Ein neues Verfahren bewährt sich in der Praxis

HDD im Bereich von Kampfmittel-Verdachtsflächen

Völlig neuartiges Verfahren für die Sondierung zur Ortung von Kampfmitteln auf Verdachtsflächen und Freigabe eines kreisförmigen Bohrlochbereiches für eine neu zu verlegende Leitung.

Von Roland Stutzki, Hamburg Wasser


Hamburg Wasser war bei der Entwicklung ganz vorn dabei: Zusammen mit der neu gegründeten ARGE „Waehler & Eggers – horizontale Kampfmittelsondierung" wurde diskutiert, konstruiert und getestet. Als krönende Finalisierung erfolgte die Freigabe des Verfahrens durch den Kampfmittelräumdienst der Hamburger Feuerwehr. Welche Vorteile und Zeitersparnisse in dem neuen Verfahren stecken, zeigte der erste reale Einsatz bei der Erneuerung einer Schmutzwasserdruckleitung.

Vorgeschichte

Als Überschrift für diesen Bericht könnte man aber auch den Werbeslogan einer skandinavischen Möbelhauskette in modifizierter Form wie folgt aussprechen: „Planst du noch – oder bohrst du schon?".

Jeder Planer für Tief- und Rohrleitungsbauprojekte kennt spätestens seit Oktober 2006 das Problem der Kampfmittel-Verdachtsflächen. Gäbe es eine Kategorie „Worte des Jahres in der Baubranche" bin ich der Meinung, dass diese Wortzusammenstellung innerhalb der letzten 4 Jahre zumindest schon einmal unter den Top 10 hätte auftauchen müssen.

In Hamburg gilt seit 2006 die Regel „Jeder Grundeigentümer ist für die Bombensuche auf seinem Grundstück verantwortlich" - und nicht mehr die Stadt allein. Als dann auch noch im Oktober 2006 beim Bau der A 3 bei Aschaffenburg ein Arbeiter ums Leben kam, als unter seiner Fräsmaschine eine Fliegerbombe aus dem Zweiten Weltkrieg explodierte, sind Bauunternehmen und allem voran Bauherren und öffentliche Auftraggeber unsicher geworden.

Wer also in Hamburg bauen will und dabei tiefer als 70 cm ins Erdreich eindringen muss, stellt daher in der Regel zunächst eine Anfrage beim Kampfmittelräumdienst. Bei Blindgänger-Verdacht muss ein Bauherr dann auf seine Kosten eine Spezialfirma mit der weiteren Sondierung des Geländes beauftragen, um somit die sogenannte Kampfmittelfreiheit zu erlagen.

Seit dem dramatischen Unfall bei Aschaffenburg geht eine wahre Flut von Anträgen auf die Auswertung von Luftbildern beim
Hamburger GEKV (Gefahrenerkundung Kampfmittelverdacht) ein. Da es sich bei der Auswertung solcher Luftbilder aus dem zweiten Weltkrieg um eine äußerst verantwortungsvolle und zudem auch Augen ermüdende Aufgabe handelt, können die Anfragen trotz personeller Aufstockung nicht wie am Fließband erledigt werden. Deshalb kann es auch in dringenden Fällen mal länger als gewünscht dauern, bis man eine Auswertung des GEKV zugestellt bekommt.

Was aber, wenn auch trotz nicht erkundeter Flächen schnell gebaut werden muss? Zum Beispiel weil die Gefahr besteht, dass eine ganze Bahngleistrasse auf Grund schadhafter Schmutzwasserrohrleitungen unterspült wird, von Umweltschäden, unangenehmen Gerüchen und Bürgern, die nur noch eingeschränkt ihren täglichen Bedürfnissen nachgehen können, mal ganz abgesehen?

Der bayerische Volksschauspieler Wolfgang Viereck pflegte in einer seiner Serien bei schwierigen Situation immer zu sagen: „Und ist der Berg auch noch so steil, ein bisschen was geht allerweil*" (* Bayerisch – Und heißt immer). Wie das Team von „Hamburg Wasser" zusammen mit den Firmen „Wähler Tief- und Rohrleitungsbau" und „Eggers Kampfmittelbergung" den Berg im vorgegebenen Zeitrahmen überwunden hat, wird im folgenden Bericht erläutert.

Daten und Fakten zum Projekt

Bei provisorischen Umschlussarbeiten im Rahmen einer Pumpwerkssanierung wurde Anfang 2009 bei einer 18 Jahre alten Abwasserdrucktransportleitung DN 300 aus duktilem Guss ein Schaden festgestellt, der bei der Hamburger Stadtentwässerung zuvor in dieser Form noch nicht aufgetreten war. Als die Druckleitung frei gelegt worden war, konnte man mit der Schaufel das durch eine PE-Umhüllung gegen äußere Korrosion geschützte Gussrohr wie einen Feuerwehrschlauch zusammendrücken. Ich kann mich noch sehr genau an den Tag erinnern, als die Firma Wähler diesen außergewöhnlichen Schaden feststellte. Es rief mich der verantwortliche Bauleiter an, um zu fragen ob die HSE seit neuestem Schläuche als Druckleitung einbaut. Und während des Telefongespräches war es dann auch schon um die Leitung geschehen: Da durch die Aufgrabung der bisher noch schützende Erddruck fehlte, platzte die Leitung. Um den Schaden zu reparieren, mussten ca. 30 m Leitung ausgebaut werden, bis wieder feste Substanz des Gussrohres gefunden wurde, an die angeschlossen werden konnte.
Das kurzfristige Außerbetriebnehmen und Wiederanfahren der Druckleitung zum Zweck der Reparatur wirkte sich auf den gesamten Leitungsstrang von ca. 1100 m äußerst negativ aus. Wie ein Dominoeffekt in Zeitlupe setzten sich Schäden an dieser Druckleitung aus duktilen Gussrohren an drei weiteren Stellen fort. War eine Stelle repariert, deutete sich 150 m weiter durch Abwasseraustritt der nächste Schaden an.

Die Druckleitung verläuft über eine Länge von ca. 400 m parallel zu einer dreigleisigen Hauptverkehrsader der Hamburger Hafenbahn. Als im Juli 2009 auch in diesem Bereich eine undichte Stelle entdeckt wurde, musste sehr schnell der Bau einer neuen Leitung umgesetzt werden. Doch ca. 90 % der neuen Leitungstrasse zählten zu Kampfmittel-Verdachtsflächen oder waren noch nicht untersucht, erschwerend kamen noch drei Gleiskreuzungen der Hamburger Hafenbahn und die Unterquerung eines Hauptverkehrsknotenpunktes hinzu. Die Projektingenieure von Hamburg Wasser und das beauftragte Rohrleitungsbauunternehmen Wähler standen vor einer äußerst anspruchsvollen Aufgabe.

Konventionelle Tiefensondierung nach Kampfmitteln

Auf der Grundlage der Technischen Anweisung für die Kampfmittelräumung (TA-KDR) Teil 1 Landbereich der Freien und Hansestadt Hamburg erfolgt die Sondierung nach Kampfmitteln in Verdachtsflächen zur Verlegung von tiefliegenden Leitungen durch die systematische Suche mittels vertikaler Bohrungen und EDV-gestützter Magnetfeldanomalienmessungen.

Auszug aus der TA-KDR:

Bei Klei- und Torfböden führt die Bohrtiefe immer 3,00m tief in den gewachsenen Boden unter den Bombenhorizont. Der Bombenhorizont ist die Grenzlinie zwischen dem gewachsenen Boden (erste mächtige Sandschicht) und der wassersperrenden Kleischicht. In dieser Tiefe wird die Messsonde auf Null kompensiert, um das örtliche Erdmagnet aus dem Messbereich zu nehmen. Notwendige Abweichungen sind mit dem KRD abzustimmen.

Bei Sanden und Mergel liegt die erforderliche Bohrtiefe bei 6,00m. Abweichungen sind auch hier mit dem KRD abzustimmen.

Dabei wird über die Trasse der neu zu verlegenden Leitung ein systematisches Bohrlochraster gelegt und jede einzelne vertikale Bohrung gemessen (magnetische Tiefensondierung / Bohrlochsondierung) und anschließend wieder verfüllt.

Diese Verfahren sind für den Auftraggeber mit erheblichem Zeitaufwand und hohen Kosten verbunden. Im Bereich von Autobahnen und Eisenbahntrassen kommt es zu einer erheblichen Störung der Infrastruktur.

Entstehung der neuen Sondiertechnologie

Es wäre ja auch ein kleines Wunder gewesen, wenn genau die 10 % der neuen Leitungstrasse, die nicht zu Kampfmittel-Verdachtsflächen gehörten, direkt die Trassenbereiche gewesen wären, die sich unter den Gleisen der Hafenbahn befanden. Hin und wieder soll es ja Wunder geben, aber das für den Bau der neuen Druckleitung zuständige Projektteam war davon nicht betroffen.

Der Anstoß für eine alternative Lösung zur Ortung von Kampfmitteln und Bombenblindgängern aus dem zweiten Weltkrieg waren die Kreuzungen der Gleistrassen.

Die Erkundung der neuen Leitungstrasse im Bereich der Gleise mittels Oberflächensondierung schied aufgrund der Gleise schon von vornherein aus. Auch die konventionelle Vertikal-Raster-Bohr-Sondierung war nicht möglich, hierbei hätte der Zugverkehr viel zu lange eingestellt werden müssen.

Aber nicht nur das schon aufgeführte Argument sprach gegen die konventionelle Sondierungsmethode. Die drei Gleisquerungen mit Längen von 100 m, 150 m und 270 m und die Querung des Straßenverkehrsknotenpunktes mit einer Länge von 230 m sollten mittels HDD durchgeführt werden. Wäre es nun doch irgendwie möglich gewesen, ein Zeitfenster für die Sondierung mittels vertikalem Bohrraster mit 1,50 m Abständen durchzuführen, wäre als Resultat vielleicht eine kampfmittelfreie Leitungstrasse das Ergebnis gewesen. Eine Trasse, die dann aber mittels HDD nicht mehr bebaubar gewesen wäre. Auch wenn alle Vertikalbohrungen für die Kampfmittelsondierung mit einem stark quellfähigen Material oder Beton verfüllt worden wären, hätten Ausbläser kaum vermieden werden können. Und wer möchte schon gern beim HDD unter Bahngleisen Bentonitausbläser haben?

Es musste also eine neue Methode erfunden werden. Eine Methode, die es möglich macht, trotz oberirdisch vorhandener Bahngleise in einer vorgegebenen Tiefe von mindestens 4,00 m einen Kampfmittelverdachtsbereich zu sondieren.
Während der Diskussionsrunden kam dann der Gedanke, das HDD-Verfahren auch für die horizontale Sondierung zur Ortung von Kampfmitteln einzusetzen. Dieser Gedanke entwickelte sich zur festen Idee und wurde von den Fachfirmen Wähler und Eggers konkretisiert.

Das neue Verfahren

Die Bezeichnung: HDD gestützte horizontale Ortung von vorhandenen Kampfmitteln und Freigabe des kreisförmigen Trassenbereiches für eine neu zu verlegende Rohrleitung. Bezeichnung und Verfahren sind patentrechtlich geschützt.

Mittels einer modifizierten HDD-Bohranlage wird eine horizontal verlaufende Pilotbohrung (d * 90 mm) hergestellt. Diese Pilotbohrung liegt in der Achse der später neu zu verlegenden Leitung und wird nach den Vorgaben des Auftraggebers hergestellt. Verschiedene Messverfahren der neuesten Generation aus der HDD-Technologie garantieren die genaue Einhaltung der vom Auftraggeber geforderten Trassenlinie. Durch den Einsatz eines ausgewählten Pilotbohrkopfes und einer speziellen Bohrloch-Stützsuspension wird die Ausbildung von Kavernen bzw. unkontrollierbaren Bohrlochaufweitungen vermieden. Starke Anomalien im Boden werden bei der Herstellung der horizontalen Bohrung festgestellt. Diese horizontale HDD-Pilot-Bohrung wird mit einem Messrohr (Sondierungsschutzrohr aus PE) verrohrt. Über das Messrohr (Schutzrohr) erfolgt die Sondierung des unterirdischen Bauraumes auf das eventuelle Vorhandensein von Kampfmitteln bzw. Bombenblindgängern und nicht detonierten Granaten aus dem zweiten Weltkrieg. Dabei wird ein kreisförmiger Bauraum von zurzeit 1400mm Durchmesser in der horizontalen Trasse der neu zu verlegenden Leitung untersucht. Nach der Auswertung der ermittelten Daten und der unmittelbar danach erfolgten Freigabe des unterirdischen Bauraumes wird das Messrohr wieder aus dem Bohrkanal entfernt. Im Zuge der Entfernung des Messrohres wird durch eine spezielle Technik ein neues Pilotgestänge in das untersuchte Pilotbohrloch eingezogen. Anschließend wird die Sondierungsbohrung mit geeigneten Räumwerkzeugen bis zum erforderlichen Durchmesser der Rohrleitung aufgeweitet und das Rohr eingezogen.

Phase 1 – Vorbereitung der horizontalen Bohrung

Liegen die Start- / Zielbaugruben im Bereich der Kampfmittelverdachtsfläche, erfolgt die Sondierung der Bereiche der Start- / Zielbaugruben mit der konventionellen Flächen- oder Tiefensondierung. Nach Freigabe der Bereiche Start- und Zielbaugrube beginnt die horizontale Pilotbohrung.

Phase 2 – Herstellen der Pilotbohrung

Ein im Pilotbohrkopf installierter spezieller Sender übermittelt elektronische Daten an die Messstation zur Bohrmaschine. Die spezielle Formgebung der Steuereinrichtung erlaubt eine gezielte Richtungsänderung und die Anzeige von Anomalien im Boden. Wenn der Pilotbohrkopf (Steuereinrichtung) das gegenüberliegende Ziel erreicht hat, ist die Pilotbohrung vollendet. Zur Stützung des Bohrloches wird eine spezifische Bohrsuspension verwendet, zugleich sorgt die Suspension dafür, dass keine Kavernenbildung bzw. keine unkontrollierbaren Bohrlochaufweitungen entstehen.

Phase 3 – Messrohr (Sondierungsrohr) einziehen

Auf der Seite des Zieles wird das Messrohr (Sondierungsschutzrohr) (PE da 90) angekoppelt und in die Bohrung eingezogen.

Phase 4 – Sondieren und Auswerten der Daten

Im Messrohr (Sondierungsschutzrohr) überträgt ein Geo-Elektrisches-Messinstrument über die gesamte Länge der Sondierungsbohrung die ermittelten Daten an die Auswertungsstation. Es wird ein Bereich mit dem Radius von 700 mm um die Achse des Sondierungsschutzrohres sondiert.

Werden während der Sondierung Verdachtspunkte festgestellt, ist entsprechend der Technischen Anweisung des Kampfmittelräumdienstes der Feuerwehr Hamburg TA-KDR vom 01.05.2007 weiter zu verfahren (Identifizieren, Freilegen, Bergen etc.)

Phase 5 – Messrohr (Sondierungsschutzrohr) entfernen, – Trassenbereich aufweiten und neue Leitung einziehen

Nachdem die Kampfmittelfreiheit festgestellt wurde bzw. eventuell aufgefundene Kampfmittel durch den Kampfmittelräumdienst geborgen und beseitigt wurden, beginnen die Arbeiten zur Verlegung der vorgesehenen Leitung.

Der kampfmittelfreie Bereich liegt mit einem Durchmesser von 1400 mm um die Achse der Sondierungsbohrung. Entlang der Achse des sondierten Bereiches wird mit entsprechenden Räumwerkzeugen die Sondierungsbohrung kavernenfrei aufgeweitet und die neu zu verlegende Leitung eingezogen.

Kostenbetrachtung

Im Vergleich zur konventionellen Methode der Kampfmittelsondierung im Tiefenbereich mittels Bohrlochraster unterscheidet sich das neue Horizontal-Sondierverfahren in Bezug auf die reinen Durchführungskosten noch nicht gravierend.

Was bei diesem Verfahren, wie bei fast allen grabenlosen Verfahren, zum Tragen kommt, sind die volkswirtschaftlichen Einsparungen.

Zu den volkswirtschaftlichen Einsparungen, auch besser bekannt „indirekte Kosten",
zählen im Wesentlichen die Verkehrsbeeinträchtigungen. Das größte Kosteneinsparpotential liegt jedoch in der Zeitersparnis, die das neue Kampfmittelsondierverfahren mit sich bringt.

Resümee

Das in diesem Bericht beschriebene Verfahren zur Sondierung von Kampfmittelverdachtsflächen steckt noch in den entwicklerischen Kinderschuhen und kann zurzeit nur begrenzt und unter bestimmten Voraussetzungen angewendet werden.

Wenn man aber den Berichten der öffentlichen Medien Glauben schenken darf, dann befinden sich in Hamburg noch ca. 3000 Blindgänger unter der Erde. Rohrleitungen, die vor ca. 30 oder 40 Jahren verlegt wurden, müssen zum Teil dringend erneuert werden, und zum Leidwesen aller Rohrnetzbetreiber geht das nicht immer im kostengünstigen Sanierungsverfahren. Viele der Leitungen können auch nicht in der gleichen Trasse verlegt werden, sondern müssen an einer anderen Stelle mit hohem Aufwand und enormen Kosten neu verlegt werden.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass die geniale Idee, das explosive Erbe aus dem zweiten Weltkrieg im horizontalen Sondierungsverfahren aufzuspüren, noch öfter zum Einsatz kommt. Dabei kann die Entwicklung weiter ausgebaut werden. Durch stärkere Sonden kann z. B. ein größerer Sondierungsradius erreicht werden, und somit könnte dieses Verfahren vielleicht auch bei Rohrvortriebsprojekten zum Einsatz kommen.
Letztendlich konnte Hamburg Wasser durch diese Weiterentwicklung der Kampfmittelsondierung ein Rohrleitungsbauprojekt im vorgegeben Zeitrahmen pünktlich umsetzen. Ohne das neue Verfahren wäre die Kampfmittelsondierung unter den Gleisen der Hamburger Hafenbahn nicht möglich gewesen und Hamburg Wasser hätte für die neu zu verlegende Schmutzwasserdruckleitung eine neue Trasse ausfindig machen müssen. Zum Glück kam es erst gar nicht soweit, die Kosten für eine neue Trasse zu ermitteln.

Das Ingenieurteam von Hamburg Wasser hat mit der Wahl des Verfahrens die wirtschaftlichste und gleichzeitig umweltschonendste Variante gewählt. In partnerschaftlicher Zusammenarbeit von Hamburg Wasser, Wähler Tief und Rohrleitungsbau und Eggers Kampfmittelbergung konnte ein Projekt realisiert werden, das in seiner Komplexität und mit seinen besonderen Anforderungen an Planung und Ausführung zukunftsweisende Lösungsmöglichkeiten eröffnet hat. Die kooperative Zusammenarbeit mit dem Kampfmittelräumdienst der Hamburger Feuerwehr war der Garant für die erfolgreiche Durchführung des Projektes.

Infos unter Email: roland.stutzki@hamburgwasser.de

korrodiertes Gussrohr
Korrodierte Gussrohre