Trolining in Trinkwasser-Schutzzone: Abwasser unter Kontrolle

TROISDORF, 26.11.2015 – Die komplette Kontrolle der Dichtheit eines über 700 m langen SW-Kanals DN 1250 musste in einem Schweizer Trinkwasserschutzgebiet bei Bern gewährleistet werden. Zu diesem Zweck wurde eine Hangleitung mit dem grabenlosen Trolining-Noppenschlauchverfahren saniert.

von Von Winfried Kölker (Trolining GmbH), Roland Spälti (Gemeindebetriebe Muri) und Marco Nessier (Ingenieurbüro Hunziker Betatech)

Prelinereinzug
Prelinereinzug als erste Dichtungslage
Zu den besonderen Aufgaben der Gemeindebetriebe Muri (GBM) gehört unter anderem die Erfüllung der Schutzauflagen in den Trinkwasserschutzgebieten. Hierbei musste im Wassergewinnungsgebiet Wehrliau ein besonderes Augenmerk auf den oberhalb der Aare, bis zu 170 m durch den steilen Waldhang führenden Abwasserkanal gerichtet werden. Dort liegen viele Schächte auf privaten Grundstücken in sehr unzugänglichen Höhenlagen, meist nur über kleine Wanderwege erreichbar.
Eine hochwertige Abdichtung gegen Exfiltration des Abwassers zum Schutz des Grundwassers wurde erforderlich, da die ufernahen Quellfassungen besonders schutzbedürftig sind. Nach einer grundlegenden Beurteilung des Beton-Altrohrzustandes, über eine Gesamtlänge von 726 m in der Großprofilnennweite DN 1250, musste ein hochwertiges und passendes Sanierungsverfahren in geschlossener Bauweise gefunden werden.
 

Wahl fällt auf Noppenschlauchverfahren mit Kontrollsystem

 
Ein besonderes Ziel bei der Verfahrensauswahl war die problemlose Kontrollierbarkeit des Abdichtungssystems, auch im Betriebszustand des Schmutzwasserkanals. Nach eingehender Marktanalyse entschieden sich die GBM schließlich für das Noppenschlauchverfahren mit Kontrollsystem, ein in der DWA-M 143-10 geregeltes Verfahren der Trolining GmbH aus Troisdorf. Das mehrlagige Liner-System aus hoch beständigem PE-HD wird in der werkseigenen Konfektionierung, passgenau zum Kanalprofil, als endloser Schlauch (je Haltungslänge) hergestellt und auf Wickelkernen mit entsprechender Schutzverpackung auf die Baustelle geliefert. Die Lagerungsbedingungen sind dabei im Vergleich zu Schlauchlinersystemen deutlich unproblematischer.
Mit dem Trolining-Noppenschlauchverfahren können Kreisprofile der Nennweiten DN 400 bis DN 2000 sowie andersartige Rohrprofile äquivalenten Umfangsmaßes saniert werden. In Abhängigkeit zu den jeweiligen Projektanforderungen können dabei verschiedenartige Bahnentypen miteinander kombiniert werden. Jede einzelne Schlauchlage wird individuell auf den exakten Rohrumfang maßgeschneidert, um später die erforderliche Close-fit-Lage im Altrohr zu erreichen.
Das hier gewählte PEHD-Kontrollsystem ist mehrlagig, prüfbar aufgebaut und besteht aus einzelnen vorgefertigten Schlauchsystemen mit einer PE-Basisstärke von je 2–2,5 mm. Der 3-lagige Einzug erfolgt unmittelbar nacheinander, mit Seilwindentechnik und jeweils zugehöriger Dichtheitsüberprüfung. Die Einbaureihenfolge der drei Schläuche besteht also aus Preliner, Kontrollbahn und Noppenschlauch.
Der 19 mm-Anker-Noppenschlauch übernimmt letztlich mit 420 Anker/m2 im Verbund mit der Zementmörtelverfüllung (Trolining Injektor, 85 N/mm2) die erforderliche Tragfähigkeit der Rohr-Innensanierung. Der erforderliche statische Nachweis erfolgte nach dem Regelwerk ATV-M 127 Teil 2.
Fixierung und Verschweißung des Kontrollraumes
Fixierung und Verschweißung des Kontrollraumes

Vorgehensweise/Bauablauf

 
Nach Einrichtung aller Verkehrsregelungen, insbesondere im öffentlichen Straßenbereich der Schachtbauwerke/Baugruben, konnte die Abwasserhaltung für den Hauptkanal über eine Bypassleitung eingerichtet werden. Die Wasserhaltung erfolgte über Pumpen und eine Pumpendruckleitung. Im Hinblick auf eine mögliche Hochwassergefährdung durch Regenwetter durfte nur unter ständiger Beobachtung der Wetterlage gearbeitet werden.
Nach Sammlung und Auswertung der Grunddaten, wie Altrohrzustand und Sichtung der TV-Voruntersuchungen, werden alle Sanierungshaltungen durch Kalibrierung der Beton-Kreisprofile DN 1250 mm überprüft. Damit können statische Vorberechnungen erfolgen, die letztlich die Wandstärke des Noppenschlauchverfahrens festlegen und die Inlinerherstellung auslösen.
Die besondere Kanal-Bogenlage der elf Einzelhaltungen mit stark unterschiedlichen Einzellängen von ca. 27 m bis maximal 117 m im unzugänglichen Waldhang/Naturschutzgelände mit Trassenknicken und -bögen erforderten viel Erfahrung und Geschick vom ausführenden Sanierungsfachbetrieb. Die schwierige Anfahrbarkeit konnte mit relativ leichten Arbeitsgeräten (Pritschen und 7,5-to-Lkw) über die vorhandenen Wegstrukturen umweltverträglich realisiert werden. Die Nutzung eines Wiesengeländes erfolgte dabei über ein relativ kleines Baustraßenprovisorium, welches abschließend wieder entfernt wird. Sämtliche Arbeitsgeräte mussten alltäglich aus dem Wasserschutzgebiet entfernt werden.
Noppenschlaucheinbau am Einzugsschacht
Noppenschlaucheinbau am Einzugsschacht
Dank der hohen Flexibilität der Sanierungstechnik konnten Baugrubenöffnungen teilweise vollständig entfallen, da die Inliner-Einzüge auch durch bereits fertiggestellte Kanalhaltungen durchgeführt werden konnten. Der Einzug selbst erfolgt lagenweise und über eine zugkraftgesteuerte Seilwinde, mit nur geringen Einzugskräften von ca. 1–3 kN. Die Einbaureihenfolge des Inlinersystems für die elf Kanalhaltungen erforderte eine ständige Abstimmung mit der Leistungsfähigkeit der Wasserhaltung, da diese nicht den Regenfall absichern konnte. Selbst relativ kleine Regenschauer zwangen immer wieder zu unvermeidbaren Unterbrechungen. Teilweise konnte der Abwasserablauf auch durch bereits eingebaute Inlinerschichten genutzt werden. Anschließend wird durch Innendruckaufbau, zwischen den erforderlichen Absperrblasen am Hoch- und Tiefpunkt der Kanalhaltung, das Schlauchsystem aufgestellt.
Bei der letzten Einzugslage handelt es sich immer um den Noppenschlauch, der außenseitig die erforderlichen Ankernoppen in einer Höhe von 13 oder 19 mm als Abstandshalter für den Ringraum hat. Dieser definierte Ringraum wird vollständig von Fachschweißern durch eine Extrusionsnaht beidseitig abgedichtet. Dabei werden die erforderlichen Befüll- und Entlüftungsstutzen integriert. Anschließend wird der erforderliche innere Stützdruck (0,5 bar) durch eine Wasserbefüllung hergestellt und kontrolliert.
In sogenannten BigBag-Verpackungen wird der Zementmörtel just in time angeliefert und mit einem Teleskoplader zum Mischplatz am Tiefpunkt der Haltung transportiert. Durch das niedrigviskose (= sehr dünnflüssige) Fließverhalten des sogenannten Trolining Injektors ist eine hohlraumfreie Ringrauminjektion vom Tiefpunkt zum Hochpunkt, der immer als sichere Entlüftung dient, garantiert.
Die beschleunigte mineralische Aushärtung erfolgt innerhalb von nur 12–14 Stunden. Am folgenden Tag kann dann die Wasserbefüllung abgelassen werden. Dabei handelt es sich um kein entsorgungsbedürftiges Prozesswasser. Jetzt ist der Rückschnitt der Inlinersysteme möglich und muss auf das Kontroll-Schachtsanierungssystem angepasst werden. In den Schächten werden die erforderlichen Vakuumkontrollstutzen des Noppenschlauch-Kontrollsystems mit der Kunststoffauskleidung (PE) des Schachtes über eine Extrusion-Schweißnaht prüffähig und materialgleich von Kunststoff-Fachschweißern eingebunden. Die zwölf PEHD-Schachtauskleidungen werden dabei mit sogenannten SureGrip Platten, mit 13-mm-Ankernoppen, in Kombination mit einem mineralischen Vergussmörtel (Trolining-Speed-injektor), in das Gesamtsystem integriert. Hierdurch wird ein materialgleicher Anschluss des Schachtabdichtungssystems mit dem Noppenschlauchsystem im Kanal verbunden.
 

Dreifach-Prüfung

 
Jedes Trolining-System integriert standardmäßig und verfahrensbedingt eine Dreifach-Prüfung der erforderlichen Dichtigkeit. Hierzu gehören:
1. Werkseitig konfektionierte PE-HD-Schläuche mit Dichtheitsprüfung:
Der Prüfkanal jeder einzelnen Doppelschweißnaht wird gemäß DVS Richtlinie 2225 zehn Minuten mit einem Druck von 6 bar beaufschlagt. Die Prüfergebnisse werden – zusammen mit den Schweißparametern – in einem individuell angefertigten Zertifikat dokumentiert.
2. Als Einbau- und Qualitätskontrolle auf der Baustelle wird jeder Linerschlauch beidseitig mit einem Dichtkissen verschlossen und mit einem Prüfdruck von ca. 200 mbar über 15 Minuten getestet, bevor die weiteren Einbauschritte erfolgen.
3. Den (immer noch vorläufigen) Abschluss der Prüfkette bildet die Überprüfung des vollständig eingebauten Gesamtsystems. Über einen Zeitraum von mindestens zwölf Stunden während der Injektions- und Aushärtungsphase, mit einem Innen- und Stützdruck von mindestens 500 mbar, wird eine wirkliche Extremprüfung weit über den Anforderungen der Norm als Trolining-Standard durchgeführt.
Selbst geringste Leckagen wären durch eine Veränderung der aufgebauten Wassersäule sofort erkennbar.
Eine Zusatzprüfung (4.) entsteht bei der Kontrollsystemvariante:
Zu einem beliebigen Zeitpunkt nach der Sanierung kann, ohne den Kanal außer Betrieb nehmen zu müssen, eine einfache Vakuumprüfung (-200 mbar, 10 Min.), auch unter Betrieb des Kanals, in den Schächten erfolgen. Die hierfür erforderliche, sogenannte Kontrollbahn hat 2 mm hohe Kegelnoppen, die den erforderlichen Prüfraum außenliegend und jederzeit garantieren. Der Prüfstutzen wird dabei oberhalb des in den Schacht einragenden Systems, ebenfalls mit Extrusionsnaht, eingeschweißt und mit einem Schraubdeckel verschließbar gesichert. Das Prüfgerät kann mit geringstem Aufwand, außerhalb der belastenden Kanalatmosphäre, sicher zum Einsatz gebracht werden. Hierbei ist die Anordnung der Prüfstutzen wählbar und nur in jedem zweiten Schacht erforderlich.
W. Kölker, R. Spälti, D. Miehle, Polier S. Bendzko, M. Nessier
Baubeteiligte (v.l.): W. Kölker (Trolining), R. Spälti, D. Miehle (IB Hunziker-Betatech), Polier S. Bendzko (Trolining), M. Nessier (IB Hunziker-Betatech) | Fotos: Trolining GmbH
 

Den kompletten Bericht lesen Sie in der Ausgabe 5 der bi-UmweltBau.