Sanierung eines Sammlers DN1200 mit Schlauchliner

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1 - Einfluss der besonderen Randbedingungen auf Bauablauf und Kosten Dipl.-Ing. Roland Wacker von der IHK Region Stuttgart ö.b.u.v. Sachverständiger für Instandhaltung und Sanierung von Entwässerungsnetzen Zertifizierter Kanalsanierungs-Berater Sachkundiger für Dichtheitsprüfung gem. 61a LWG NRW Ingenieurbüro Wacker Im Höfle Auenwald Tel / Fax 07191/ info@wacker-ib.de Ausgangssituation Bei den zu sanierenden Kanalabschnitten handelt es sich um zwei ca Jahre alte Sammler aus Stahlbetonrohren DN1200. Einige Bereiche waren als Rechteckprofil 1200/1200 mit halbkreisförmiger Sohlausbildung hergestellt. Über einen Teilabschnitt verlaufen die beiden Sammler parallel und werden in einem großen Schachtbauwerk zusammengeführt (Bild 1). An Schadensbildern waren hauptsächlich undichte Rohrverbindungen, teilweise auch mit stärkerem Wurzeleinwuchs sowie sich ablösende Beschichtung und Korrosion vorhanden (Bilder 2 und 3). In einem Abschnitt gab es einen stärkeren Unterbogen mit über 30 cm. Planung und Ausschreibung Im Rahmen der Vor- und Entwurfsplanung wurden verschiedene Varianten (Reparatur, Renovierung und Erneuerung) technisch und wirtschaftlich untersucht. Da der Abschnitt mit dem Unterbogen hohe Unterhaltungskosten wegen Ablagerungen mit häufiger Reinigung nach sich zieht, wurden diese Aufwendungen bei der Kostenvergleichsrechnung berücksichtigt. Als wirtschaftlichste Lösung ergab sich für den Abschnitts A C D (Bild 1) eine Auskleidung mittels Schlauchlining. Der parallele Sammler B C konnte in der Nennweite reduziert werden, weil DN1200 in diesem Abschnitt heute nicht mehr erforderlich ist. Hier ergab sich als wirtschaftlichste Variante ein Einzelrohrlining DN600 mit GFK-Rohren mit Ringraumverfüllung. Hiermit konnte dann auch der Unterbogen ausgeglichen werden. Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 1

2 Bild 1: Lageplan der Sanierungsmaßnahme Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 2

3 Bild 2: Wurzeleinwuchs an undichter Rohrverbindung Bild 3: Wurzeleinwuchs und sich ablösende Beschichtung Die nicht mehr benötigten Schächte sollten mit Schlauchlining bzw. Einzelrohrlining durchfahren, verfüllt und aufgegeben werden. Bei den anderen Schächten sollten die Gerinne einschließlich Auftritt geklinkert, Wände und Decken mineralisch beschichtet werden (Bild 4). Da es sich um den Endsammler handelt und auch im Trockenwetterfall immer Abwasser fließt, wurde eine Planung für die Abwasserlenkung der Ausschreibung zugrundegelegt. Da es keine Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 3

4 Umleitungsmöglichkeit innerhalb dem Netz gibt, wurde Rückstau mit Überleitung durch Pumpen über eine provisorische Leitung in der Planung vorgesehen (Bild 5). Die überzupumpenden Wassermengen sind vom Kanalnetzbetreiber vorzugeben. Bild 4: Schachtsanierung und Lineranbindung Bild 5: Abwasserlenkung Die Verkehrssicherung mit erforderlichen Absperrungen, Abschrankungen, Beschilderungen und Beleuchtungen wurden detailliert im Vorfeld mit der Verkehrsbehörde geklärt und lagen in zwei Planungsvarianten je nach Härteverfahren den Ausführungsunterlagen zugrunde. Die Maßnahme wurde öffentlich ausgeschrieben, wobei beim Schlauchlining je eine Ausführungsplanung für lichthärtenden und eine für warmwasserhärtenden Schlauchliner zugrunde gelegt wurde. Der Unterschied ergab sich insbesondere durch die unterschiedlichen Längen, die am Stück eingebaut werden können. Der Einbau eines Schlauchliners in dieser Nennweite ist nicht mehr durch den Schachteinstieg möglich, weshalb hierfür die Abdeckplatte abgenommen werden muss. Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 4

5 Erschwerend bei dieser Maßnahme war, dass es sich um Ortbetonschächte handelt, bei denen die Abdeckplatte abgebrochen und hinterher durch eine neue Abdeckplatte ersetzt werden muss (Bild 6). Bild 6: Abbruch Schachtdecke Die bei den beiden zugelassenen Härteverfahren des Schlauchliners unterschiedlich anfallenden Positionen waren im Leistungsverzeichnis entsprechend berücksichtigt. Nebenangebote waren zugelassen, da Erfahrungen gezeigt haben, dass sich nicht immer das bei der Kostenvergleichsrechnung ermittelte wirtschaftlichste Verfahren im Wettbewerb als das günstigste Verfahren herausstellt. Je nach Auslastung und Interesse der der Bieter können auch andere Verfahren zum Tragen kommen. Wichtig hierbei ist aber, die Anforderungen an die Nebenangebote genau zu definieren, also Vorgabe zu machen, z.b. wie stark der Querschnitt reduziert werden darf, welche Anforderungen an die Materialien gestellt werden und wie mit der Abwasserlenkung umzugehen ist, sowie welche Nachweise der Bieter mit Angebotsabgabe zu liefern hat. Ausführung Zur Ausführung kam ein lichthärtender Schlauchliner im Abschnitt A C D sowie Einzelrohrlining im Abschnitt B C (Bild 1). Im nachfolgenden Bericht geht es nicht um eine Baustellenbeschreibung im üblichen Sinn, sondern darum, einige Punkte, teils auch kritisch, zu beleuchten, um zu sensibilisieren, worauf bei Sanierungsmaßnahmen mit Schlauchlinern größerer Nennweiten zu achten ist, da Kleinigkeiten, die bei Schlauchlinern kleinerer Nennweiten garnicht beachtet werden, bei größeren Dimensionen zu teils erheblichen Mehrkosten, mindestens aber zu Diskussionen führen, die vermieden werden können. Der Bericht beschränkt sich dabei auf das Schlauchlining. Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 5

6 Örtlichkeit: Für größere Schlauchliningmaßnahmen sind die örtlichen Randbedingungen genau zu ermitteln, den Planungen zugrundezulegen und in der Ausschreibung genau zu beschreiben und zu visualisieren (Bilder 7 und 8). Bei dieser Maßnahme verläuft der Sammler teils im Gelände und teils in einem nur 3 m breiten, asphaltierten Rad- und Fußweg, der während der gesamten Maßnahme nie komplett gesperrt werden durfte und für LKW nur von einer Seite aus anfahrbar war. Begegnungsverkehr war nicht möglich (Bild 9). Dies stellte sehr hohe Anforderungen an die Baustellenabwicklung, da für Transport, Einzug und Aushärtung mehrere größere und kleinere Fahrzeuge und weitere Gerätschaften erforderlich waren. Die Fahrzeuge mussten also in der richtigen Reihenfolge eingefahren und positioniert werden. Eine falsche Reihenfolge hätte zur Folge gehabt, dass mehrere Fahrzeuge einige hundert Meter weit aus dem Radweg heraus und wieder hineinfahren hätten müssen, eine Richtung davon rückwärts, da es keine Wendemöglichkeit gab. Dasselbe galt auch, wenn bei der Hindernisprüfung unmittelbar vor Linereinbau noch Ablagerungen im Einbauabschnitt festgestellt wurden und nochmals gereinigt werden musste. Wenn solche Randbedingungen und Einschränkungen in den Planungs- und Ausschreibungsunterlagen nicht ausführlich beschrieben und dokumentiert sind, entstehen Nachträge mit hohe Mehrkosten infolge Stillstandszeiten. Bild 7: Visualisierung der Örtlichkeit Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 6

7 Bild 8: Visualisierung der Örtlichkeit Bild 9: Einbau Schlauchliner Nennweite: Im Rahmen der Ausführungsplanung erfolgte keine detaillierte Kalibrierung der Rohre über die gesamte Länge. Über die entsprechend in der ATV DIN [1] als Nebenleistung vereinbarte Kalibrierung an Haltungsanfang und ende war in der Ausschreibung vorgeschrieben, vor Schlauchlinerkonfektion den Umfang schrittweise über die gesamte Länge nachzumessen. Dabei stellte sich heraus, dass die lichte Weite zwischen 1200 und 1220 mm und in einer Haltung sogar bis 1250 mm variierte. Seitens der ausführenden Firma und dem Linerhersteller wurden deshalb Bedenken angemeldet, weil bei diesen Toleranzen die Gefahr bestehe, dass der Liner hinterher nicht am Altrohr anliege. Bei heute gefertigten Stahlbetonrohren nach dem FBS-Standard beträgt die zulässige Fertigungstoleranz +/-8mm bei DN1200. Üblicherweise werden heute aber nicht neue Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 7

8 Stahlbetonrohre, die mit diesen Fertigungstoleranzen hergestellt wurden, sondern ältere Rohre, die in der Regel größere Fertigungstoleranzen aufweisen, saniert. Somit stellte sich aus planerischer Sicht zunächst die Frage, ob ein lichthärtender Schlauchliner, bei dem die Gefahr besteht, dass er bei diesen Toleranzen (bei einer lichten Weite von 1220 mm beträgt der Umfang lediglich 1,7% mehr als bei der Nennweite von 1200 mm), mit denen wir es bei älteren Kanälen immer zu tun haben, nicht mitmacht, überhaupt geeignet ist oder ob es besser gewesen wäre, einen warmwasserhärtenden Schlauchliner, der auf solche Toleranzen wesentlich unempfindlicher reagiert, einzubauen. Diese Frage kann hier nicht abschließend und allgemein beantwortet werden, sollte aber im Einzelfall untersucht werden. Im vorliegenden Fall wurden die Schlauchliner auf den entsprechenden Umfang maßkonfektioniert und in einer Haltung auch mit einem Konus gefertigt. Die Mehrkosten, die sich fast ausschließlich auf die Materialkosten bezogen, wurden über einen Nachtrag vergütet. Das Fazit hieraus ist, bei größeren Nennweiten bereits in der Planungsphase eine exakte Kalibrierung über die gesamte Länge durchzuführen, damit die Bieter bereits in der Kalkulationsphase den Sachverhalt einer eventuellen Maßkonfektionierung berücksichtigen können und sich die Entscheidung des Härteverfahrens im Wettbewerb entsteht. Bögen in der Trasse Im Rahmen der Ausführungsplanung wurde festgestellt, dass einige Haltungen nicht gerade, sondern in einem leichten Bogen, also mit einer leichten Abwinklung an jeder Rohrverbindung gebaut worden waren. Die Radien lagen zwischen 280 und 110 m. Die entsprechenden Angaben waren mit Ausnahme einer Haltung, bei der der Bogen bei der Ausführungsplanung nicht festgestellt worden war, in den Ausführungsunterlagen enthalten. Bei dieser einen Haltung wurden seitens der ausführenden Firma und dem Linerhersteller Bedenken angemeldet, da diese Haltung in den Ausführungsunterlagen nicht mit einem Bogen angegeben war. Die Bauüberwachung hat die Verantwortung übernommen und den Liner trotzdem einbauen lassen. Es gab mit Ausnahme einer Falte (Bild 10), die an dieser Stelle wegen einer etwas größeren Abwinklung erwartet wurde, keine Schwierigkeiten. In einem anderen Abschnitt, bestehend aus mehreren Haltungen, wurden wegen des Bogens die Zugkräfte so groß, dass die Zugkraftbegrenzung die Seilwinde abgeschaltet hat, und der Schlauchliner trotz aller Bemühungen nicht bis zum Zielschacht gezogen werden konnte. Man entschied sich dann dafür, den Endtopf nicht, wie vorgesehen, im Schacht, sondern in der Haltung zu setzen und den Schlauchliner so auszuhärten. Die noch fehlenden etwa 2 m wurden später mit angedübelten GFK-Platten, die vierlagig überlaminiert wurden, ausgekleidet (Bild 11). Dieser Bereich stellt allerdings einen Mangel mit einer entsprechenden Wertminderung dar. Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 8

9 Das Fazit hieraus ist, bei zukünftigen Maßnahmen nicht nur die Nennweite bzw. den Umfang über die gesamte Länge exakt zu ermitteln, sondern auch den Achsverlauf über die gesamte Länge exakt messtechnisch zu erfassen und der Ausschreibung zugrunde zu legen. Bild 10: Faltenbildung an einem Knick in der Rohrleitungstrasse Bild 11: Verlängerung des Liners mittels GFK-Platten und Handlaminat Toleranzen Werkstoffkennwerte In der ATV DIN [1] ist im Teil 0 beschrieben, dass zulässige Toleranzen bezüglich der Materialkennwerte vorzugeben sind. In der dem Vertrag zugrunde liegenden ZTV DWA-M [2] ist die zulässige Toleranz beim E-Modul mit +/-10% vom Sollwert angegeben. Das heißt, vertragsrechtlich würde eine Überschreitung des E-Moduls um 15 oder 20% einen Mangel bedeuten, der, wie auch immer geartete, Konsequenzen nach sich ziehen würde. Das wäre aber zu kurz gegriffen, da hier Äpfel mit Birnen verglichen würden. Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 9

10 Beim Sollwert für den E-Modul aus der Eignungsprüfung oder der DIBt-Zulassung handelt es sich um den Quantilwert, also um einen statistisch ermittelten, abgeminderten Wert, der auf der Baustelle nicht unterschritten werden sollte. Beim an der Baustellenprobe ermittelten E-Modul handelt es sich um den Mittelwert aus den fünf Einzelproben. Der Quantilwert liegt bei Schlauchlinern in der Regel rund 15-20% niedriger als der Mittelwert. Im Übrigen steigt auch der gemessene E-Modul an, wenn der Liner etwas gedehnt wird, z.b. wenn sich die Nennweite an der oberen Toleranz befindet. Wichtig und richtig ist, bei Abweichungen des Istwertes vom Sollwert nach der Ursache und der Begründung zu suchen. Die Bauüberwachung und Bauherrschaft darf aber nicht nur stur auf die in oben genannter ZTV zulässige Toleranz achten und Prüfergebnisse außerhalb dieses Toleranzbereiches auf mangelhafte Ausführung zurückzuführen, sondern muss über entsprechende Fachkompetenz verfügen, um den Sachverhalt fachgerecht beurteilen zu können. Dichtigkeitsprüfung Eine der Qualitätsanforderungen einer Kanalrenovierung ist wie bei einem Kanalneubau die Dichtigkeit. Diese kann üblicherweise mit Wasser, mit Luftüber- und Luftunterdruck geprüft werden. Meist wird hierfür die DIN EN 1610 [3] zugrunde gelegt. Eine Prüfung mit Wasserüberdruck ist schon allein wegen der Wassermenge und auch den Apparaturen bei größeren Kanälen unwirtschaftlich. Eine Prüfung mit Luftüberdruck ist wegen der komprimierten Luft und der dadurch gespeicherten Energie, insbesondere bei größeren Kanälen, als gefährlich einzustufen. Deswegen wird, um diesem aus dem Weg zu gehen, oft auf die Unterdruckprüfung zurückgegriffen. Diese ist aber in der aktuell gültigen DIN EN 1610 [3] garnicht geregelt. Das heißt, Prüfunterdrücke, Prüfzeiten und zulässige Druckanstiege müssen anderweitig vereinbart werden, z.b. mit dem Merkblatt DWA-A 139 [4]. Bringen Unter- und Überdruckprüfungen dieselben Ergebnisse? Prüfungen am selben Abschnitt mit denselben Prüfblasen und derselben Messeinrichtung haben gezeigt, dass bei Prüfungen mit Unterdruck der Druckanstieg während der Prüfzeit innerhalb des Toleranzbereiches wesentlich geringer war als der Druckabfall bei der Überdruckprüfung. Woran das liegen mag, darüber kann spekuliert werden. Möglicherweise liegt es daran, dass bei einer kleinen Undichtigkeit im Laminat bei der Überdruckprüfung die Außenfolie weggedrückt und bei einer Unterdruckprüfung herangezogen wird. Wichtig in dem Zusammenhang ist, dass von vornherein genau festgelegt wird, wie geprüft wird und was dabei einzuhalten ist. Dabei ist es unerheblich, ob die ausführende Firma diese Dichtigkeitsprüfung durchführt, oder ob sie bauseits erfolgt. Der Maßstab, ob der Liner in Bezug auf die Dichtigkeit mängelfrei ist, ist derselbe und muss dem Bieter bei seiner Kalkulation bekannt sein. Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 10

11 Zusammenfassung Eine Sanierungsmaßnahme in einem Sammler DN1200 erfordert eine sehr detaillierte Planung mit Berücksichtigung der besonderen spezifischen Randbedingungen, da jede Abweichung von Ideal- Randbedingungen einen großen Einfluss auf die Abwicklung der Maßnahme und somit auf die Kosten hat. Bei älteren Kanälen größerer Nennweiten empfiehlt es sich auf jeden Fall, den Kanal sowohl in der Lage als auch im Umfang über die gesamte Länge exakt zu vermessen. Kanäle wurden früher nicht mit den heutigen Techniken, z.b. Kanal-Laser verlegt, so dass sie Bögen aufweisen können, die bei der optischen Inspektion nicht auffallen. Die Fertigungstoleranzen der Rohre waren früher auch größer, so dass diese möglicherweise eine Sonderanfertigung des Schlauchliners erforderlich machen, um diese Toleranzen auszugleichen. Sicher entstehen auch für eine exakte Vermessung Kosten. Hier muss abgewogen werden, ob einer Planungssicherheit mit einer exakten Vermessung oder dem Risiko eines späteren Nachtrags der Vorzug zu geben. Weiter muss in einer Ausschreibung genau definiert werden, was das Leistungssoll ist und anhand welcher Kriterien und durch welche Prüfungen das überprüft und festgemacht wird, wie weiter oben am Beispiel des E-Moduls und der Dichtigkeit ausgeführt wurde. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass bei der Sanierungsmaßnahme ein gutes Sanierungsergebnis erzielt werden konnte ist (Bild 12). Abbildung 12: fertiger Schlauchliner im Bogenbereich Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 11

12 Literatur: [1]: Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen (VOB), Teile A, B, C, Ausgabe 2012, Deutscher Vergabe- und Vertragsausschuss für Bauleistungen herausgegeben vom DIN Deutsches Institut für Normung e.v., Vertrieb Beuth Verlag GmbH, Berlin [2]: DWA-M 144-3: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen (ZTV) für die Sanierung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden, Teil 3: Renovierung mit Schlauchliningverfahren (vor Ort härtendes Schlauchlining) für Abwasserkanäle, DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.v. Hennef, November 2012 [3]: DIN EN 1610: Einbau und Prüfung von Abwasserleitungen und kanälen, DIN Deutsches Institut für Normung e.v., Vertrieb Beuth Verlag GmbH, Berlin, Oktober 1997 [4]: DIN EN 1610: Einbau und Prüfung von Abwasserleitungen und kanälen, DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.v. Hennef, Dezember 2009 Dipl.-Ing. Roland Wacker, Auenwald Seite 12