Die Sicherung von Kanal- und Rohrleitungsgräben

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1 Die Sicherung von Kanal- und Rohrleitungsgräben Bauausführung In der DIN 4124 Baugruben und Gräben, Böschungen, Verbau, Arbeitsraubreiten werden Mindestanforderungen festgelegt, u eine sichere Bauausführung zu gewährleisten. I Folgenden wird die praktische Anwendung der Nor für Kanal- und Rohrleitungsgräben beschrieben und die aus Erfahrung des Autors hierbei auftretenden Problee sowie deren Lösung benannt. Die Mehrzahl der Trinkwasserund Gasleitungen, der Kabel und insbesondere der Abwasserkanäle wird trotz zunehender Verbreitung von grabenlosen Verlegetechniken i offenen Graben verlegt. Bei der Herstellung dieser Gräben wird häufig gegen Sicherheitsbestiungen verstoßen. Dezufolge bezieht sich die überwiegende Anzahl der von den Aufsichtspersonen der Tiefbau-Berufsgenossenschaft getroffenen sofort vollziehbaren Anordnungen auf angelhaft gesicherte Gräben. Obwohl es nur bei eine geringen Prozentsatz derselben zu Abbruch von Erdassen kot, ereignen sich jedes Jahr Verschüttungsunfälle it Verletzten und Toten. So wurde ein ca. drei Meter tiefer Graben auf 30 Metern Länge it senkrechten Grabenwänden unverbaut ausgeführt. Der Boden war ca. 40 Zentieter tief gefroren. Abb. 1 Durch Grabeneinsturz koen ier wieder Tiefbauer, teilweise it Todesfolge, zu Schaden. Zwei Tiefbauer wurden teilweise verschüttet, von denen einer sofort verstarb, als eine Seite des Grabens auf einer Länge von sieben Metern einbrach (Abb. 1). Das Risiko i Graben verschüttet, verletzt oder getötet zu werden, ist jedoch nicht auf den tiefen Kanalgraben beschränkt. Auch in relativ flachen Gräben für Gas- oder Trinkwasserleitungen führen abrutschende Erdassen zu schweren Unfällen, zual sich die Beschäftigten hierin oftals in gebückter oder gehockter Haltung bewegen. Die Unfallverhütungsvorschrift Bauarbeiten trägt diesen Gefährdungen Rechnung und gibt ein eindeutiges Schutzziel vor. Hiernach sind Gräben so zu sichern, dass sie während der gesaten Bauzeit standsicher sind. Es sind alle Einflüsse zu berücksichtigen, die diese Standsicherheit beeinträchtigen können. Abb. 2 Vorkehrungen zu Erhalt der Standsicherheit der baulichen Anlagen sind unbedingt zu treffen. Die Durchführungsanweisung zu den betreffenden 6 und 28 beschreibt, wie dieses Ziel erreicht werden kann; durch die Anwendung der DIN 4124 Baugruben und Gräben, Böschungen, Verbau, Arbeitsraubreiten. Die gültige Fassung von Oktober 2002 ist jetzt zwei Jahre in Kraft. Gegenüber der Ausgabe aus de Jahre 1981 wurden zu bestiten Sachverhalten Konkretisierungen vorgenoen, teilweise erleichternde Regelungen zugelassen und ein völlig neuer Abschnitt für die Grabenverbaugeräte eingefügt. Die DIN 4124 ist eine nationale Sicherheitsnor. Sie beschreibt Mindestanforderungen, bei deren Einhaltung an von einer sicheren Bauausführung ausgehen kann. Abweichungen von der Nor sind zulässig, wenn nachgewiesen wird, dass die gleiche Sicherheit auf andere Weise erreicht wird. Herstellung von Gräben Gräben sind so abzuböschen, zu verbauen oder anderweitig zu sichern, dass sie während der einzelnen Bauzustände standsicher sind. Wie bereits erwähnt, ist diese Forderung der Nor auch in der Unfallverhütungsvorschrift Bauarbeiten enthalten. In erster Linie ist der Hintergrund dafür der Schutz der Beschäftigten vor abrutschenden Erdassen. Aber auch der Erhalt der Standsicherheit von baulichen Anlagen jeglicher Art ist zu garantieren, da auch von diesen Gefahren ausgehen. So wurde bei Verbauarbeiten eine in der Nähe befindliche Trinkwasserleitung aus Asbestzeent beschädigt. Das in den verbauten Grabenabschnitt ströende Wasser stieg so schnell an, dass ein Beschäftigter ertrank. 16 2/05

2 Werden Schachtungen i Bereich bestehender Gebäude vorgenoen, ist zusätzlich die DIN 4123 Ausschachtungen, Gründungen und Unterfangungen i Bereich bestehender Gebäude vo Septeber 2000 anzuwenden. Aber auch wenn es sich nicht u Gebäude, sondern z.b. u eine Grundstücksauer handelt, sind Vorkehrungen zu Erhalt der Standsicherheit der baulichen Anlage zu treffen, wenn neben dieser die Grabentrasse verläuft (Abb. 2). Glücklicherweise befand sich i Moent des Usturzes der Mauer nieand i Graben. Ein Beschäftigter wurde jedoch a Ende des Grabens erfasst und erlitt einen Beckenbruch. A Rand eines Grabens sind indestens 60 Zentieter breite Schutzstreifen anzulegen, die von Aushubaterial und Gegenständen freizuhalten sind. Dies gilt auch für den Bereich zwischen Verbau und Böschungsfuß, wenn zur Verringerung der Verbauhöhe ein geböschter Voraushub ausgeführt wird. Hintergrund dessen ist zu einen die Schaffung eines sicheren Verkehrsweges, aber auch der Schutz der Beschäftigten i Graben vor abrollenden Gegenständen aller Art sowie die Vereidung zusätzlicher Belastung der Böschungskante. Abb. 3 Gräben bis 1,75 Tiefe: Nach der Neufassung der Nor ist auch eine steile, durchgängige Böschung öglich. Dass für das Betreten und Verlassen von ehr als 1,25 Meter tiefen Gräben geeignete Einrichtungen wie z.b. Leitern vorhanden sein üssen, gilt weiterhin. Es ist jedoch nicht ehr Forderung der überarbeiteten Nor, sondern de Abschnitt VI der Unfallverhütungsvorschrift Bauarbeiten zu entnehen. Auch wenn für flachere Gräben auf Leitern etc. verzichtet werden darf, sollte gerade das Betreten des Grabens it der notwendigen Usicht erfolgen. Der Sprung in diesen, auf den vorher nicht sichtbaren Stein, hat schon zu vielen Verletzungen geführt. Geböschte Gräben Die allgeein geltenden axialen Böschungswinkel von 45 für nicht bindigen und weichen bindigen Boden, 60 für steifen und halbfesten bindigen Boden sowie 80 für Fels sind bekannt und weiterhin gültig. Neu ist, dass für das Überschreiten dieser Böschungswinkel neben de rechnerischen Nachweis nach DIN 4084 jetzt auch die Bestätigung eines Sachverständigen ausreicht. Dies uss kein ufangreiches Gutachten sein. Die Festlegungen des Baugrundsachverständigen sollten jedoch schriftlich auf der Baustelle vorliegen und sich auf die konkrete Situation, z.b. den Abschnitt zwischen zwei Schächten etc. beziehen. Schließlich kann der Böschungswinkel oder die Vergrößerung der Wandhöhe bei senkrechten Wänden nur nach Inaugenscheinnahe unter Berücksichtigung der bodenechanischen Kennwerte erfolgen. Pauschale Aussagen, die sich auf ganze Bebauungsgebiete beziehen, können dagegen zu Probleen it den Aufsichtsbehörden führen. Gräben bis 1,75 Meter Tiefe Wie bisher gelten für diese Gräben unter bestiten Bedingungen Ausnahen von den genannten Böschungswinkeln. Neben den bekannten Lösungen für den 1,25 Meter tiefen Graben it senkrechten Grabenwänden und de axial 1,75 Meter tiefen Graben it der Teilböschung (Abb. 3, re. Seite) ist nach der Neufassung der DIN auch eine steile, durchgängige Böschung öglich (Abb. 3, li. Seite). Dies ist logisch nachvollziehbar, da hier zusätzlich Boden entfernt wird. Für den 1,75 Meter tiefen Graben ergibt sich so ein Böschungswinkel von 74. Dies lässt z.b. für die Verlegung von Frischwasser oder Gasleitungen den Einsatz von Profillöffeln sinnvoll erscheinen (Abb. 4). Erwähnt werden uss, dass die beschriebenen Lösungen für den 1,75 Meter tiefen Graben nur gelten, wenn indestens steifer bindiger Boden ansteht und weitere Voraussetzungen, die in der Nor genannt sind, eingehalten werden. Abb. 4 Bei eine 1,75 Meter tiefen Graben it eine Böschungswinkel von 74 ist der Einsatz eines Profillöffels durchaus sinnvoll. Abb. 5 Für die Ausführung von Schachtgruben wird Gleitschienenverbau it Eckschienen angeboten. 2/05 17

3 Verbaute Gräben Als Verbau für Gräben und auch Baugruben geringer Abessungen eignen sich besonders Grabenverbaugeräte sowie waagerechter und senkrechter Verbau. Von der bekannten Forderung, dass der Verbau lückenlos von der Grabensohle bis fünf Zentieter über Oberkante Gelände reichen uss, darf nunehr abgewichen werden. Bei vorübergehenden Bauzuständen und indestens steife bindige Boden darf der Verbau 50 Zentieter oberhalb der Sohle enden, wenn keine besonderen Einflüsse vorhanden sind. Dies bedeutet auch Vorteile für die Qualität der Rohrbettung von Freispiegelleitungen, da bei Ziehen von Grabenverbaugeräten die Bettungszone häufig gestört wurde. Auf Grund der Auswertung von Materialversuchen wird die wechselseitige Anordnung von Kanalstreben jetzt nicht ehr gefordert. Abb. 6 Grabenverbaugeräte, Mindestverbaulänge Auch der Teilverbau, bei de nur der ehr als 1,25 Meter über Sohle liegende Bereich verbaut wird, ist weiterhin öglich, jetzt in der DIN jedoch unter de Abschnitt Verbau geregelt. Klargestellt wurde hier, dass der Graben, der zu Einbau des Verbaus betreten werden uss, vorerst nur bis 1,25 Meter Tiefe ausgehoben werden darf. Erst nach dessen Sicherung z.b. durch Alu-Leichtverbau ist weiter auszuschachten. Die Saubohlenlösung ist in der Neuausgabe der Nor nicht ehr enthalten. Dies bedeutet, dass senkrechte, nicht durch Verbau gesicherte Grabenwände über 1,25 Meter Höhe nicht ehr zulässig sind. Mit der Saubohle wurde zwar der feste Straßenbelag gesichert, nicht aber die darunter liegenden kritischen Schichten. Besondere Einflüsse Die Berücksichtigung besonderer Einflüsse wird bei der Anwendung der Nor häufig außer Acht gelassen. Liegen diese, die Standsicherheit negativ beeinflussende Faktoren vor, sind die axialen Böschungswinkel oder die Wandhöhen zu verringern. Können die Werte nicht zuverlässig aus vorliegenden Erfahrungen festgelegt werden, ist ein statischer Nachweis zu erbringen. Hochborden, die bei Aushubarbeiten freigelegt werden und die abrutschen oder abstürzen können, ist eine zurecht erhobene Forderung aus der Unfallverhütungsvorschrift Bauarbeiten. Grabenverbaugeräte Wie bereits erwähnt, wurde der Betrieb der Grabenverbaugeräte in die Neuausgabe der DIN integriert, wohingegen der Bau derselben jetzt in einer europäisch haronisierten Nor, der EN 13331, geregelt ist. Die Regelungen aus den außer Kraft gesetzten Sicherheitsregeln für Grabenverbaugeräte wurden i Wesentlichen in die Nor übernoen. Neu ist jedoch, dass ittig gestützte Grabenverbaugeräte jetzt untereinander verbunden werden üssen. Die Forderung aus der Sicherheitsregel, dass Grabenverbaugeräte zehn Zentieter über Oberkante Gelände reichen üssen, wurde zu Gunsten der generellen Regel nach fünf Zentieter Geländeüberstand aufgegeben. Wiederkehrende Prüfungen von Grabenverbaugeräten richten sich jetzt nach den Bestiungen der Betriebssicherheitsverordnung. Neben den länger bekannten Verbaugerätearten bieten Hersteller seit einigen Jahren Gleitschienenverbaugeräte it Stützrahen an. Die unter verschiedenen Handelsnaen angebotenen Produkte zeichnen sich durch einen biegesteifen Rahen aus, der beweglich zu den Gleitschienen gelagert ist. Dies lässt Grabenquerschnitte it erheblichen Abaßen zu. Vorteil dieser Verbauart ist auch, dass auf Grund der Abb. 7 Waagerechter Verbau it kreuzenden Leitungen Relevante Einflüsse sind z.b. Klüfte, Verwerfungen, Schichtung, Schieferung, gestörter Boden (Verfüllungen), Grundwassereinfluss, Erschütterungen aus Verkehr oder von Bauaschinen und Witterungseinflüsse. Das Beräuen der Böschungen von losen Steinen, die Beseitigung von Bauwerksresten, Bauteilen o.ä., wie z.b. Quelle: Peuker, Tiefbau-BG 18 2/05

4 Konstruktionsart, i Nachbarbereich des Verbaus die Setzungen iniiert werden. Sind für Leitungsreparaturen oder Schachtgruben auch die Stirnseiten der Grabenverbaugeräte zu verbauen, uss nicht it Stahlplatten oder Kanaldielen iprovisiert werden. Die Hersteller bieten hierfür Gleitschienenverbau it Eckschienen an, der einen vierseitigen Verbau eröglicht (Abb. 5). Nach Erfahrung des Autors treten folgende Problee bei Einsatz von Grabenverbaugeräten gehäuft auf: Der Graben ist tiefer als die Höhe des Grabenverbaugerätes. Aufsatzteile sind nicht vorhanden. Dies hat zur Folge, dass entweder der verbaute Bereich weit unterhalb Oberkante Gelände endet, oder der unverbaute Bereich über der Sohle wesentlich höher ist als die axial zulässigen 0,5 Meter. Es ist nur ein einzelnes Grabenverbaugerät i Einsatz. Dies ist bei nicht verbauten Stirnseiten generell nicht zulässig und führt dazu, dass die Forderung der Nor nicht eingehalten werden kann (Abb. 6). Entweder die letzte Rohruffe befindet sich bereits i ungesicherten Bereich oder aber a Ende des Grabenverbaugerätes ist der Graben noch wesentlich tiefer als 1,25 Meter und der Beschäftigte verdichtet den Verfüllboden bei senkrechten ungesicherten Grabenwänden. Die Baustelle befindet sich in Bereichen it vielen vorhandenen Leitungen. Bohlen und Kanalspindeln sind nicht vorhanden. Wenn der Abstand zwischen zwei kreuzenden Leitungen geringer ist, als die Länge eines Grabenverbaugerätes, bleibt dieser Bereich zwangsläufig unverbaut. Jedoch gerade dort liegt gestörter Boden vor. Der Rückbau der Grabenverbaugeräte erfolgt nicht schrittweise. Das Grabenverbaugerät wird nach Rohrverlegung und 1. Verfüllschicht sofort ganz gezogen. Die weitere Verdichtung erfolgt bei Wandhöhen über 1,25 Meter. Je nach Größe und Verantwortungsstruktur des Unternehens ist es Aufgabe des Unternehers, Bauleiters oder Schachteisters, die Baustelle it ausreichenden Mengen an Verbauaterial auszustatten, welches für die Abarbeitung des Auftrages auch geeignet ist. Deshalb sollten bei Einsatz von Grabenverbaugeräten in Bereichen it vorhandenen Leitungen grundsätzlich auch Bohlen und Kanalspindeln zur Verfügung stehen. Waagerechter und senkrechter Verbau Hierbei handelt es sich u weitere Verbauarten, die einen relativ großen handwerklichen Aufwand erfordern, aber auf Grund der Flexibilität der einzelnen Bauteile wesentlich besser den örtlichen Gegebenheiten angepasst werden können (Abb. 7). Da der Einbau der Bohlen, Brusthölzer und Gurtungen von Hand erfolgt und der Graben hierzu betreten werden uss, ist it den Verbauarbeiten spätestens ab 1,25 Meter Tiefe zu beginnen. Für den senkrechten Verbau bedeutet dies, dass jede einzelne Bohle de Aushub folgend tiefer gedrückt werden uss, was dauerndes Usteifen erfordert. Deshalb wird der senkrechte Verbau it Bohlen sehr selten angewendet. Der waagerechte Verbau it Holzbohlen und stählernen Kanalspindeln bzw. Rundholzsteifen (Abb. 8) ist geographisch unterschiedlich stark verbreitet. Werden die geforderten Voraussetzungen und die Tabellenwerte der Nor eingehalten, liegt der waagerechte Norverbau vor, den an auch als Regelausführung des waagerechten Verbaus bezeichnen könnte. Ein Standsicherheitsnachweis uss dann nicht ehr erbracht werden. Abb. 8 Waagerechter Verbau it Rundholzsteifen Internationale Kopetenz. Auf der Weltesse Nr. 1 für Uwelt und Entsorgung. Willkoen in der Welt der Entscheider. Auch 2005 ist die internationale Leitesse IFAT eine Veranstaltung der Superlative: Ausstellungsfläche it über Ausstellern aus ehr als 36 Ländern. Markt- und Innovationsführer sowie Global Player und Spezialisten inforieren Sie zu den Theen: Wasser Abwasser Abfall Recycling Dienstleistungen Straßenreinigung Winterdienst Ausführliche Inforationen erhalten Sie i Internet unter und bei der Messe München GbH. 14. Internationale Fachesse für Wasser - Abwasser - Abfall - Recycling München Messe München GbH Messegelände D München Hotline: (+49 89) Fax: (+49 89) /05 19

5 DN Lichte Mindestbreite (OD + x) Verbauter Graben Abstände von Straßenfahrzeugen und Bauaschinen Für waagerecht und senkrecht verbaute Gräben können die Mindestabstände aus der DIN 4124 weiterhin unverändert entnoen werden. Die bekannten Abstände zu geböschten Gräben und Baugruben von eine Meter für allgeein zugelassene Straßenfahrzeuge sowie Bauaschinen 12 Tonnen und von zwei Metern für schwerere Straßenfahrzeuge sowie Bauaschinen > 12 Tonnen bis 40 Tonnen wurden in der Neuausgabe der Nor beibehalten. Zusätzlich werden jetzt für Gräben und Baugruben bis 1,75 Meter Tiefe und Bauaschinen bis 18 Tonnen Gesatgewicht in Abhängigkeit von der Grabentiefe, de Böschungswinkel und eine eventuell vorhandenen festen Straßenoberbau geringere Werte zugelassen. Unverbauter Graben ß > 60 ß OD + 0,40 OD + 0,40 > 225 bis 350 OD + 0,50 OD + 0,50 OD + 0,40 > 350 bis 700 OD + 0,70 OD + 0,70 OD + 0,40 > 700 bis 1200 OD OD + 0,85 OD + 0,40 > 1200 OD + 1,00 OD + 1,00 OD + 0,40 Tabelle 1 Lichte Mindestgrabenbreite in Abhängigkeit von der Nennweite DN für Abwasserleitungen und -kanäle (Tabelle 1 der EN 1610). Grabentiefe Mindestgrabenbreite < 1,00 keine Mindestgrabenbreite vorgegeben 1,00 1,75 0,80 > 1,75 4,00 0,90 > 4,00 1,00 Tabelle 2 Lichte Mindestgrabenbreite in Abhängigkeit von der Grabentiefe für Abwasserleitungen und -kanäle (Tabelle 2 der EN 1610). Abstände zu Grabenverbaugeräten sind in der Nor nicht enthalten. Aussagen hierzu sind der Verwendungsanleitung zu entnehen. Für die Beessung der Grabenverbaugeräte rechnen die Hersteller it einer Verkehrslast neben de Graben von 20 kn/ 2. Für den allgeein zugelassenen Straßenverkehr und Bauaschinen üblicher Größe ergeben sich dezufolge keine Einschränkungen bezüglich einzuhaltender Mindestabstände. Sonderfälle, wie das Aufstellen eines Mobilkranes neben Grabenverbaugeräten sind statisch nachzuweisen. Mindestgrabenbreiten Für die Erittlung der Mindestgrabenbreite, die sowohl aus sicherheitstechnischen als auch aus ergonoischen Gründen und nicht zuletzt für einen fachgerechten Einbau der Leitungen notwendig ist, uss nach Verwendungszweck der Leitungen unterschieden werden. Für Abwasserleitungen und -kanäle gilt seit Oktober 1997 die europäische Nor DIN EN1610. Die Mindestgrabenbreiten für alle übrigen Leitungen sind in DIN 4124 geregelt. Vorangestellt sei, dass die Regelungen, wo die Mindestgrabenbreite zu essen ist und was als Mindestgrabenbreite gilt, ausschließlich de Punkt 9.2 der DIN 4124 zu entnehen sind. Diese Vorschriften sind dezufolge auch auf Abwasserleitungen und -kanäle anzuwenden. Die Mindestgrabenbreite ist vo äußeren Durchesser einer Leitung, bei Gräben it senkrechten Wänden darüber hinaus von der Grabentiefe abhängig. Der jeweils größere erittelte Wert ist aßgebend (Tabellen 1 und 2). Dies gilt für alle übrigen Leitungen, deren Mindestgrabenbreite nach den Tabellen 6 und 7 der DIN 4124 erittelt wird, analog. Zu beachten ist, dass der Einstieg in die richtige Zeile der Tabelle 1 der DIN EN 1610 nicht über den Außendurchesser, sondern über die Nennweite der Leitung erfolgt. Eine Ausnahe bilden Gräben bis 1,25 Meter Tiefe ohne Arbeitsrau. Das bedeutet, dass der Graben zwar betreten werden uss, neben der Leitung jedoch kein Arbeitsrau zur Verlegung oder Prüfung benötigt wird. Dies können Gräben für Kabel oder flexible Leitungen sein. Die Mindestgrabenbreite hierfür ist nach Tabelle 5 der DIN 4124 zu eritteln. Auch für Mehrfachleitungen, Stufengräben und nicht kreisförige Querschnitte sind it der Überarbeitung der DIN 4124 jetzt Voraussetzungen für eine exakte Erittlung der Mindestgrabenbreite gegeben. Autor Dipl.-Ing. Christian Wegener Tiefbau-Berufsgenossenschaft A Hechtgraben Rostock Tel.: Fax: christian.wegener@tiefbau.bgnet.de Internet: /05