Kanäle verlegen, aber richtig

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1 VSVI Seminar Nr /2012 Am in Koblenz Sachgerechte Ausführung von Kanalgrabenverfüllungen Dipl.-Ing.(FH) Hans-Willi Bienentreu e.v., Bad Honnef 1 Anzuwendende Regelwerke (u.a.): DIN EN 1610 / Die Neufassung des Arbeits-blattes enthält die von den beteiligten Fachkreisen für notwendig erachteten ergänzenden Hinweise und weitergehende Ausführungen zur DIN EN 1610 Verlegung und Prüfung von Abwasserleitungen und -kanälen. Das Arbeitsblatt soll die Anwendung und Interpretation der DIN EN 1610 erleichtern und den am Bau Beteiligten helfen, die in der Norm enthaltenen Spielräume zu erkennen und zu nutzen. 2 1

2 Baugrund (aktuelle Normen) DIN EN Ausgabe Oktober 2010 Erkundung und Untersuchung des Baugrunds DIN 1054 Ausgabe Dezember 2010 Baugrund- Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau DIN 4020 Ausgabe Dezember 2010 Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke Ergänzende Regelungen zu DIN EN Definitionen 9 Grabensohle 15 Gründungsschicht 4 2

3 Verdichtungsanforderungen nach ZTV A-StB 97/06 OK Fahrbahn Planum 0,5 m unter Planum G1 / G2 / V1 100% G3 / V2 / V3 97% G1 / V1 / V1 98% G2 / V2 97% G3 / V2 / V3 95% G1 / G2 / V1 97% G1 / G2 / V1 97% Anforderungen an Planung und Ausschreibung Ausführungsplanung Durch den Planer müssen in Abhängigkeit von den einzusetzenden Verdichtungsverfahren die erforderlichen Grabenbreiten festgelegt werden. 6 3

4 5 Bauteile und Baustoffe 5.1 Allgemeines Die Auswahl der Bauteile und Baustoffe hinsichtlich Eignung und Verwendung unter Berücksichtigung der Anforderungen an das Gesamtsystem und dessen Funktionalität sind Aufgabe der Planung. Kriterien für die Auswahl des Materials sind unter anderem in der DIN EN 752 und im Merkblatt DWA-M 159 enthalten. 7 DWA-A Ausführungen der Bettung Bettung Typ 1 Regelausführung Der Verdichtungsgrad der oberen Bettungsschicht muss mindestens dem der unteren Bettungsschicht entsprechen. 8 4

5 7.3 Besondere Ausführungen von Bettung oder Tragkonstruktionen Betonbettung (1) Eine Betonbettung (siehe Bild 7 und Bild 8) kann beispielsweise bei örtlich unterschiedlichen Bodenarten, wechselnden Grundwasserständen, stark geneigter Grabensohle, Fels, erforderlich werden Besondere Ausführungen von Bettung oder Tragkonstruktionen Selbstverdichtende Verfüllmaterialien (1) Zur Herstellung von Leitungszone und Hauptverfüllung stehen als Sonderverfahren fließfähige selbstverdichtende Verfüllmaterialien zur Verfügung. Bestandteile neben Wasser können sein:... Die Mischungszusammensetzung muss in Abhängigkeit der Eigenschaften der Ausgangsstoffe und den Anforderungen des Auftraggebers festgelegt werden. 10 5

6 7.3 Besondere Ausführungen von Bettung oder Tragkonstruktionen Selbstverdichtende Verfüllmaterialien (2) Da diese selbstverdichtenden Verfüllmaterialien... nicht durch die Bodengruppen gemäß Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 127 (Statische Berechnung von Abwasserkanälen und leitungen) abgedeckt werden ( z.b. E-Modul, Steifeziffer), muss ihre Eignung im konkreten Anwendungsfall... gesondert untersucht werden. Hierzu wird empfohlen, einen Sachverständigen für Geotechnik einzuschalten Besondere Ausführungen von Bettung oder Tragkonstruktionen Selbstverdichtende Verfüllmaterialien (3) Insbesondere müssen die folgenden bodenmechanischen Kennwerte vor Einbau des Materials durch den Planer vorgegeben werden: einaxiale Druckfestigkeit, Wichte des Bodens mit und ohne Grundwasser, Scherparameter (Kohäsion, Reibungswinkel), Verformungsmodul, Durchlässigkeit, Filtereigenschaften Porenvolumen Quell- und Schwindeigenschaften. Der Anwender des Verfahrens muss über ein Qualitätssicherungssystem verfügen, 12 6

7 Verdichtungstechnik (Quellen: BOMAG / WACKER) Zum Verdichten von Böden sind vom Handstampfer bis zu Walzen und Tiefenrüttlern Geräte vieler Hersteller am Markt und gleichermaßen geeignet. Die nachfolgenden Darstellungen der Firmen BOMAG und WACKER sind beispielhaft. Die Grundlagen und Prüfmethoden gelten für alle Systeme. 13 Verdichtungstechnik (Quelle: BOMAG) Siehe hierzu Tabelle 2 des Arbeitsblattes A 139: Bodenverdichtung, Schütthöhen und Zahl der Übergänge 14 7

8 Auszug aus Tabelle 2 Verdichtbarkeitsklassen Geräteart [kg] V1 Dienstgewicht Eignung Schütthöhe [cm] V2 Übergänge Eignung Schütthöhe [cm] Übergänge Leichte Verdichtungsgeräte für die Leitungszone Vibrationsstampfer Flächenrüttler leicht bis 30 + bis bis mittel schwer leicht bis bis bis mittel Gerätetechnik zur Bodenverdichtung (Quelle: Wacker) 16 8

9 Verdichten der Rohreinbettung mit leichten, mechanischen Geräten 17 Verdichten des Rohrzwickels mit leichtem Vibrationsstampfer Vorgaben der Rohrstatik Auflagerwinkel: 120 Verdichtung: 97 % D pr Obere Bettungsschicht Untere Bettungsschicht b = 60 cm a = 30 cm

10 Verdichten des Rohrzwickels mit leichtem Vibrationsstampfer Vorgaben der Rohrstatik Auflagerwinkel: 120 Verdichtung: 97 % D pr Obere Bettungsschicht Untere Bettungsschicht Verdichten des Rohrzwickels mit leichtem Vibrationsstampfer 20 10

11 Verdichten des Rohrzwickels mit leichtem Vibrationsstampfer 21 Verdichten des Rohrzwickels / Obere Bettungsschicht Stahlbetonrohr DIN V 1201 Typ 2 -SB K FM 2000 x Untere Betonbettung hoch verdichtet. Auflagerfläche des gesamten Rohres ca. 15 cm2. Rohrgewicht ca. 10,40 t. Zwickel auf Null auslaufend

12 Verdichten des Rohrzwickels / Obere Bettungsschicht Allgemeines Die Bettung muss eine gleichmäßige Druckverteilung unter dem Rohr im Auflagerbereich sicherstellen. Nach dem Herstellen der Rohrverbindung muss das Unterstopfen des Rohres sorgfältig ausgeführt werden. Kann dieses Rohr ausreichend unterstopft werden? Auflagerwinkel gemäß Statik: 90 Dicke der oberen Betonbettung = 36 cm 23 Verdichten des Rohrzwickels / Obere Bettungsschicht 24 12

13 Bettung und Verfüllung Untere Bettungsschicht = Beton Obere Bettungsschicht = Sand/Kies A 139 Abschn Für die untere und obere Bettungsschicht muss das gleiche Material verwendet werden. Dies gilt auch für Verfüllmaterialien in Längsrichtung Verfüllung des Leitungsgrabens 11.2 Ausführung der Leitungszone Im Bereich der Seitenverfüllung darf nur von Hand oder mit leichten Verdichtungsgeräten verdichtet werden. Die in DIN EN 1610 in den Tabellen 1 und 2 angegebenen Grabenbreiten sind Mindestwerte, die beim Einsatz von Verdichtungsgeräten für die Verdichtung der Seitenverfüllung unter Umständen in Abhängigkeit vom Gerät entsprechend vergrößert werden müssen

14 Mindestbreite Arbeitsraum 27 Verdichtung der Leitungszone Überdeckungshöhe der Rohrleitung zu gering! 28 14

15 Verdichtung der Leitungszone und Hauptverfüllung Kontrollierter Lasteintrag? Arbeitsanweisung? 29 Ausführung der Verdichtung (Quelle: WACKER) Die richtige Verzahnung zwischen Füllmaterial und Grabenwand (anstehender Boden) ist von großer Wichtigkeit. Hierzu ist ein Verdichtungsgerät einzusetzen, dass eine Verdichtung genau am Rand der abgeböschten oder senkrechten (verbauten) Wand erlaubt. Die beste Verdichtung wird erreicht, indem man von der Böschung oder Grabenwand zur Grabenmitte hin arbeitet

16 Ausführung der Verdichtung (Silotheorie Gewölbewirkung) Arbeitsschritte: Schichtdicke auf Verdichtungsgerät abstimmen Verdichtung von der Grabenwand zur Grabenmitte Überlappend arbeiten In der Regel mind. 3 Übergänge je Einbaulage Prinzipskizze 31 Ausführung der Verdichtung 32 16

17 Arbeitshilfen und Informationen Bezug: Wacker GmbH, München 33 Umsetzungsszenarien der Verfüllung 34 17

18 10 Prüfung während des Rohreinbaues 10.4 Prüfung der Erdarbeiten Qualitätssicherungskonzept Der Auftragnehmer (AN) muss die vertraglich vereinbarte Qualität der Erdarbeiten sicherstellen und nachweisen. (Eignungszeugnisse, Arbeitsanweisung, Probeverdichtung, Prüfungen im Zuge des Baufortschritts, Umfang gemäß. ZTV E-StB und ZTV A-StB) Kontrollprüfungen Die Prüfungen müssen gemäß ZTV E-StB 09 durchgeführt werden. (Eigenüberwachungsprüfungen des AN, Prüfmethode, erzielte Verdichtungsqualität, Anforderungswert ermitteln, Richtwerte aufgrund von Erfahrungen, Abstand der Prüfpunkte) Abschlussuntersuchung 12 Abschlussuntersuchung nach Verfüllung 12.3 Leitungszone und Hauptverfüllung Verdichtung Der Verdichtungsgrad in der Leitungszone und Hauptverfüllung muss nachgewiesen werden. Abnahmekriterien sind die der statischen Berechnung zu Grunde gelegten Bodenkennwerte oder die Anforderungen der ZTV E-StB

19 Qualitätssicherung auf der Baustelle (Beispiel) 37 Qualitätssicherungssystem Beispiel zur Protokollierung; Leitfaden für die Eigenüberwachung GSK 4 Lastannahmen, Höhen, Längen, Gefälle Protokoll Nr.... Haltung von Schacht bis Schacht Nennweite DN Rohrwerkstoff Vorgaben (Soll-Werte) wie Protokoll Nr. Beschreibung der Anforderungen Siehe Qualifikation Leitfäden Eigenüberwachung Beurteilungsgruppe AK Überschüttungsbedingungen A1 bis A4 Hauptverfüllung Einbettungsbedingungen B1 bis B4 Leitungszone Überdeckungshöhe [m] min max Mittlere Aushubtiefe [m] Aushubbreite [m] Max. Grundwasserstand über Rohrsohle (h W) [m] Verdichtung Verdichtungsgrad D pr [%] bzw. Hauptverfüllung Tragfähigkeit [MN/m²] bzw. Leitungszone Schlagzahl N 10 [-] Grabensohle Hauptverfüllung Material/Körnung Dicke [mm] Abdeckung c Material/Körnung Soll Vorgabe/Quelle LV Statik Ist Nachweis Protokoll Nr. Seitenverfüllung Material/Körnung Nachweis der Erfüllung Obere Bettungsschicht b Material/Körnung Dicke [mm] Untere Bettungsschicht a Material/Körnung Dicke [mm] Gründungsschicht Dicke [mm] Material/Körnung Vorgabe Verformung: Vorgabe Verlegegenauigkeit: Sichtprüfung durchgeführt: Kontrollmessung Wert: Wert: Datum: Name: Schacht Nr. Schachtsohle Haltungslänge Gefälle NN [m] [%] Soll Ist Soll Ist Soll Ist Bemerkung: Datum: Name: 38 19

20 Zusammenspiel der Abschnitte 11 mit 5 und 7 Das Arbeitsblatt A 139 bildet eine Einheit (mit DIN EN 1610) Die Eignungskriterien von Abschn. 5 an die Verfüllböden sind zwingend, und schon von der Planung umzusetzen Eine Leistungsbeschreibung für den Bau einer Abwasserleitung muss diese Gesamtheit gewährleisten Die Qualität des Endprodukts Abwasserleitung ist das Ergebnis der sachgerechten Planung, Ausschreibung und baulichen Umsetzung Die Qualitätsnachweise (z.b. die Verdichtungsnachweise) sind die notwendigen Belege einer vertragsgerechten Bauleistung 39 Qualität ist??? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 40 20