Großrohrsanierung mit Polyethylenrohren - Nodig-Bau.de
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Technik<br />
Der fertig<br />
geschweißte 550 m lange<br />
Inliner vor <strong>de</strong>m Einziehvorgang<br />
<strong>Großrohrsanierung</strong> <strong>mit</strong> <strong>Polyethylenrohren</strong><br />
Sanierungsverfahren ■ Auch Rohrleitungen großer Dimensionen lassen sich heutzutage<br />
<strong>mit</strong> mo<strong>de</strong>rnen Rohrwerkstoffen und innovativen Sanierungsverfahren rehabilitieren, ohne<br />
sie in offener <strong>Bau</strong>weise auszuwechseln bzw. neu zu verlegen zu müssen. Anhand einer<br />
Spannbetondruckleitung DN 1500 zur Wasserversorgung sowie einer Abwasserdruckleitung<br />
DN 1000 wer<strong>de</strong>n zwei Sanierungsverfahren <strong>mit</strong> <strong>Polyethylenrohren</strong> vorgestellt.<br />
Erstmals wur<strong>de</strong> eine Spannbetondruckleitung<br />
<strong>de</strong>r Nennweite<br />
DN 1500 <strong>mit</strong> einem PE-Inliner<br />
saniert. Die Sanierung war notwendig<br />
gewor<strong>de</strong>n, nach<strong>de</strong>m die Rollgummidichtungen<br />
<strong>de</strong>r 3. Hauptleitung<br />
<strong>de</strong>r Lan<strong>de</strong>swasserversorgung zunehmend<br />
versprö<strong>de</strong>ten und die Leckrate<br />
auf <strong>de</strong>m Spannbetonabschnitt auf über<br />
35 l/s angestiegen war. Eine beson<strong>de</strong>re<br />
Herausfor<strong>de</strong>rung bestand darin,<br />
dass diese Hauptleitung nur maximal<br />
vier Tage außer Betrieb genommen<br />
wer<strong>de</strong>n kann. An<strong>de</strong>re Sanierungsverfahren<br />
schie<strong>de</strong>n aus Kostengrün<strong>de</strong>n<br />
ebenso aus wie <strong>de</strong>r Neubau in Form einer<br />
Parallelleitung. Nach eingehen<strong>de</strong>r<br />
Prüfung und hydraulischer Untersuchungen<br />
im Hinblick auf das Verhalten<br />
<strong>de</strong>s Inliners bei transienten Strömungsvorgängen<br />
und nach Abwägen<br />
<strong>de</strong>r wirtschaftlichen Gesichtspunkte<br />
und möglicher Risiken fiel die Wahl<br />
auf ein Sanierungsverfahren <strong>mit</strong>tels<br />
HDPE-Inliner. Die Sanierung erfor<strong>de</strong>rte<br />
eine sorgfältige Vorbereitung.<br />
Trotz <strong>de</strong>r großen Nennweite verlief die<br />
Sanierung überaus zufrie<strong>de</strong>nstellend.<br />
Die Lan<strong>de</strong>swasserversorgung ist eines<br />
<strong>de</strong>r ältesten und traditionsreichsten<br />
Fernwasserversorgungsunternehmen<br />
in Deutschland. Seit 1965 wuchs die<br />
Lan<strong>de</strong>swasserversorgung als kommunaler<br />
Zweckverband in mehreren Ausbaustufen<br />
beständig weiter. Bedingt<br />
durch eine damals sehr hohe Nachfrage<br />
nach Stahlrohren auf <strong>de</strong>m Weltmarkt<br />
wur<strong>de</strong>n zwei größere <strong>Bau</strong>lose<br />
<strong>de</strong>r Leitung <strong>mit</strong> damals neu entwickelten<br />
Spannbetonrohren (DYWIDAG-<br />
Sentab-Rohre und Züblin-Rohre) in<br />
Nennweite 1500 bei 5.000 mm Einzelrohrlänge<br />
auf 6.710 m bzw. 2.900 m<br />
verlegt.<br />
Die Haltbarkeit <strong>de</strong>r sowohl in Ringrichtung<br />
über Ringspanndrähte als<br />
auch in Längsrichtung vorgespannten<br />
Rohre wur<strong>de</strong> als unproblematisch eingeschätzt,<br />
als Schwachpunkt sollten<br />
sich jedoch nach nur 25 Jahren Betrieb<br />
die Rollgummidichtungen erweisen.<br />
So stieg bereits ab <strong>de</strong>n 90er-Jahren die<br />
Verlustrate auf <strong>de</strong>r Druckleitung 3, die<br />
bis zu 3.000 l/s Richtung Stuttgart<br />
durchleitet auf über 20 l/s an. Einbaufehler<br />
bei <strong>de</strong>r damaligen Verlegung,<br />
wie auch spätere Druckstoßversuche,<br />
ließen auf Grund <strong>de</strong>r geschädigten<br />
Rollgummidichtungen die Leckrate<br />
dramatisch ansteigen. Als Sanierungsverfahren<br />
hat man seit diesem Zeitraum<br />
so genannte Innendichtmanschetten<br />
eingesetzt.<br />
Da<strong>mit</strong> konnte zwar vorübergehend<br />
die Leckrate in Schach gehalten wer<strong>de</strong>n<br />
und ohne diese Sanierungskampagnen,<br />
bei <strong>de</strong>nen maximal ca. 20<br />
Manschetten eingebaut wer<strong>de</strong>n konnten,<br />
wäre die Leckrate auf aktuell ca.<br />
130 l/s angestiegen. Allerdings stößt<br />
dieses Verfahren auf mehrere Grenzen.<br />
Diese bestehen zum einen darin,<br />
dass es sich bei 6.700 m um insgesamt<br />
1.340 Muffen han<strong>de</strong>lt. Weiterhin kann<br />
die Druckleitung 3 einschließlich Befüll-<br />
und Entleerungszeit nur maximal<br />
vier Tage außer Betrieb gehen und,<br />
das be<strong>de</strong>nklichste Kriterium: Ab <strong>de</strong>m<br />
Jahr 2000 mussten die Innendichtmanschetten<br />
<strong>de</strong>r „1. Generation“ wie<strong>de</strong>r<br />
erneuert wer<strong>de</strong>n. Daraus folgte,<br />
dass die Lebensdauer dieses Sanierungsverfahrens<br />
<strong>mit</strong> nur ca. 10 bis 15<br />
Jahren inakzeptabel kurz ist. Aus <strong>de</strong>n<br />
Sanierungskampagnen hatte sich ergeben,<br />
dass pro Muffe ein Aufwand<br />
von 2.000 Euro entsteht. Es stellte sich<br />
die grundsätzliche Frage, ob diese Vorgehensweise<br />
fortgesetzt wer<strong>de</strong>n sollte,<br />
o<strong>de</strong>r ein nachhaltiges Sanierungsverfahren<br />
zum Einsatz kommt.<br />
Warum ein Inliner-Verfahren?<br />
Gegen einen Neubau sprachen die sehr<br />
hohen Kosten und die Lage <strong>de</strong>r Trasse,<br />
die zum Teil durch schwieriges Gelän<strong>de</strong><br />
führt bzw. Naturschutzgebiete<br />
durchquert. Daher wur<strong>de</strong>n Sanierungsverfahren<br />
näher untersucht. Hier<br />
galt es, einen geeigneten Werkstoff auszuwählen,<br />
<strong>de</strong>r eine entsprechend lange<br />
Lebensdauer erwarten lässt. Nach<br />
und nach kristallisierte sich heraus,<br />
welche weiteren Anfor<strong>de</strong>rungen an das<br />
Sanierungsverfahren zu stellen sind<br />
14 03/2007<br />
Quelle: Pfeiffer GmbH
und welche Randbedingungen gelten.<br />
Diese sind:<br />
• Die Spannbetonrohrschale ist statisch<br />
noch voll funktionsfähig, die Tragfähigkeit<br />
ist so<strong>mit</strong> gegeben.<br />
• Das Problem sind die Rollgummidichtungen,<br />
die einem progressiven<br />
Alterungsprozess unterliegen.<br />
• Die bisherige Sanierung <strong>mit</strong> Innendichtmanschetten<br />
hat nur eine Lebensdauer<br />
von 10 bis 15 Jahren und<br />
verursacht einen sehr hohen Kostenaufwand,<br />
<strong>de</strong>n es zu minimieren galt.<br />
Die Anfor<strong>de</strong>rungen an die Sanierung<br />
bestehen aus folgen<strong>de</strong>n Punkten:<br />
• Nutzen <strong>de</strong>r vorhan<strong>de</strong>nen Rohrschale<br />
als Tragwerk,<br />
• schnelles Verfahren ohne längere<br />
(< 4 d) Außerbetriebnahme <strong>de</strong>r Leitung<br />
(da sonst eine Parallelleitung<br />
bzw. Ersatzversorgung erfor<strong>de</strong>rlich<br />
wird),<br />
• unproblematischer Werkstoff im Hinblick<br />
auf die Trinkwasserhygiene und<br />
die Dauerhaftigkeit,<br />
• Verlegbarkeit in Kurvenradien (hier:<br />
R = 250m),<br />
• günstiger als ein Neubau und günstiger<br />
als eine Sanierung <strong>mit</strong>tels Innendichtmanschetten.<br />
Das Subline-Verfahren<br />
Auf Grund <strong>de</strong>r genannten Anfor<strong>de</strong>rungen<br />
fiel das Subline-Verfahren in<br />
die engere Wahl. Bei diesem Verfahren<br />
wird ein zuvor über die gesamte Einziehlänge<br />
verschweißter PE-Liner über<br />
eine Faltmaschine gezogen und c-förmig<br />
axial „zusammengerollt“ und in<br />
dieser instabilen Form über Haltebän<strong>de</strong>r<br />
fixiert, sodass er dann in das zu sanieren<strong>de</strong><br />
Rohr eingezogen wer<strong>de</strong>n<br />
kann (Abb. 1).<br />
Nach <strong>de</strong>m Einziehen und <strong>de</strong>m Herstellen<br />
<strong>de</strong>r Endverschlüsse wird <strong>de</strong>r<br />
noch eingerollte Liner <strong>mit</strong> Innendruck<br />
beaufschlagt. Die Haltebän<strong>de</strong>r springen<br />
auf, <strong>de</strong>r Liner legt sich „close fit“ an die<br />
Spannbetonrohrschale. Für eine HD-<br />
PE-Inliner-Sanierung sprach auch die<br />
zu erwarten<strong>de</strong> hohe Nutzungsdauer<br />
dieses Werkstoffs. Belastbare Lebensdauerprognosen<br />
und auch Angaben<br />
<strong>de</strong>r entsprechen<strong>de</strong>n Norm liegen hier<br />
inzwischen bei 100 Jahren.<br />
03/2007<br />
Auch wenn das Subline-Verfahren<br />
<strong>mit</strong>tlerweile etabliert ist, war es – bedingt<br />
durch die große Nennweite – eine<br />
beson<strong>de</strong>re Herausfor<strong>de</strong>rung, <strong>de</strong>nn<br />
es wur<strong>de</strong> sich erstmals an einen Inliner<br />
D a 1.480 (s = 24,3 ≈ SDR 61) herangewagt.<br />
So mussten die Spiegelschweißeinrichtung<br />
als auch die Extru<strong>de</strong>rvorrichtung<br />
im PE-Rohrwerk<br />
für diese Nennweite neu gebaut wer<strong>de</strong>n.<br />
Bei einer Rohrlänge von 12 m und<br />
einer Sanierungsstrecke von 550 m ergeben<br />
sich so<strong>mit</strong> 45 Schweißnähte.<br />
Der „richtige“ Sanierungsabschnitt<br />
Ein wesentlicher Punkt besteht in <strong>de</strong>r<br />
Auswahl eines geeigneten Sanierungsabschnitts.<br />
Abbildung 2 zeigt ein<br />
Längsprofil <strong>de</strong>s Spannbetonabschnitts<br />
2. Dieser Abschnitt wur<strong>de</strong> ausgewählt,<br />
da sich zwischen <strong>de</strong>n Schächten 3.031<br />
und 3.032 ein lang gestreckter Bogen<br />
befin<strong>de</strong>t – ein Abschnitt, <strong>de</strong>r beispielsweise<br />
<strong>mit</strong>tels Stahl-Inliner nicht<br />
wirtschaftlich sanierbar ist. Durch<br />
Leckortung <strong>mit</strong>tels Abhören <strong>de</strong>r Lei-<br />
Abb. 1 Das Subline-Verfahren<br />
Leitungsbau<br />
tung wur<strong>de</strong>n auf diesem Abschnitt<br />
auch zahlreiche undichte Muffen <strong>de</strong>tektiert<br />
– trotz einer Sanierungsrate<br />
von 51 Prozent (<strong>mit</strong>tels Innendichtmanschetten).<br />
Vorteilhaft ist auch, dass<br />
<strong>mit</strong>tels Subline-Verfahren die Krümmungsradien<br />
(im vorliegen<strong>de</strong>n Fall:<br />
R = 250m) noch problemlos bewerkstelligt<br />
wer<strong>de</strong>n können.<br />
Stabilität <strong>de</strong>s Inliners bei transienten<br />
Strömungsvorgängen<br />
Ein weiterer be<strong>de</strong>uten<strong>de</strong>r Gesichtspunkt<br />
besteht in <strong>de</strong>r Eignung <strong>de</strong>s Verfahrens<br />
hinsichtlich <strong>de</strong>s Verhaltens<br />
(i. e. <strong>de</strong>r Stabilität) bei transienten Strömungsvorgängen.<br />
Beson<strong>de</strong>res Augenmerk<br />
muss <strong>de</strong>m Beulverhalten bei<br />
plötzlichem Druckabfall bis in <strong>de</strong>n Unterdruckbereich<br />
bei Druckstößen gelten.<br />
Angestellte Druckstoßberechnungen<br />
sowie ein Druckstoßgutachten ergaben,<br />
dass <strong>de</strong>r Inliner im „worst case“<br />
bei einem Unterdruck von -0,875 bar<br />
einbeulen wür<strong>de</strong>. Dieser Wert ist jedoch<br />
nicht als kritisch eingestuft.<br />
Der verformte Liner wird <strong>mit</strong><br />
einer Wind in die Altleitung<br />
eingezogen.<br />
Durch die Beaufschlagung <strong>mit</strong> Wasserdruck<br />
reißen die Haltebän<strong>de</strong>r, <strong>de</strong>r Liner<br />
<strong>de</strong>hnt sich aus und<br />
legt sich an die<br />
Innenwand <strong>de</strong>r<br />
Altleitung.<br />
15<br />
Quelle: Pfeiffer GmbH
Quelle: Pfeiffer GmbH Quelle: Zweckverband Lan<strong>de</strong>swasserversorgung<br />
Technik<br />
Abb. 2 Der Sanierungsabschnitt bei Halzhausen<br />
müNN<br />
560<br />
555<br />
550<br />
545<br />
[bar]<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
23.31<br />
3.25<br />
0.00<br />
53.07<br />
108.24<br />
103.21<br />
höchst zulässig 343 bar = 110 t<br />
72 72 bar bar = 23,4 23,4 tt<br />
3,125 bar entsprechen 1,00 t<br />
bedingt durch Werte <strong>de</strong>r Berstlafette<br />
0 1,26 2,52 3,78 5,04 6,30<br />
[Stun<strong>de</strong>n]<br />
Dauer <strong>de</strong>r Sanierung<br />
Ein be<strong>de</strong>uten<strong>de</strong>r Vorteil <strong>de</strong>s Verfahrens<br />
liegt darin, dass <strong>de</strong>r Rohreinzug sehr<br />
schnell durchgeführt wer<strong>de</strong>n kann, da<br />
die zeitintensiven Arbeitsabläufe wie<br />
das Spiegel-Schweißen und auch die<br />
Desinfektion außerhalb <strong>de</strong>r Rohrleitung<br />
durchgeführt wer<strong>de</strong>n können<br />
bzw. müssen. Nach entsprechen<strong>de</strong>r<br />
Vorbereitung an <strong>de</strong>r Einziehgrube und<br />
<strong>de</strong>r Endstelle <strong>mit</strong> <strong>de</strong>r Zugeinrichtung<br />
kann <strong>de</strong>r eigentliche Einziehvorgang<br />
sehr rasch <strong>mit</strong> 20 bis 100 m/h erfolgen.<br />
Dies war ein wesentlicher Vorteil, da die<br />
Lan<strong>de</strong>swasserversorgung auf die<br />
Druckleitung nur maximal vier Tage<br />
verzichten kann. Dennoch erfor<strong>de</strong>rte<br />
die Sanierung weiter gehen<strong>de</strong> Vorbereitungen,<br />
um auf <strong>de</strong>m kritischen Weg<br />
die Spanne von vier Tagen zu schaffen.<br />
[ km ]<br />
449.11<br />
434.09<br />
100 100 bar bar = 32 32 tt<br />
130 130 bar bar = 41,6 41,6 tt<br />
Der Einziehvorgang<br />
Der Zeitpunkt für <strong>de</strong>n Rohreinzug<br />
wur<strong>de</strong> auf die Nacht vom 18. auf <strong>de</strong>n<br />
19. Oktober 2006 festgelegt. Bereits drei<br />
Wochen vorher wur<strong>de</strong> <strong>mit</strong> <strong>de</strong>m Verschweißen<br />
und Auslegen <strong>de</strong>s Rohrstranges<br />
begonnen. Selbst die Desinfektion<br />
<strong>de</strong>s Rohrstranges konnte vor<br />
<strong>de</strong>m Einziehvorgang und <strong>de</strong>m Einrollen<br />
zum C-Liner vorgeschaltet wer<strong>de</strong>n.<br />
Auch für <strong>de</strong>n Einziehvorgang wur<strong>de</strong>n<br />
die Gruben bereits im Frühjahr vorbereitet,<br />
um hierfür ein maximales Zeitfenster<br />
zu erhalten.<br />
Bei einer Querschnittsfläche von<br />
0,111129 x 10 6 mm 2 und einer zulässigen<br />
Spannung von σ zul = 10 N/mm 2 beträgt<br />
die maximal zulässige Zugkraft<br />
1.111 kN. Die Analyse <strong>de</strong>s Zugkraft-<br />
diagramms zeigt, dass die Krümmung<br />
die Reibung nur unwesentlich beeinflusste,<br />
wohingegen die Gradiente einen<br />
<strong>de</strong>utlich stärkeren Einfluss ausübte<br />
(Abb. 3).<br />
Wird überschlägig <strong>mit</strong> <strong>de</strong>m Eigengewicht<br />
<strong>de</strong>s Liners von 61 t gerechnet<br />
und die Haftreibungszahl μH <strong>mit</strong> 0,5<br />
angesetzt, so liegt die maximal erfor<strong>de</strong>rliche<br />
Zugkraft bei 0,50 x 610 kN =<br />
305 kN und da<strong>mit</strong> gera<strong>de</strong> bei knapp 30<br />
Prozent <strong>de</strong>r zulässigen Spannungen.<br />
Der eigentliche Einziehvorgang war am<br />
19. Oktober 2006 um 3:00 Uhr nach 6,5<br />
Stun<strong>de</strong>n abgeschlossen (Abb. 4).<br />
Rückverformung und Einbindung<br />
Nach <strong>de</strong>m Einzug erfolgte unter Einsatz<br />
von pneumatischen Kissen die<br />
Rückverformung <strong>de</strong>r offenen En<strong>de</strong>n<br />
<strong>de</strong>s C-Liners zur ursprünglichen Kreisform<br />
zwecks Aufnahme <strong>de</strong>r Linergrips.<br />
24 Stun<strong>de</strong>n nach Beginn <strong>de</strong>s Einziehvorgangs<br />
konnten die Montagestücke<br />
montiert und die sanierte Rohrleitung<br />
verschlossen wer<strong>de</strong>n, um anschließend<br />
die Leitung zu befüllen und <strong>de</strong>n gesamten<br />
Inliner zurückzuverformen<br />
(Abb. 5). Die Begehung <strong>de</strong>r Leitung erfolgte<br />
zwei Wochen später. Dabei wur<strong>de</strong><br />
ein einwandfreier Zustand <strong>de</strong>s Liners<br />
festgestellt.<br />
Zusammenfassung und Fazit<br />
Erstmals wur<strong>de</strong> eine Trinkwasser-<br />
Druckleitung <strong>de</strong>r Nennweite 1500 <strong>mit</strong>tels<br />
Subline-Verfahren saniert. Die Veranlassung<br />
hierfür bestand darin, dass<br />
die bisherigen Sanierungsverfahren zur<br />
Senkung <strong>de</strong>r Leckrate auf <strong>de</strong>n undichten<br />
Spannbetonabschnitten <strong>de</strong>r Druckleitung<br />
3 <strong>de</strong>r Lan<strong>de</strong>swasserversorgung<br />
kein nachhaltiges und da<strong>mit</strong> zufrie<strong>de</strong>nstellen<strong>de</strong>s<br />
Ergebnis sichern konnten.<br />
Eine beson<strong>de</strong>re Herausfor<strong>de</strong>rung<br />
bestand – neben <strong>de</strong>r großen Nennweite<br />
– darin, dass die Hauptleitung 3 im<br />
Sanierungsabschnitt einschließlich <strong>de</strong>r<br />
Entleerungs- und Befüllungsvorgänge<br />
bei sorgfältiger Vorbereitung und maximaler<br />
Bewirtschaftung <strong>de</strong>r Behältervolumina<br />
nur maximal vier Tage außer<br />
Betrieb gehen kann. Nach<strong>de</strong>m <strong>de</strong>r<br />
Neubau einer Parallelleitung aus Kostengrün<strong>de</strong>n<br />
verworfen wur<strong>de</strong>, war dieser<br />
enge Zeitkorridor eines <strong>de</strong>r maßgeben<strong>de</strong>n<br />
Kriterien zur Auswahl <strong>de</strong>s<br />
16 03/2007<br />
519.06<br />
489.12<br />
484.12<br />
479.13<br />
Abb. 3 Zugkraftdiagramm und Höhenprofil <strong>de</strong>s Sanierungsabschnittes<br />
539.10<br />
534.10<br />
529.09<br />
524.07<br />
593.32<br />
589.20
Sanierungsverfahrens. Hier bestehen<br />
die Vorteile <strong>de</strong>s Subline-Verfahrens<br />
darin, dass wesentliche Fertigungsschritte<br />
außerhalb <strong>de</strong>r zu sanieren<strong>de</strong>n<br />
Rohrleitung auf <strong>de</strong>r <strong>Bau</strong>stelle ablaufen,<br />
d. h. die zu sanieren<strong>de</strong> Leitung<br />
kann bis zum Einziehvorgang in Betrieb<br />
bleiben. Umfangreiche Voruntersuchungen<br />
ergaben, dass <strong>de</strong>r HDPE-<br />
100-Liner (SDR 61, d. h. 24,3 mm<br />
Wandstärke bei D a = 1.480 mm, C.o.F.<br />
= 1 %) sowohl <strong>de</strong>n hydraulischen als<br />
auch <strong>de</strong>n hydrodynamischen Beanspruchungen<br />
(Druckstöße) standhält.<br />
Der Einziehvorgang <strong>mit</strong>tels Hydraulikpressen<br />
gelang mühelos. Weiterhin<br />
sei angemerkt, dass die Sanierungsmaßnahme<br />
Dank <strong>de</strong>r sorgfältigen Vorbereitung<br />
und einer fachkundigen<br />
Mannschaft vor Ort überaus erfolgreich<br />
durchgeführt wer<strong>de</strong>n konnte. So<br />
konnte die Leckrate auf <strong>de</strong>m Abschnitt<br />
von 3.200 m durch die Inliner-Sanierung<br />
auf 550 m von 15 auf 7 l/s gesenkt<br />
wer<strong>de</strong>n. Als Fazit ist festzuhalten, dass<br />
das Subline-Verfahren auch zur kostengünstigen<br />
Sanierung von Groß-<br />
Die machen<br />
Druck<br />
Druckerhöhungsanlagen<br />
für eine zuverlässige<br />
Wasserversorgung<br />
Wenn <strong>de</strong>r Wasserdruck nicht<br />
ausreicht für:<br />
• hohe Gebäu<strong>de</strong><br />
• weit verzweigte Leitungsnetze<br />
• industrielle Prozesse<br />
• Feuerlöscheinrichtungen<br />
Dann helfen Druckerhöhungsanlagen<br />
von Lowara, <strong>de</strong>nn die<br />
machen Druck.<br />
Engineered for life<br />
rohrleitungen in <strong>de</strong>r Trinkwasserversorgung<br />
geeignet ist.<br />
Swageline bei <strong>de</strong>n Berliner<br />
Wasserbetrieben<br />
Im Rahmen <strong>de</strong>r Messe „WASSER BER-<br />
LIN 2006“ sanierte die Firma Lud-<br />
wig Pfeiffer im Auftrag <strong>de</strong>r Berliner<br />
Wasserbetriebe eine Abwasserdruckleitung<br />
DN 1000 <strong>mit</strong> einem HD-PE-<br />
Inliner im Swagelining-Verfahren. Das<br />
<strong>Bau</strong>feld befand sich in innerstädtischer<br />
Lage in Prenzlauer Berg, einem „Szene-Viertel“<br />
von Berlin. Die <strong>Bau</strong>maßnahme<br />
war erfor<strong>de</strong>rlich gewor<strong>de</strong>n,<br />
nach<strong>de</strong>m sich die Störungsfälle beim<br />
Betrieb <strong>de</strong>r Leitung gehäuft hatten. Die<br />
Lage in einem sanierten Stadtgebiet<br />
<strong>mit</strong> geschlossener Bebauung und einer<br />
Vielzahl von Restaurants, Cafes und<br />
Geschäften stellten beson<strong>de</strong>re Anfor<strong>de</strong>rungen<br />
an die <strong>Bau</strong>ausführung. Unter<br />
Berücksichtigung <strong>de</strong>r lokalen Beson<strong>de</strong>rheiten,<br />
einer hydraulischen Berechnung<br />
und einer Wirtschaftlichkeitsanalyse<br />
entschied man sich für<br />
eine PE-close-fit-Sanierung im Swagelining-Verfahren.<br />
Die positiven Erfah-<br />
Leitungsbau<br />
rungen aus vergangen PE-close-fit-<br />
<strong>Bau</strong>maßnahmen ließen die Beteiligten<br />
einen Schritt in eine neue Dimension<br />
wagen – noch nie zuvor wur<strong>de</strong> eine<br />
Leitung DN 1000 <strong>mit</strong> einem PE-closefit-Inliner<br />
SDR17 saniert.<br />
Dieser Hauptleitungsabschnitt in <strong>de</strong>r<br />
Bötzowstraße wur<strong>de</strong> En<strong>de</strong> <strong>de</strong>s 19. Jahrhun<strong>de</strong>rts<br />
gebaut. Verwen<strong>de</strong>t wur<strong>de</strong>n<br />
dabei schmie<strong>de</strong>eiserne Rohre. In <strong>de</strong>n<br />
letzten Jahren stieg die Scha<strong>de</strong>nsrate an<br />
dieser Leitung an, sodass ein Handlungsbedarf<br />
entstand. Auf Grund <strong>de</strong>r<br />
örtlichen Situation war ein größerer<br />
Scha<strong>de</strong>n unbedingt zu verhin<strong>de</strong>rn.<br />
Warum ein Inliner-Verfahren?<br />
In <strong>de</strong>r Planungsphase wur<strong>de</strong>n ausführlich<br />
mehrere mögliche Alternativen<br />
untersucht und bewertet. Ein Neubau<br />
war technisch nur schwer möglich,<br />
da <strong>de</strong>r unterirdische <strong>Bau</strong>raum in diesem<br />
Bereich dicht belegt ist. Zusätzlich<br />
wären weitere Nutzungsentgelte für die<br />
Trasse angefallen. Einer Auswechslung<br />
in bestehen<strong>de</strong>r Trasse stand eine parallel<br />
zur ADL verlaufen<strong>de</strong> Gas-<br />
Lowara<br />
ITT Lowara Deutschland GmbH<br />
63762 Großostheim, Tel.: 06026/943-0, www.lowara.<strong>de</strong>
Quelle: Pfeiffer GmbH Quelle: Pfeiffer GmbH Quelle: Pfeiffer GmbH<br />
Technik<br />
hochdruckleitung DN 500 entgegen.<br />
Des Weiteren befin<strong>de</strong>t sich das <strong>Bau</strong>feld<br />
in einer Durchgangsstraße eines<br />
städtebaulich sanierten Wohngebietes.<br />
Die Belastungen für die Anwohner und<br />
Gewerbetreiben<strong>de</strong> sollten so gering wie<br />
möglich sein. Auf Grund <strong>de</strong>r positiven<br />
Abb. 4 Blick in die Einziehgrube<br />
Abb. 5 Verschließen <strong>de</strong>r<br />
sanierten Rohrleitung <strong>mit</strong><br />
Einbau <strong>de</strong>r Montagestücke<br />
Abb. 6 Blick auf die Swage-Ausrüstung<br />
Erfahrungen aus an<strong>de</strong>ren <strong>Bau</strong>vorhaben<br />
untersuchten die Berliner Wasserbetriebe<br />
auch die Möglichkeit einer<br />
wirtschaftlichen Sanierung. Dabei<br />
wur<strong>de</strong>n unter an<strong>de</strong>ren folgen<strong>de</strong> Anfor<strong>de</strong>rungen<br />
an das Sanierungsverfahren<br />
<strong>de</strong>finiert:<br />
• Inliner in Neurohrqualität<br />
• Aufrechterhaltung <strong>de</strong>r Durchflusskapazität<br />
• Aufnahme aller Lasteinflüsse durch<br />
<strong>de</strong>n Inliner<br />
• Unproblematischer Rohrwerkstoff in<br />
Bezug auf Hydraulik und Dauerhaftigkeit<br />
• Geringe Beeinträchtigung <strong>de</strong>s<br />
Verkehrsflusses<br />
• Kurze <strong>Bau</strong>zeit<br />
• Lange Sanierungsabschnitte<br />
• Einzug auch bei Abwinkelungen <strong>de</strong>r<br />
Rohrachsen möglich<br />
• Hohe Wirtschaftlichkeit (kostengünstiger<br />
als offene <strong>Bau</strong>weise)<br />
Das Swagelining-Verfahren<br />
Das Swagelining-Verfahren ist ein kostengünstiges<br />
Sanierungsverfahren für<br />
Druckrohrleitungen <strong>mit</strong> PE-HD-Inlinern<br />
ohne bleiben<strong>de</strong>n Ringraum. Das<br />
Verfahren zeichnet sich beson<strong>de</strong>rs<br />
durch eine geringe Belastung <strong>de</strong>s<br />
Straßenverkehrs aus, welches auf diesem<br />
<strong>Bau</strong>vorhaben von großem Nutzen<br />
war. Der komplett vorgefertigte Inliner<br />
D a 1.030 mm wird <strong>mit</strong> einer Zugvorrichtung<br />
vor Ort durch ein Reduktionswerkzeug<br />
gezogen. Dadurch verringert<br />
sich <strong>de</strong>r Durchmesser <strong>de</strong>s Inliners.<br />
Der Inliner bleibt während <strong>de</strong>s<br />
Einziehvorganges ständig unter Zugspannung.<br />
So<strong>mit</strong> kann <strong>de</strong>r Einziehvorgang<br />
je<strong>de</strong>rzeit unterbrochen wer<strong>de</strong>n,<br />
z. B. um einzelne Rohrstränge vor<br />
<strong>de</strong>m Einzug zu verbin<strong>de</strong>n. Nach Erreichen<br />
<strong>de</strong>r Endlage wird die Zugkraft<br />
entspannt, wodurch sich <strong>de</strong>r Außendurchmesser<br />
wie<strong>de</strong>r vergrößert. Der<br />
Inliner legt sich close-fit an das Altrohr<br />
an. Das Swagelining-Verfahren<br />
wur<strong>de</strong> schon sehr oft erfolgreich angewandt.<br />
Weit über 1.000 km sanierte<br />
Rohrleitungen bestätigen die Zuverlässigkeit<br />
dieses Verfahrens.<br />
Dauer <strong>de</strong>r Sanierung<br />
Ein be<strong>de</strong>uten<strong>de</strong>r Vorteil dieses Verfahrens<br />
ist, dass zeitintensive Vorarbeiten,<br />
wie das Reinigen <strong>de</strong>r Altrohrleitung und<br />
das Verschweißen <strong>de</strong>r einzelnen Rohrstränge,<br />
parallel im Bereich <strong>de</strong>s <strong>Bau</strong>fel<strong>de</strong>s<br />
ausgeführt wer<strong>de</strong>n können. Nach<br />
Abschluss <strong>de</strong>r Vorarbeiten in <strong>de</strong>n Startund<br />
Zielgruben sowie in <strong>de</strong>r Altrohrleitung<br />
erfolgte <strong>de</strong>r Rohrzug <strong>mit</strong> einer<br />
Geschwindigkeit von ca. 50 bis 80 m/h.<br />
Der Einziehvorgang wur<strong>de</strong> in zwei Ab-<br />
18 03/2007
schnitten vorgenommen. Der erste Abschnitt<br />
<strong>mit</strong> 303 m dauerte ca. fünf Stun<strong>de</strong>n<br />
und <strong>de</strong>r zweite Abschnitt <strong>mit</strong> 227 m<br />
weniger als vier Stun<strong>de</strong>n. Das Verfahren<br />
hat erneut <strong>de</strong>utlich gemacht, dass in<br />
kürzester Zeit lange Strecken auch in<br />
größeren Durchmesserbereichen dauerhaft<br />
saniert wer<strong>de</strong>n können.<br />
Örtlichkeiten<br />
Das Sanierungsgebiet in Berlin-Friedrichshain<br />
und Prenzlauer Berg zeichnet<br />
sich durch eine lückenlose Wohnhausbebauung<br />
<strong>mit</strong> hoher Bevölkerungsdichte<br />
aus. Dementsprechend<br />
herrscht hoher Anliegerverkehr <strong>mit</strong><br />
voll ausgelasteten Parkflächen beidseitig<br />
in <strong>de</strong>r Bötzowstraße. Die zu sanieren<strong>de</strong><br />
ADL DN 1000 befin<strong>de</strong>t sich fast<br />
<strong>mit</strong>tig in <strong>de</strong>r Straße. Dennoch musste<br />
<strong>de</strong>r ruhen<strong>de</strong> Verkehr nur im Bereich<br />
<strong>de</strong>r drei Einzelbaugruben und für die<br />
zwei Rohreinzüge für jeweils ca. sechs<br />
Stun<strong>de</strong>n entfernt wer<strong>de</strong>n. Zusätzlich<br />
wur<strong>de</strong> <strong>de</strong>r fließen<strong>de</strong> Verkehr für die<br />
Zeit <strong>de</strong>s Rohreinzuges nur zeitweise für<br />
queren<strong>de</strong> Straßen geringfügig beeinträchtigt.<br />
Das Verfahren hat hier ein<strong>de</strong>utig<br />
gezeigt, dass eine Rohrleitung<br />
DN 1000 in einer Gesamtlänge von 530<br />
m in einem sehr dicht bewohnten Gebiet<br />
<strong>mit</strong> stark frequentierten Anliegerstraßen<br />
problemlos, <strong>mit</strong> kurzer <strong>Bau</strong>zeit<br />
und <strong>mit</strong> geringen Einschränkungen für<br />
<strong>de</strong>n Verkehr saniert wer<strong>de</strong>n kann.<br />
Vorbereiten<strong>de</strong> Maßnahmen<br />
<strong>de</strong>r Sanierung<br />
Um <strong>de</strong>n Inliner problemlos in das Altrohr<br />
einziehen zu können und um nach<br />
<strong>de</strong>m Einbau eine Close-fit-Lagerung<br />
im Altrohr zu erreichen, wur<strong>de</strong>n folgen<strong>de</strong><br />
Vorarbeiten notwendig:<br />
Nach Anlegen <strong>de</strong>r drei <strong>Bau</strong>gruben für<br />
bei<strong>de</strong> Sanierungsabschnitte wur<strong>de</strong> jeweils<br />
ein Ausschnitt im oberen Bereich<br />
<strong>de</strong>s schmie<strong>de</strong>eisernen Altrohres hergestellt,<br />
um die restlichen Wassermengen,<br />
die nicht durch die vorhan<strong>de</strong>nen Entleerungen<br />
ablaufen konnten, abzupumpen.<br />
Danach erfolgte umgehend eine<br />
Hochdruckreinigung <strong>mit</strong> gleichzeitigem<br />
Absaugen und Abfahren <strong>de</strong>r<br />
Schlammrückstän<strong>de</strong>. Die nun noch vorhan<strong>de</strong>nen<br />
festen Inkrustationen wur<strong>de</strong>n<br />
<strong>mit</strong> einer mechanischen Reinigung<br />
entfernt. Um das Ergebnis zu kontrollieren<br />
wur<strong>de</strong> ein zuvor angefertigter Ka-<br />
03/2007<br />
librierkörper <strong>mit</strong> einem Außendurchmesser<br />
von 985 mm durch das Altrohr<br />
gezogen. Die darauf folgen<strong>de</strong> Kamerabefahrung<br />
brachte die Erkenntnis, dass<br />
das Altrohr ausreichend für die Inlinersanierung<br />
vorbereitet war. Zeitgleich zu<br />
diesen Arbeiten wur<strong>de</strong>n die an <strong>de</strong>n <strong>Bau</strong>gruben<br />
statisch berechneten Wi<strong>de</strong>rlager<br />
eingebaut, die zur Aufnahme <strong>de</strong>r Längskräfte<br />
beim Einziehvorgang erfor<strong>de</strong>rlich<br />
waren. Des Weiteren wur<strong>de</strong>n alle<br />
Rohre für <strong>de</strong>n jeweiligen Abschnitt aus<br />
Platzgrün<strong>de</strong>n außerhalb <strong>de</strong>s Sanierungsbereiches<br />
vorgeschweißt und am<br />
Straßenrand abgelegt. Für <strong>de</strong>n Einziehvorgang<br />
erfolgte <strong>de</strong>r Transport <strong>de</strong>r fertigen<br />
Rohrstränge zu <strong>de</strong>n Startgruben.<br />
Einziehvorgang<br />
Der Zeitpunkt <strong>de</strong>s Inlinereinzuges wur<strong>de</strong><br />
außerhalb <strong>de</strong>s Berufsverkehrs gewählt,<br />
sodass die Beeinträchtigung für<br />
<strong>de</strong>n ruhen<strong>de</strong>n und fließen<strong>de</strong>n Verkehr<br />
so gering wie möglich ausfiel. Das zuvor<br />
eingeschobene Gestänge <strong>de</strong>r in <strong>de</strong>r Zielgrube<br />
positionierten Zugmaschine wur<strong>de</strong><br />
<strong>mit</strong> <strong>de</strong>m angeschweißten Zugkopf<br />
verbun<strong>de</strong>n. Im Reduktionswerkzeug erfolgte<br />
eine Verringerung <strong>de</strong>s Außendurchmessers<br />
<strong>de</strong>s PE-Inliners von 1.030<br />
auf ca. 970 mm. Der Einzug in die Altleitung<br />
war so<strong>mit</strong> problemlos möglich.<br />
Die für die Verformung und <strong>de</strong>n Einzug<br />
notwendigen Zugkräfte lagen zwischen<br />
85 und 120 to, wo<strong>mit</strong> die zulässige,<br />
durch <strong>de</strong>n Rohrhersteller vorgegebene<br />
Zugkraft von max. 182 to, erheblich<br />
unterschritten wur<strong>de</strong>. Nach<strong>de</strong>m <strong>de</strong>r<br />
Rohrstrang seine Endposition erreicht<br />
hatte, wur<strong>de</strong> das Zuggestänge zwischen<br />
Swage-Anlage und Zugmaschine entlastet,<br />
wodurch sich <strong>de</strong>r Außendurchmesser<br />
wie<strong>de</strong>r vergrößerte (Abb. 6).<br />
Rückverformung, Einbindung<br />
und Druckprüfung<br />
Die Rückverformung <strong>de</strong>s zuvor verjüngten<br />
PE-Inliners erfolgte durch die<br />
stufenweise Entlastung <strong>de</strong>r Zugkräfte.<br />
Der eingezogene Rohrstrang bekam<br />
so<strong>mit</strong> für die Dauer von ca. acht Stun<strong>de</strong>n<br />
genügend Zeit, um sich in entlastetem<br />
Zustand nahezu spannungsfrei<br />
zu 100 Prozent an das Altrohr anzulegen.<br />
Ein Ringraum konnte so<strong>mit</strong> ausgeschlossen<br />
wer<strong>de</strong>n.<br />
Die bei<strong>de</strong>n Rohrstränge wur<strong>de</strong>n in <strong>de</strong>r<br />
Mittelbaugrube <strong>mit</strong> PE-HD-Rohr in<br />
Autor:<br />
Dipl.-Ing. Thomas Meyer<br />
Pfeiffer GmbH<br />
Altfrankener Str. 2<br />
01159 Dres<strong>de</strong>n<br />
Tel.: 0351 42737-88<br />
Fax: 0351 42737-89<br />
Leitungsbau<br />
offener <strong>Bau</strong>weise zusammengefügt. An<br />
<strong>de</strong>n bei<strong>de</strong>n äußeren En<strong>de</strong>n wur<strong>de</strong> je<br />
ein Vorschweißbund <strong>mit</strong> Losflansch<br />
angeschweißt und die Druckprüfung<br />
<strong>mit</strong> 12 bar in 24 Stun<strong>de</strong>n im Normalverfahren<br />
durchgeführt. Der Rohrstrang<br />
ist auf <strong>de</strong>r gewünschten Länge<br />
von 530 m <strong>mit</strong> einem PE-Inliner PE100<br />
SDR17 D A 1.030 mm erfolgreich saniert<br />
wor<strong>de</strong>n und konnte nunmehr<br />
wie<strong>de</strong>r <strong>mit</strong> <strong>de</strong>m vorhan<strong>de</strong>nen Abwasserdrucksystem<br />
verbun<strong>de</strong>n wer<strong>de</strong>n.<br />
Literatur<br />
Zweckverband Lan<strong>de</strong>swasserversorgung:<br />
Bericht Dr. Haakh<br />
<strong>Bau</strong>mgartner, F.: Funktionsweise <strong>de</strong>r kreisquerschnittförmigen<br />
Elastomerdichtung in Theorie<br />
und Praxis für Stahlbeton- und Spannbetondruckrohre;<br />
3R international; 20. Jahrgang,<br />
Heft 2/3, Februar/März.<br />
ADVANTICA: Swagelining<br />
Schulte, U., Hessel, J.: Restlebensdauer von<br />
Kunststoffrohren nach einer Betriebszeit von<br />
41 Jahren; 3R international (45), Heft 9/2006<br />
HDPE-Rohre; Lebensdauererwartung.<br />
Pfeiffer, L.: Druckrohr- und Kanalsanierung<br />
E-Mail: dres<strong>de</strong>n@ludwigpfeiffer.com<br />
Internet: www.ludwigpfeiffer.com<br />
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Rohren und Son<strong>de</strong>nkopf wird werkseitig<br />
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50 m / Euro 237,-<br />
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- 70 m / Euro 281,-<br />
- 80 m / Euro 303,-<br />
90 m / Euro 325,-<br />
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110 m / Euro 369,-<br />
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