17. Oldenburger Rohrleitungsforum 2003 Kanalsanierung und Kanalerneuerung einer Bundesliegenschaft Von Dipl.-Ing. Hanke Gissel und Dipl.-Ing. Ralf Hiller
Einleitung Lage der Marineschule Die Marineschule in Bremerhaven ist eine von ca. 4000 militärisch genutzten Bundesliegenschaften, deren Entwässerungssystem im Wesentlichen aus den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts stammt. Das Gelände liegt direkt in einem Bogen der mäandrierenden Geeste, eines tidebeeinflussten Nebenflusses der Weser. Bereits mit Erlass von 1991 wurde für Bundesliegenschaften im Bereich des Bundesministeriums für Verteidigung (BMVg) die Einführung eines ISYBAU-orientierten Handlungskonzepts verfügt mit der Absicht, für diese Liegenschaften einheitliche Standards für die Bauzustandserfassung der Entwässerungsanlagen zu schaffen. Mit Erlass des BMBau vom 11.03.1996 wurden die Arbeitshilfen Abwasser [A] eingeführt, von denen mittlerweile die zweite Auflage vorliegt. Die Arbeitshilfen Abwasser sind der Leitfaden für die Projektbearbeitung auf Liegenschaften des Bundes. 1999 wird vom BMVg die systematische Aufstellung von Liegenschaftsbezogenen Abwasserentsorgungskonzepten (LAK) erlassen. Im Zuge der ersten Anwendung dieses Erlasses wurde das Ingenieurbüro Stiehler & Partner, Bremen, mit der Bestandaufnahme der baulichen Anlagen der Marineschule Bremerhaven und der Zustanduntersuchung der Entwässerungsanlagen und Erstellung eines ersten Sanierungskonzepts hierfür beauftragt. Das hieraus entstandene ganzheitliche Sanierungskonzept bildet die Grundlage für die in mehreren Abschnitten durchgeführte Kanalsanierung und erneuerung. Alle Leistungsphasen der Planung und Ausführung erfolgten in enger Zusammenarbeit der fachlich Beteiligten, insbesondere dem Senator für Bau und Umwelt Abteilung Bundesbau-, der Bauleitung Bremerhaven des Bremer Baubetriebs, der Standortverwaltung Cuxhaven als Betreiber, der Standortverwaltung Hannover für die TV-Inspektion und des Ingenieurbüros Stiehler & Partner. HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH - 1 -
Bestandsaufnahme Der komplette bauliche Bestand der ca. 18,7 ha großen Marineschule wurde nach den Baufachlichen Richtlinien Vermessung (BFR Verm) durch das Ingenieurbüro Stiehler & Partner soweit möglich aufgenommen und in Lageplänen dargestellt. Für die Kanalanlagen wurde der Datenbestand gem. ISYBAU-Austauschformat Abwasser (Typ K und LK) zur weiteren Verarbeitung aufgestellt. Lageplan Bestand Nach der Bestandsvermessung wurden die im Trennsystem angelegten Entwässerungskanäle (ca. 9km Sammelkanäle und 2,5km Anschlussleitungen) durch das TV- Untersuchungsteam der Standortverwaltung Hannover einer optischen Inspektion unterzogen. Für die Anschlussleitungen wurde ein Untersuchungsgrad von ca. 95% erreicht. Die Bauzustandsuntersuchung der Revisionsschächte und der Sonderbauwerke erfolgte durch eine Begehung durch das Büro Stiehler & Partner. Die Daten der Bauzustandserfassung wurden ebenfalls in den entsprechenden ISYBAU- Austauschformaten abgelegt. HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH - 2 -
Die sich bei der optischen Inspektion ergebenden Abweichungen zur Vermessung wurden in die Bestandsunterlagen eingepflegt. Auf der Grundlage der aus der Bestandsaufnahme erstellten Planunterlagen wurden in einem Feldvergleich die Anteile undurchlässiger und durchlässiger bzw. teildurchlässiger Flächen ermittelt und für die hydraulische Berechnung den Haltungen zugeordnet. Alle erhobenen Daten wurden in Lage- und Netzplänen gem. Arbeitshilfen Abwasser dargestellt. Hierbei ist besonders zu erwähnen, dass die Liegenschaft der Marineschule insgesamt durch die Neuordnung der Marine-Ausbildung grundinstandgesetzt und umgestaltet wird, d.h. die erhobenen Daten und Pläne sind anhand der laufenden Projektplanungen (überwiegend Hochbau) permanent mit diesen abzugleichen und anzupassen. Bauzustandsbewertung Durch die Zustandbewertung soll aus den durch die Bestandsaufnahme entstandenen großen Datenbestand ein Überblick (siehe Lageplan Schadensklassifizierung) über den baulichen und hydraulischen Zustand des Entwässerungssystems geschaffen werden, der Grundlage für eine nachfolgende Sanierungsplanung sein muss. Lageplan Schadensklassifizierung HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH - 3 -
Die ISYBAU-Zustandsklassifizierung und bewertung ist im Gegensatz zum Merkblatt M 149 der ATV [B] sehr restriktiv in Bezug auf die Entscheidungsfreiheit des Ingenieurs bei der Vergabe von Zustandsklassen. Die Klassifikation ergibt sich nahezu automatisch durch algorithmische Bewertung von Schadenskürzeln und Schadensumfängen, die in den Haltungs-, Leitungs- und Schachtdaten bei der optischen Inspektion abgelegt werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht liegenschaftsübergreifende Zustandsbeurteilungen unabhängig von der beurteilenden Person. Eine programmgestützte Bewertung drängt sich somit nahezu auf und wird auch von diversen Kanaldatenbanksystemen ermöglicht. Die hydraulische Zustandsbewertung erfolgt analog zur baulichen Zustandsbewertung ebenfalls algorithmisch. Die Nachrechnung des Entwässerungsnetzes wurde mit den Berechnungsprogrammen des Instituts für technisch-wissenschaftliche Hydrologie, ITWH, Hannover, durchgeführt. Die häufigsten Schadensbilder im Kanalsystem der Marineschule sind Muffenversätze und Lageabweichungen, fehlerhafte Anschlüsse, Abflusshindernisse und Risse. In den Schächten sind korrodierte Steigeisen, Inkrustrationen, nicht fachgerechte Anschlüsse und mangelhafte Schachtköpfe die wesentlichen Schäden. Hydraulisch ist das Netz insbesondere in den Anfangshaltungen überlastet, da die vor 70 Jahren üblichen Bemessungsgrundlagen für Einsturz Kanalisationen den heute anzusetzenden Regenhäufigkeiten für die Überstau- bzw. Überflutungsnachweise nicht mehr gerecht werden. Sanierungskonzept Das Sanierungskonzept basiert einerseits auf grabenlosen Bauverfahren zur Wiederherstellung der Kanalsubstanz und andererseits aus der Erneuerung von Haltungen und Schachtbauwerken, die auf Grund der gravierenden Schäden nicht zu sanieren waren oder auch aus Gründen der hydraulischen Auslastung komplett ausgewechselt werden mussten. HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH - 4 -
Es wurden hierbei lediglich die Schadensklassen 2-5 berücksichtigt, da erfahrungsgemäß die in Schadensklasse 1 befindlichen Schäden nicht saniert oder erneuert werden, da sie zu gering sind. Regenwasserleitungen mit einem kleineren Durchmesser als DN 250 mm wurden in aller Regel nicht saniert, da aus hydraulischen Gründen dies nur in bestimmten Einzelfällen (Endstrang o. ä.) möglich ist. Baudurchführung Die Umsetzung des Sanierungskonzeptes ist in drei Bauabschnitten in den Jahren 2000, 2001 und 2002 jeweils getrennt nach Kanalsanierung und Kanalerneuerung erfolgt. Die abschnittsweise Aufteilung der Sanierungs- und Erneuerungsstrecken erfolgte nach der Gefährdungsabschätzung und einer wirtschaftlich optimierten Bauausführung. Die Maßnahmen der Kanalerneuerung wurden vom Bremer Baubetrieb geplant und ausgeschrieben. Die Bauleitung für die Kanalerneuerung wurde ebenfalls vom Bremer Baubetrieb wahrgenommen. Für die Kanalsanierung wurden alle Leistungen (bis auf die Bauoberleitung) durch das Ingenieurbüro Stiehler & Partner erbracht. Die Projektsteuerung oblag dem Bremer Baubetrieb. Die Kanalerneuerung erfolgte konventionell in offener Baugrube. Auf das Bauverfahren soll hier nicht näher eingegangen werden. Als besondere Schwierigkeit sei erwähnt, dass die Regenwasserkanäle teils im Tidebereich der Geeste lagen und die Kanalanlagen in den tieferen Bereichen im Grundwasser. Geeste bei Niedrigwasser Geeste bei Hochwasser HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH - 5 -
Erschwerend wirkten sich auch diverse Altlastenfunde auf die Kanalbaumaßnahmen aus, die noch überwiegend aus Zeiten der ehemals auf dem Gelände ansässigen Tecklenborg- Werft stammten. Boden- und Wasserkontaminationen mit MKW, BTXE und PAK führten wiederholt zu Bauunterbrechungen und natürlich zu teilweise erheblichen Mehrkosten. Im Zuge der Kanalerneuerung wurde auch das Regenwasser-Auslaufbauwerk in die Geeste komplett erneuert. Wegen der Anforderung der doppelten Deichsicherheit sind im Auslaufbauwerk sowohl ein Schieber als auch eine Rückschlagklappe eingebaut worden. Bei Hochwasser erfolgt die Entwässerung über ein Regenwasserpumpwerk. Die Auslegung der Pumpen wurde gemäß der hydraulischen Berechnung vorgenommen, die im Zuge der Zustandsbewertung erstellt wurde. Baugrube Auslaufbauwerk Für die Entwässerungskanäle wurde der Einsatz von Inlinern aus Synthesefaserschläuchen als Hauptsanierungsverfahren gewählt. Je nach Schadensbild und Schadensumfang waren sowohl Komplettsanierungen einzelner Haltungen als auch die Sanierung von Teilstrecken mit Partlinern vorgesehen. Für die Sanierung eines Fettabscheiders wurde ebenfalls die Komplettauskleidung des Bauwerks mit PEHD-Platten geplant und ausgeführt. Die Schächte, bei denen Undichtigkeiten zu den häufigsten Schadensbildern gehörten, wurden je nach Schadensbild neu verputzt oder durch den Einbau eines Gfk-Laminats dauerhaft abgedichtet. Die Planung und Ausschreibung der Inlinersanierungen erfolgten in enger Anlehnung an die Anforderungen der Hamburger Stadtentwässerung (HSE) an Kanalsanierungen [C]. Auch die Qualitätskontrollen und Güteüberwachung erfolgte auf dieser Grundlage. Mit der Durchführung der Qualitätskontrollen wurde das Ingenieurbüro Siebert, Oststeinbek, beauftragt. HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH - 6 -
Bauausführung der Kanalsanierung Die Kanalsanierungsarbeiten wurden von der Fa. Diringer & Scheidel durchgeführt. Für die Inliner kamen Schläuche aus Polyesternadelfilz als Trägermaterial zum Einsatz (für die Partliner wurde Glasfasergewebe) verwendet, die mit einem wärmehärtenden Reaktionsharz (EP bzw. UP) getränkt wurden. Nach der Inversion des Liners in den zu sanierenden Kanalabschnitt wurde der Schlauch mit Wasser befüllt, welches durch eine mobile Heizanlage auf 60 C (in der Sohle) aufgeheizt wurde. Nach der Aushärtung des Inliners wurden die Zuläufe mittels Fräsroboter geöffnet und mit einem KATE- Roboter an den Inliner angeschlossen. Inversion des Inliners Insgesamt wurden auf diese Weise ca. 1800m Kanal mit Nennweiten von DN 150 bis DN 700 saniert. Hinzu kommen Partliner für die Sanierung von Einzelschäden in einer Gesamtlänge von ca. 60m. Bei der Schachtsanierung wurden 30 Schächte instandgesetzt. Bei der Hälfte erfolgte eine Auskleidung des Gerinnes und der Schachtwände mit Gfk-Formteilen und Handlaminat. Ausbrüche in der Bausubstanz der Schächte wurden vorab mit einem kunststoffvergüteten Mörtel reprofiliert. Undichtigkeiten in der Schachtwandung wurden bei stark drückendem Grundwasser vorab durch Injektion mit einem PU-Harz abgedichtet. Die andere Hälfte der Schächte wurde durch Verputzen mit einem kunststoffvergüteten Spezialmörtel saniert. Die Schachtgerinne wurden mit Steinzeug-Halbschalen instandgesetzt, die Bermen wurden mit Kanalklinkerplatten belegt. Bei der Sanierung des Fettabscheiders wurde durch die Fa. Stoll Abwassertechnik ein vorgefertigter PEHD-Inliner in den vorhandenen PASSAVANT-Abscheider eingebaut. Dazu wurde die Bauwerksdecke abgenommen und die teils korrodierten Einbauteile entfernt. Anschließend wurde der Inliner passgenau eingesetzt. Nach dem Anschluss des Zu- und Ablaufs und dem Aufsetzen der Decke wurde der Ringspalt verdämmt. HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH - 7 -
Sanierung des Fettabscheider durch Einbau eines PEHD-Inliners Verfüllung des Ringraums Fazit Durch die Sanierung und Erneuerung von ca. 25% des Kanalsystems in der Marineschule Bremerhaven kommt der Bund als Eigentümer der Liegenschaft seiner Verpflichtung nach, sein Netz so zu betreiben, dass der Schutz der Güter Boden und Grundwasser gewährleistet ist. Insgesamt wurden Maßnahmen in der Höhe von ca. 2 Mio. in der Sanierung und Erneuerung des Kanalsystems umgesetzt. Erstes Indiz einer erfolgreichen Sanierung ist der deutliche Anstieg des Grundwasserspiegels auf dem Gelände der Marineschule. Dieser wurde offensichtlich durch die Drainagewirkung der undichten Kanäle bisher ungewollt niedrig gehalten. Mit Beendigung der Maßnahme sollen über das Kapitel Dokumentation alle abwassertechnischen Fachdaten unter Berücksichtigung wiederum der BFR Vermessung in das Liegenschaftsinformationssystem Außenanlagen LISA- übertragen werden. Hiermit sollen die Mehrfachnutzung erhobener Fach- und Geometriedaten ermöglicht, die Qualität der zu erbringenden zukünftigen Leistungen verbessert und natürlich auch langfristig Kosten gespart werden. HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH - 8 -
Autoren: Dipl.-Ing. Hanke Gissel, Bremer Baubetrieb (jetzt GTM Gebäude und Technik- Management Bremen) und Dipl.-Ing. Ralf Hiller, Stiehler & Partner (jetzt HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH, Bremen) Die vorliegende Abhandlung wurde von den Autoren beim 17. Oldenburger Rohrleitungsforum als Vortrag präsentiert. Literatur [A] BMBau / BMVg: Arbeitshilfen Abwasser, Bonn 1996 [B] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.v.: ATV-DVWK Regelwerk, Merkblatt ATV-M 149 Zustandserfassung, -klassifizierung und bewertung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden (04/99) [C] Anforderungsprofil für Schlauchreliningmaßnahmen der HSE, Ausgabe 2000 HBI Hiller + Begemann Ingenieure GmbH - 9 -