver<strong>fahren</strong>slizenzen.<br />

Bild 9: Maschine<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Fa. Perforator<br />

FGR 38


Bild 10: Maschine<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Fa. Brochier<br />

Tabelle 1: Zulässige Nennweitenerweiterung (Festlegung<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> <strong>Berliner</strong> Wasser Betriebe)<br />

Nennweite Maximale Nennweite<br />

Altrohr Neurohr<br />

DN 80 DN 150<br />

DN 100<br />

DN 150 DN 200<br />

DN 200<br />

DN 200<br />

DN 300 DN 400<br />

DN 300<br />

DN 400 DN 400<br />

2.2 Maschinenvarianten<br />

Das Konzept <strong>de</strong>s Hilfsrohrver<strong>fahren</strong>s fand schnell<br />

Resonanz bei bausführen<strong>de</strong>n Firmen und Maschinenherstellern.<br />

Mittlerweile stehen drei unterschiedlich<br />

aufgebaute Rohraus-<br />

wechslungsgeräte zur Anwendung<br />

<strong>de</strong>s Hilfsrohrver<strong>fahren</strong>s<br />

zur Verfügung:<br />

1. Rohrauswechslungsgerät <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Firma Bohrtec<br />

Das Rohrauswechslungsgerät<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Fa. Bohrtec besteht aus einem<br />

Führungsrahmen mit eingebautem<br />

Hydraulikzylin<strong><strong>de</strong>r</strong><br />

und mehreren Rollenpaaren zur<br />

Aufnahme <strong><strong>de</strong>r</strong> Hilfsrohre sowie<br />

einer Steuereinheit. Die Hublänge<br />

<strong>de</strong>s Hydraulikzylin<strong><strong>de</strong>r</strong>s<br />

beträgt 1200 mm, die Druckkraft<br />

1200 kN und die Zugkraft<br />

800 kN. Das Hilfsrohr wird direkt<br />

vom Hydraulikzylin<strong><strong>de</strong>r</strong> geschoben<br />

bzw. gezogen (Bild 8).<br />

2. Rohrauswechslungsgerät<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Fa. Perforator<br />

Das Rohrauswechslungsgerät<br />

GUSSROHR-TECHNIK<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Fa. Perforator ermöglicht maximale Druckkräfte<br />

von 450 kN und Zugkräfte von 600 kN. Die hydraulisch<br />

arbeiten<strong>de</strong> Klemmvorrichtung drückt bzw.<br />

zieht ein Pressgestänge, das über ein Übergangsstück<br />

mit <strong>de</strong>m Hilfsrohr verbun<strong>de</strong>n ist (Bild 9).<br />

3. Rohrauswechslungsgerät <strong><strong>de</strong>r</strong> Fa. Brochier<br />

Das Rohrauswechslungsgerät ist mit einem Führungsschlitten<br />

ausgestattet, <strong><strong>de</strong>r</strong> von zwei seitlich im<br />

Führungsrahmen angeordneten Hydraulikzylin<strong><strong>de</strong>r</strong>n<br />

mit einer Druck- und Zugkraft von 600 kN bewegt<br />

wird. Das mit Schlitzen versehene Hilfsrohr wird über<br />

ein Adapterstück mit Sperrklinken durch Vorpressen<br />

<strong>de</strong>s Führungsrahmens vorgeschoben. Beim Zurückziehen<br />

<strong>de</strong>s Hilfsrohres greifen die Sperrklinken ebenfalls<br />

in die Hilfsrohre ein. Bei diesem Rohrauswechslungsgerät<br />

kann das Hilfsrohr durch <strong>de</strong>n Führungsrahmen<br />

geführt wer<strong>de</strong>n. Damit ist es möglich, aus<br />

Tabelle 2: Max. zulässige Zugkräfte in kN gem. DVGW Arbeitsblatt GW 322 -1 bzw.<br />

Herstellerangabe<br />

Rohr PE 80 PE 80 PE 100 PE 100 PE 100 PE-Xa<br />

Nenn- SDR 11 SDR 7,4 SDR 17 SDR 11 SDR 7,4 SDR 11<br />

weite<br />

100 25 36 21 31 44 25<br />

150 53 77 44 66 94 53<br />

200 105 151 68 131 186 105<br />

Rohr Stahl- Stahl (Schweiß- GGG GGG<br />

Nenn- muffenrohr verbindung) TIS-K** Tyton-SIT<br />

weite DKM* DIN 2460 u. BLS**<br />

100 50 72 100 23<br />

150 100 122 165 48<br />

200 170 160 230 /<br />

* Herstellerangabe<br />

** bei geradlinigem Trassenverlauf (max. 0,5° Abwinkelung pro Rohrverbindung)<br />

können die zulässigen Zugkräfte um 50 kN angehoben wer<strong>de</strong>n.<br />

13


Tabelle 3: Ergebnisprotokoll<br />

Verbindung Nennweite Wandstärke Erreichte Bemerkungen<br />

Zugkraft in KN<br />

BLS 100 Nennwand 380 Bei 340 kN erste Abplatzungen<br />

K 10 in <strong><strong>de</strong>r</strong> Zementmörtelauskleidung<br />

BLS 100 Min.-Wand 380 Bei 310 kN erste Abplatzungen in <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

K 10 Zementmörtelauskleidung<br />

TIS-K 100 Nennwand 400 Bei 370 kN erste Abplatzungen<br />

K 10 gehalten in <strong><strong>de</strong>r</strong> Zementmörtelauskleidung<br />

TIS-K 100 Min.-Wand 400 Bei 300 kN erste Abplatzungen<br />

K 10 gehalten in <strong><strong>de</strong>r</strong> Zementmörtelauskleidung<br />

BLS 150 Min.-Wand K 9 450 Rohr im Bereich <strong><strong>de</strong>r</strong> Schweißraupe gerissen<br />

TIS-K 150 Min.-Wand K 9 460 Schweißraupe abgerissen<br />

BLS 150 Nennwand K 9 480 Muffe gebrochen<br />

TIS-K 150 Nennwand K 9 380 Schweißraupe abgerissen<br />

BLS 200 Nennwand K 9 700 Rohr an Schweißraupe gerissen, Riss in Muffe<br />

TIS-K 200 Nennwand K 9 660 Rohr an Schweißraupe gerissen<br />

BLS 200 Min.-Wand K 9 650 Rohr an Schweißraupe gerissen, Riss in Muffe<br />

TIS-K 200 Min.-Wand K 9 750 gehalten Maschine <strong>de</strong>fekt<br />

einer Mittelposition heraus ein Neurohr einzuziehen<br />

und gleichzeitig ein Altrohr heraus zu drücken (Bild<br />

10).<br />

3. Technische Angaben<br />

und Anfor<strong><strong>de</strong>r</strong>ungen<br />

Bei <strong>de</strong>n grabenlosen Rohrauswechslungsver<strong>fahren</strong><br />

bleibt <strong><strong>de</strong>r</strong> Rohrkanal ständig durch ein Rohr gesichert.<br />

Bei <strong><strong>de</strong>r</strong> grabenlosen Auswechslung <strong><strong>de</strong>r</strong> Altrohrleitung<br />

ist für die neue Leitung eine Nennweitenerweiterung<br />

in einem gewissen Rahmen möglich.<br />

Hierbei hängt <strong><strong>de</strong>r</strong> Durchmesser <strong><strong>de</strong>r</strong> neuen Rohre<br />

14<br />

vom Durchmesser <strong><strong>de</strong>r</strong> auszuwechseln<strong>de</strong>n Rohre<br />

ab (Tabelle 1). Auswechslungen sind bis zu<br />

einem Neurohrdurchmesser von 400 mm möglich.<br />

Dabei muss die Altrohrleitung noch so beschaffen<br />

sein, dass sie die notwendigen Druckkräfte aufnehmen<br />

kann.<br />

4. Auswahlkriterien<br />

für die einzuziehen<strong>de</strong>n Neurohre<br />

Die einzuziehen<strong>de</strong>n Neurohre sind starken mechanischen<br />

Beanspruchungen ausgesetzt. Die Rohrverbindungen<br />

müssen <strong>de</strong>shalb für die zulässigen Zugkräfte<br />

Bild 11: Maschine für die Zugversuche<br />

FGR 38


Tabelle 4: zulässige Zugkräfte<br />

DN max. N max. N + 50 kN bei Versagensgrenze max. N (temporäre<br />

GW 322-1 gera<strong><strong>de</strong>r</strong> Trasse GW 322 im Versuch Festlegung BWB)<br />

[kN] [kN] [kN] [kN]<br />

80 70 120 n. b. 150<br />

100 100 150 380 250<br />

150 165 215 380–450 320<br />

200 230 280 650–750 400<br />

ausgelegt sein und die Rohroberfläche ist in je<strong>de</strong>m<br />

Falle mit einem hochwertigen mechanischen Außenschutz<br />

gegen Beschädigungen durch Steine, Wurzeln<br />

etc. zu versehen.<br />

Tabelle 2 zeigt die in Arbeitsblatt GW 322-1 [2] bzw.<br />

die von <strong>de</strong>n Herstellern festgelegten maximal zulässigen<br />

Zugkräfte für die Nennweiten 100 bis 200 in<br />

Abhängigkeit vom Rohrwerkstoff und von <strong><strong>de</strong>r</strong> Rohrverbindung.<br />

Für die grabenlose <strong>Bau</strong>weise im Versorgungsgebiet<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> <strong>Berliner</strong> <strong>Wasserbetriebe</strong> kamen unter Berücksichtigung<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> von <strong>de</strong>n Rohrherstellern zugelassenen<br />

Zugkräfte und <strong><strong>de</strong>r</strong> For<strong><strong>de</strong>r</strong>ung nach einem mechanisch<br />

hochbelastbaren Außenschutz nur Rohre aus<br />

Stahl und duktilem Gusseisen für die Neurohrleitung<br />

in die engere Auswahl.<br />

Die Auswertung von Scha<strong>de</strong>nsfällen, die bei <strong><strong>de</strong>r</strong> grabenlosen<br />

Rohrauswechslung aufgetreten waren,<br />

zeigte, dass die zulässige Zugkraft durchaus überschritten<br />

wer<strong>de</strong>n kann. So konnte z. B. das Spitzen<strong>de</strong><br />

duktiler Gussrohre im Bereich <strong>de</strong>s Schweißwulstes<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> formschlüssigen Verbindung reißen o<strong><strong>de</strong>r</strong> geschweißte<br />

Stahlrohre wur<strong>de</strong>n gänzlich auseinan<strong><strong>de</strong>r</strong><br />

gerissen.<br />

Die daraufhin vorgeschriebene Zugkraftmessung<br />

zeigte, dass die Zugkräfte im Wurzelbereich von Bäumen<br />

<strong>de</strong>utlich höher liegen können als die maximal<br />

zulässigen Zugkräfte nach GW 322-1 (Tabelle 2). So<br />

wur<strong>de</strong>n beispielsweise an Rohren DN 100 Zugkräfte<br />

von 120 kN gemessen.<br />

Ein aktuelles Scha<strong>de</strong>nsereignis an einer Stahlrohrleitung<br />

mit Muffenverbindung veranlasste die ausführen<strong>de</strong><br />

<strong>Berliner</strong> <strong>Bau</strong>firma zur Durchführung von Zugversuchen.<br />

Im Ergebnis wur<strong>de</strong> festgestellt, dass die<br />

eingesetzte Muffenverbindung aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale<br />

schon vor Erreichen <strong><strong>de</strong>r</strong> in GW<br />

322-1 angegebenen zulässigen Zugkräfte auseinan<strong><strong>de</strong>r</strong><br />

gerissen war. Durch eine Anpassung <strong><strong>de</strong>r</strong> Krallen<br />

(Haltesegmente) im Muffenbereich wur<strong>de</strong> die Zugfestigkeit<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Muffenverbindung erhöht.<br />

Um auch für <strong>de</strong>n Gussrohrbereich gesicherte Aussagen<br />

für die Verbindungen TIS-K und BLS zu bekommen,<br />

wur<strong>de</strong>n zur Verifizierung <strong><strong>de</strong>r</strong> in GW 322-1 angegebenen<br />

Werte ebenfalls Zugversuche bis zum Erreichen<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Bruchlast durchgeführt. Die Ergebnisse<br />

zeigten, dass die zulässigen Zugkräfte für Rohre aus<br />

duktilen Gusseisen mit diesen Verbindungen <strong>de</strong>utlich<br />

höher angesetzt wer<strong>de</strong>n konnten.<br />

GUSSROHR-TECHNIK<br />

5. Ermittlung <strong><strong>de</strong>r</strong> zulässigen Zugkräfte<br />

für Steckmuffenverbindungen von duktilen<br />

Gussrohren<br />

Aufgrund <strong><strong>de</strong>r</strong> bisher im DVGW – Arbeitsblatt GW<br />

322-1 und in <strong><strong>de</strong>r</strong> Regel <strong><strong>de</strong>r</strong> Fachgemeinschaft Guss-<br />

Rohrsysteme FGR 66 [6] veröffentlichten zulässigen<br />

Zugkräfte wur<strong>de</strong> von <strong>de</strong>n <strong>Berliner</strong> <strong>Wasserbetriebe</strong>n<br />

angeregt, die real ertragbaren Zugkräfte durch eine<br />

zerstören<strong>de</strong> Prüfung zu ermitteln. Danach können<br />

die Rohrhersteller die zulässigen Zugkräfte neu festlegen,<br />

wodurch sich auch <strong><strong>de</strong>r</strong> Einsatzbereich von<br />

duktilen Gussrohren bei Anwendung <strong><strong>de</strong>r</strong> grabenlosen<br />

Rohrlegungs- und Rohrauswechselver<strong>fahren</strong> be<strong>de</strong>utend<br />

erweitern lässt.<br />

Die bei<strong>de</strong>n <strong>de</strong>utschen Gussrohrhersteller gaben<br />

Untersuchungen in Auftrag, formschlüssige zugfeste<br />

Gussrohrverbindungen <strong><strong>de</strong>r</strong> Nennweiten 100, 150<br />

und 200 mit Nennwanddicke und minimaler Wandstärke<br />

bis zur Bruchgrenze zu belasten. Untersucht<br />

wur<strong>de</strong>n Rohre mit BLS – und TIS-K Muffenverbindung<br />

nach GW 368 [7].<br />

Die Ergebnisse <strong><strong>de</strong>r</strong> Versuche sind in Tabelle 3 dargestellt.<br />

Die Untersuchungen wur<strong>de</strong>n bei <strong>de</strong>n Rohren bis zum<br />

Erreichen <strong><strong>de</strong>r</strong> Bruchgrenze bzw. bis zur maximalen<br />

Belastbarkeit <strong><strong>de</strong>r</strong> Prüfmaschine (Bild 11) durchgeführt;<br />

dabei konnte mit einer TV-Kamera das Verhalten<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Zementmörtelauskleidung während <strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Belastung verfolgt wer<strong>de</strong>n (Bild 12).<br />

Bild 12: TV-Kamerakontrolle <strong><strong>de</strong>r</strong> ZM-Auskleidung während<br />

<strong><strong>de</strong>r</strong> Belastung<br />

15


6. Weiteres Vorgehen<br />

Die Untersuchungen erwiesen, dass die von <strong>de</strong>n<br />

Gussrohrherstellern vorgegebenen und in GW 322-1<br />

festgelegten maximal zulässigen Zugkräfte für die<br />

Nennweiten 100, 150 und 200 <strong>de</strong>utlich überschritten<br />

wur<strong>de</strong>n. Für das DVGW Regelwerk GW 322-1 konnten<br />

<strong>de</strong>shalb die ursprünglich festgelegten höchstzulässigen<br />

Zugkräfte bei geradlinigem Trassenverlauf<br />

(max. Abwinkelung pro Rohrverbindung 0,5°) um<br />

50 kN angehoben wer<strong>de</strong>n. Aus <strong><strong>de</strong>r</strong> Kenntnis heraus,<br />

dass das Gussrohr mit <strong><strong>de</strong>r</strong> TIS-K und BLS-Muffenverbindung<br />

ausreichen<strong>de</strong> Reserven besitzt, haben<br />

sich die <strong>Berliner</strong> <strong>Wasserbetriebe</strong> aus wirtschaftlichen<br />

Erwägungen heraus entschlossen, versuchsweise<br />

die Anwendungsgrenzen (max. zul. Zugkraft)<br />

für die grabenlosen <strong>Bau</strong>ver<strong>fahren</strong> in einer internen<br />

Vorschrift gegenüber GW 322-1 entsprechend Tabelle<br />

4 anzuheben; in einem von <strong><strong>de</strong>r</strong> Fachgemeinschaft<br />

Guss-Rohrsysteme FGR begleiteten Feldversuch<br />

wird die Anwendungsgrenze bei <strong>de</strong>n <strong>Berliner</strong><br />

<strong>Wasserbetriebe</strong>n weiter ausgelotet.<br />

Die nach einer ausreichen<strong>de</strong>n Anzahl von grabenlosen<br />

<strong>Bau</strong>maßnahmen durchzuführen<strong>de</strong> gemeinsame<br />

Auswertung wird zeigen, ob die in GW 322-1 angegebenen<br />

höchstzulässigen Zugkräfte noch weiter nach<br />

oben hin angepasst wer<strong>de</strong>n können.<br />

Aufgrund <strong><strong>de</strong>r</strong> gegenüber <strong>de</strong>n Stahlmuffenrohrverbindungen<br />

höheren Belastbarkeit <strong><strong>de</strong>r</strong> Gussrohre<br />

wer<strong>de</strong>n im grabenlosen Bereich bei <strong>de</strong>n <strong>Berliner</strong><br />

<strong>Wasserbetriebe</strong>n fast nur noch duktile Gussrohre<br />

eingesetzt.<br />

In Ausnahmefällen, bei rolligen Bö<strong>de</strong>n, wer<strong>de</strong>n geschweißte<br />

Stahlrohre verwen<strong>de</strong>t, da in diesen Bö<strong>de</strong>n<br />

Muffenrohre beim Einziehen aus <strong><strong>de</strong>r</strong> vorhan<strong>de</strong>nen<br />

Rohrtrasse nach oben wan<strong><strong>de</strong>r</strong>n.<br />

16<br />

Literatur<br />

[1] DVGW-Arbeitsblatt GW 323: Grabenlose Auswechslung<br />

von Gas- und Wasserrohrleitungen –<br />

Berstlining – Anfor<strong><strong>de</strong>r</strong>ungen, Gütesicherung<br />

und Prüfung, Entwurf<br />

[2] DVGW-Arbeitsblatt GW 322-1: Grabenlose Auswechslung<br />

von Gas- und Wasserrohrleitungen –<br />

Teil 1: Press-/Ziehver<strong>fahren</strong> – Anfor<strong><strong>de</strong>r</strong>ungen,<br />

Gütesicherung und Prüfung, Okt. 2003<br />

[3] DVGW-Arbeitsblatt GW 322-2: Grabenlose Auswechslung<br />

von Gas- und Wasserrohrleitungen –<br />

Teil 2: Hilfsrohrver<strong>fahren</strong> – Anfor<strong><strong>de</strong>r</strong>ungen, Gütesicherung<br />

und Prüfung, in Vorbereitung<br />

[4] Beyer, K. und Gaebelein, W.: Einsatz <strong>de</strong>s Rohrziehver<strong>fahren</strong>s<br />

„System Berlin“ zur trassengleichen<br />

grabenlosen Auswechslung von Versorgungsleitungen<br />

GUSSROHRTECHNIK 25 (1990) S. 18<br />

[5] Patentschrift DE 19948649 C1 vom 17.5.2001:<br />

Ver<strong>fahren</strong> zur grabenlosen Auswechselung erdverlegter<br />

Rohrleitungen<br />

[6] FGR-Norm 66: Duktile Gussrohre für Horizontalbohrver<strong>fahren</strong>,<br />

Juli 1998<br />

[7] DVGW-Arbeitsblatt GW 368: Längskraftschlüssige<br />

Muffenverbindungen für Rohre, Formstücke<br />

und Armaturen aus duktilem Gusseisen o<strong><strong>de</strong>r</strong><br />

Stahl, Juni 2002<br />

Suchwörter:<br />

Rohrauswechslung<br />

Grabenlose Einbauver<strong>fahren</strong><br />

Hilfsrohrver<strong>fahren</strong><br />

Belastungsversuche<br />

Zugfeste Gussrohrverbindungen<br />

Zulässige Zugkräfte<br />

FGR 38

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