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Buderus-Handbuch Grabenloser Einbau duktiler Gussrohre - Duktus

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07/09
Buderus-Handbuch
Buderus Giesserei Wetzlar GmbH
Gussrohrtechnik
Postfach 1240
35573 Wetzlar
Telefon: 0 64 41 - 49-24 01
Telefax: 0 64 41 - 49-14 55
E-Mail: gussrohrtechnik@gussrohre.com
www.gussrohre.com
Grabenloser Einbau duktiler Gussrohre
Buderus-Handbuch
© BGW/RV • 049 • 07/09 • d 2 500 • DN
Grabenloser Einbau
duktiler Gussrohre
07/09
®
www.gussrohre.com
Buderus-Handbuch
Grabenloser Einbau duktiler Gussrohre
Buderus-Handbuch
Grabenloser Einbau duktiler Gussrohre
Vorwort
1. Vorwort
In der Aufbauphase unserer heutigen städtischen Infrastruktur waren die Baustellen
von Arbeitspersonal in hoher Anzahl charakterisiert. Von Hand wurden Rohrgräben
ausgehoben, ohne maschinelle Hebezeuge wurden die Rohre in den Graben abgelassen,
große Massen an Sand und Verfüllmaterial wurden von Hand eingebaut.
Der meist verwendete Rohrwerkstoff war das Gusseisen; die Rohrverbindungen
wurden mit Hanfstricken und Bleiverguss abgedichtet.
Heute, mehr als 100 bis 120 Jahre später, sind die damals angelegten Rohrnetze
sanierungs- und erneuerungsbedürftig. Allein, wo in den früheren städtischen Straßen
genügend Platz für flanierende Fußgänger und vornehme Equipagen zur Verfügung stand,
rollt heute mehrspurig der dichte Autoverkehr, die Straßenränder sind von parkenden
Fahrzeugen zugestellt, so dass die Lieferfahrzeuge häufig in zweiter Reihe parken und
zu weiteren Verkehrsstörungen führen.
Müssten die Sanierungs- und Erneuerungsarbeiten am liegenden Leitungsnetz hier im
konventionell offenen Rohrgraben stattfinden, wäre der allgemeine Verkehrskollaps
perfekt, wobei die zusätzlichen Kosten für Verspätungen, Abgas- und Lärmemissionen
und Umsatzeinbußen wegen behinderten Publikumsverkehrs von der Allgemeinheit
getragen werden.
Es war daher nur logisch, dass bereits vor 30 Jahren in den Ballungsräumen der
Industriestaaten mit der Entwicklung grabenloser Rohrbauverfahren begonnen wurde,
zunächst im Bereich der Erneuerung und Neulegung von Abwasserkanälen, die im
Allgemeinen im untersten Stockwerk der Rohrleitungsebenen unter der Oberfläche
liegen.
Bald griff diese Entwicklung mehr und mehr auf die Erneuerung und Sanierung von
Trinkwasser- und Gasleitungen über. Es entwickelte sich eine Sparte des grabenlosen
Bauens mit spezieller Maschinentechnik, Bauverfahren, Technischem Regelwerk und
natürlich nicht zuletzt mit den Rohren, die für diese grabenlosen Einbauverfahren
geeignet sein mussten.
An diesen Entwicklungen der letzten zehn Jahre hat die Buderus Giesserei Wetzlar
GmbH mit ihrem duktilen Gussrohr einen entscheidenden und prägenden Anteil,
und hiervon möchte das vorliegende Handbuch berichten. Darüber hinaus soll es
den heutigen Stand der Technik beschreiben, und zwar bei welchen Bauverfahren das
duktile Gussrohr eingesetzt werden kann, welche Leistungsmerkmale es besitzt und
mit welchen Referenzen es dieses Leistungsvermögen unter Beweis gestellt hat.
Wetzlar, im Juli 2009
Impressum
Impressum
Herausgeber:
Buderus Giesserei Wetzlar GmbH
Sophienstraße 52 - 54
35576 Wetzlar
Telefon: +49(0) 64 41- 49 24 01
Telefax: +49(0) 64 41- 49 14 55
E-Mail: gussrohrtechnik@gussrohre.com
www.gussrohre.com
Autoren:
Dipl.-Ing. Steffen Ertelt, Dipl.-Ing. Stephan Hobohm, Dipl.-Ing. Lutz Rau, Wolfgang Rink
– Buderus Gussrohrtechnik
Dr. Jürgen Rammelsberg
Fotonachweis:
Buderus Giesserei Wetzlar GmbH
Berliner Wasserbetriebe
Karl Weiss GmbH & Co. KG, Berlin
Fachgemeinschaft Guss-Rohrsysteme
Tracto Technik GmbH & Co. KG, Lennestadt
Frank Föckersperger GmbH, Aurachtal
TMH Hagenbucher, Zürich
© Buderus Giesserei Wetzlar GmbH
Alle Rechte vorbehalten
Abweichungen bei den Abbildungen, Maß- und Massenangaben sind möglich. Im Sinne
des technischen Fortschrittes behalten wir uns vor, an den Produkten Änderungen
und Verbesserungen ohne Ankündigung durchzuführen.
Inhalt
Buderus-Handbuch
Grabenloser Einbau duktiler Gussrohre
Inhalt:
1.
Vorwort ......................................................................................... 5
2.
Eigenschaften duktiler Gussrohre .................................................. 8
3.
Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserleitungen .......... 32
3.1 Press-Zieh-Verfahren ................................................................... 36
3.2 Hilfsrohrverfahren ....................................................................... 39
4.
Berstlining .................................................................................... 46
5.
Horizontalspülbohrverfahren . ..................................................... 54
6.
Einpflügen .................................................................................... 68
7.
Langrohrrelining . ......................................................................... 76
7.1.1 Einziehverfahren .......................................................................... 77
7.1.2 Einschubverfahren ....................................................................... 79
8.
Einzug nach gesteuerter Pilotbohrung ......................................... 86
9.
Einschwimmen . ........................................................................... 92
10. Wirtschaftliche Betrachtung der grabenlosen Verfahren ........... 100
11. Technische Datenblätter ............................................................ 106
12. Einbauanleitungen ...................................................................... 110
Eigenschaften duktiler Gussrohre
2. Eigenschaften duktiler Gussrohre
2.1 Der Werkstoff
Bild 2.1, Fontänen im Schlosspark von Versailles
Rohre aus Gusseisen wurden vereinzelt
im 17. Jahrhundert für den Bau von Wasserleitungen in privilegierten Anlagen, z.
B. Schlössern, Parks usw. verwendet (Bild
2.1).
Im 19. Jahrhundert begann mit der industriellen Revolution die Entwicklung der
Städte und der Industrie. Das Bevölkerungswachstum beschleunigte sich und damit wuchs die Notwendigkeit des Aufbaus
einer leitungsgebundenen Infrastruktur für
Trinkwasser, Gas und Abwasser.
Gusseisen in Form von Roheisen wird durch Reduktion von Eisenerz mit Koks im Hochofen gewonnen. Ein besonders wichtiges Schmelzaggregat der Gießereitechnik ist der
Kupolofen, in dem Stahl- und Gussschrott sowie Roheisen mit Koks aufgeschmolzen
werden. Daneben ist das Schmelzen im Elektro-Induktionsofen ebenfalls ein typisches
Verfahren der Gusseisenproduktion.
In diesen Schmelzprozessen geht ein Teil des Kohlenstoffs im flüssigen Eisen in Lösung,
wodurch sich der Schmelzpunkt des reinen Eisens von ca. 1540° C auf einen Wert
von 1150° C erniedrigt. Dies ist die wichtigste Voraussetzung für die technische und
wirtschaftliche Verarbeitung von Gusseisen, weil damit der Aufwand an Energie, feuerfestem Material und Formstoffen zurückgenommen werden kann.
Der zweite Vorteil des im Eisen gelösten Kohlenstoffs kommt bei der Erstarrung der
Gusseisenschmelze zum Tragen: der Volumenkontraktion des Eisens beim Übergang
von der flüssigen zur festen Phase wirkt eine Volumenvergrößerung des gelösten und
auskristallisierenden Kohlenstoffs entgegen. Demzufolge besitzen Werkstücke aus
Gusseisen im Allgemeinen ein dichtes und hohlraumfreies Gefüge.
Der Nachteil des elementaren Graphits im Gusseisen besteht darin, dass er die Festigkeit und Verformbarkeit des reinen Eisens verringert. Bei der Erstarrung kristallisiert
der gelöste Kohlenstoff normalerweise in Form von Graphitlamellen.
Der Werkstoff
Diese Graphitlamellen sind in metallographischen Schliffbildern bei 100facher Vergrößerung gut erkennbar. (Bild 2.2). Im Raster-Elektronen-Mikroskop wird die raumfüllende dreidimensionale Struktur der Graphitlamellen sehr deutlich (Bild 2.3).
Bild 2.2
Bild 2.4
Bild 2.5
Bild 2.3
Der lamellare Graphit ohne eigene Festigkeit unterbricht die metallische Grundmasse und verursacht dadurch die vergleichsweise niedrige Festigkeit
des Gusseisens. Gleichzeitig ergibt sich aus dieser
inneren Struktur eine geringe Verformbarkeit des
Werkstoffes: sein Bruchverhalten ist spröde.
Die im Bild 2.4 dargestellte Modellvorstellung simuliert die innere Kerbwirkung, die durch die Verdichtung der Spannungslinien an den Lamellenspitzen
entsteht. Dies ist der Grund für die geringe Verformbarkeit von Grauguss (GG).
Vor etwa 60 Jahren gelang es, die Kristallisationsform des Graphits durch eine metallurgische Behandlung der Schmelze mit stark sauerstoffaffinen
Metallen (Cer, Magnesium) zu beeinflussen. In einer Gusseisenschmelze, welche ursprünglich mit
lamellarem Graphit erstarren würde, kristallisiert
der Graphit kugelförmig, wenn man ihr eine geringe
Menge (ca. 0,04%) der oben genannten Metalle zusetzt (Bild 2.5).
Eigenschaften duktiler Gussrohre
Die kugelige Form des Graphits verringert die innere Spannungskonzentration im
Grundwerkstoff im Vergleich zu den Graphitlamellen. Gusseisen mit Kugelgraphit hat
eine deutlich höhere Festigkeit als Gusseisen mit Lamellengraphit und besitzt zudem
noch die Fähigkeit, sich unter äußeren mechanischen Lasten plastisch zu verformen.
Die zugehörige Modellvorstellung ist in Bild 2.6 skizziert: zwischen den Graphitkugeln verdichten sich die
Kraftlinien weniger als an den Lamellenspitzen. Damit ist die Fähigkeit entstanden, vor dem eigentlichen
Werkstoffversagen eine elastische und plastische Verformung aufzunehmen. Man nennt dieses Werkstoffverhalten duktil.
Diese signifikante Veränderung der Werkstoffeigen- Bild. 2.6
schaften hat dazu geführt, dass Gusseisen mit Kugelgraphit oder duktiles Gusseisen
(GGG) in vielen Bereichen des Maschinenbaus Stahlkonstruktionen ablösen konnte.
Die Rohrnetzfachleute der Gas- und Wasserversorgung erkannten sehr schnell den
Vorteil des duktilen Verhaltens des neuen Werkstoffs: Bei mechanischer Überbeanspruchung versagen sprödbrechende Rohre mit so genannten Schalenbrüchen, wodurch auf einen Schlag große Öffnungen mit sehr großen Wasseraustritten mit beträchtlichen Folgeschäden frei werden.
Beim duktilen Werkstoffversagen wird ein großer Teil der Brucharbeit in Verformungsarbeit umgesetzt. In der Nähe des Bruches findet man stets stark verformte Werkstückpartien. Das Risswachstum verläuft gebremst, und durch die dabei entstehende
vergleichsweise kleine Öffnung tritt nur wenig Wasser aus. Die Unterspülungen als
Folge der Schalenbrüche gehörten nun der Vergangenheit an.
Mitte der sechziger Jahre löste das duktile Gusseisen den Grauguss als Rohrwerkstoff
in der Wasser- und Gasversorgung ab.
Albrecht Kottmann hat 1973 die Versuche publiziert, die er zur Demonstration des
überragenden Arbeitsvermögens duktiler Gussrohre angestellt hat. Bild 2.7 weist die
Versuchsanordnung aus: Zwei Meter lange Rohre der Nennweite 100 aus verschiedenen Werkstoffen werden als Biegebalken auf zwei Stützen mit einer mittig angesetzten Kraft beansprucht. Die in diesem Versuch ermittelten Kraft-Weg-Diagramme sind
in Bild 2.8 aufgetragen.
Während ein Rohr DN 100 aus Gusseisen mit Lamellengraphit bei einer Last von etwa
sechs Tonnen beinahe verformungslos (= spröde) bricht, wird das duktile Gussrohr
der gleichen Nennweite mit etwa der gleichen Kraft um 17 Zentimeter durchgebogen,
bevor es versagt.
10
103 kp cm
Der Werkstoff
Prüfanordnung
Stahl
GGG
GG
AZ
PVC
Bild 2.7
Das Integral der Fläche unter diesen
Kurven definierte Kottmann als Arbeitsvermögen und stellte diese Eigenschaft der Rohre aus verschiedenen
Werkstoffen in dem Balkendiagramm
des Bildes 2.7 einander gegenüber. So
konnte er zeigen, dass das Arbeitsvermögen von Rohren aus duktilem
Gusseisen um mehr als eine ZehnerPotenz größer ist als beispielsweise
von Rohren aus Grauguss.
GGG
GG
AZ
PVC
St a h
l nah
tlos
St a h
l ge s
c hw
eißt
Durchbiegung
Bild 2.8
11
Eigenschaften duktiler Gussrohre
2.2 Die Herstellungstechnik
Die Gießereitechnik, wie sie sich im Mittelalter, vor allem beim Kunst- und Glockenguss sowie beim Guss von Geschützrohren, entwickelt hatte, war Voraussetzung für
die Entwicklung einer Technologie zur Herstellung hochwertiger Rohre.
Zunächst wurden die Rohre in liegenden Formen gegossen, bei welchen die Formteilung waagerecht lag. Damit blieb die Baulänge begrenzt, weil die den Hohlraum des
Rohres bildenden Kerne sich unter der Gießtemperatur von ca. 1300° C und unter
ihrem Eigengewicht verbogen, wodurch die Gleichmäßigkeit der Gussrohrwanddicke
begrenzt war. Rohre aus dieser frühen Fertigungsperiode sind an den beiden gegenüberliegenden Graten auf der Außenfläche zu erkennen, die sich bei den Sandformen
in der Teilungsebene zwischen Ober- und Unterkasten bildeten (Bild 2.9).
Mit dem zunehmenden Bedarf an Gussrohren für die Gas- und Wasserversorgung der schnell wachsenden Städte in der
zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde
das Karussellgießverfahren eingeführt, bei
dem die Sandformen in senkrecht stehenden Gießkarussellen so angeordnet waren,
dass ein halb kontinuierlicher Gießprozess
Bild 2.9
möglich wurde (Bild 2.10). Bei diesen Verfahren werden die Formen mit ungeteilten,
der Rohrform angepassten metallischen
Formkästen zunächst einzeln, später in
Drehgestellen für einen fließenden Arbeitsablauf angeordnet. Die den Hohlraum
des Rohres bildenden Kerne wurden mit
Hilfe metallischer Kernbüchsen auf metallische Kernspindeln aufgestampft. Die
Baulängen der Rohre wuchsen, und die
Formteilungsgrate verschwanden. Dieses
Bild 2.10
Verfahren wurde von Buderus vom Beginn
der Rohrproduktion im Jahre 1901 bis 1925 eingesetzt.
Hunderttausende Kilometer von Rohren aus dieser Produktionsepoche versehen noch
heute ihren Dienst unter der Erde.
Im Verlauf der weiteren Entwicklung ist als besonders wichtiger Meilenstein die Erfindung des Schleudergießverfahrens zu nennen (Bild 2.11). 1926 setzte sich dieses
Verfahren in ganz Europa und auch bei Buderus durch. Es besitzt als wesentliches
12
Die Herstellungstechnik
Bild 2.11
Merkmal eine von außen mit Wasser gekühlte, metallische Dauerform (Kokille),
die ohne wärmedämmende Auskleidung
auskommt. Je nach Nennweite können
in einer Kokille mehrere tausend Rohre
abgegossen werden. Durch die plötzliche
Abschreckung des flüssigen Gusseisens an
der mit Wasser gekühlten Kokille entsteht
nur eine einzige, zur Kokillenwand gerichtete Erstarrungsfront, mit der das Gefüge besonders feinkörnig und dicht ausfällt. Nach einer Gefüge umwandelnden
Wärmebehandlung (Bild 2.12) ist bei den
Graugussrohren eine deutlich höhere Festigkeit im Vergleich zu den in Sandgussformen erzeugten Rohren zu erzielen.
Die Rohrlänge wuchs auf fünf oder sechs Bild 2.12
Meter, die Wanddicke verminderte sich und wurde gleichmäßiger. Kurz nach dem
Durchbruch des Schleudergießverfahrens wurde auch die neue Verbindungstechnik
erfunden, wonach die mit Blei verstemmte Muffe der Vergangenheit angehörte (siehe
Kapitel 2.3).
13
Eigenschaften duktiler Gussrohre
In der heute typischen Rohrgießerei wird das Gusseisen zur Rohrherstellung im Kupolofen erschmolzen und durch angepasste metallurgische Verfahren auf eine vorgegebene Zusammensetzung sowie auf die erforderliche Gießtemperatur gebracht. Daran
schließt sich die Magnesiumbehandlung zur Erzeugung von duktilem Gusseisen an, worauf die so behandelte Schmelze unmittelbar zu Rohren vergossen wird.
Als Ergebnis der Entwicklungen in den 50 Jahren zwischen 1920 und 1970 konnten
durch die Anhebung der Zugfestigkeit Gewicht und Wanddicke der Rohre halbiert
werden. Mit der weiterentwickelten Fertigungstechnik, vor allem mit der modernen
Steuerung der Gießmaschinen, wurde eine weitere deutliche Reduzierung der Rohrwanddicken möglich. Sie ist in den Produktnormen EN 545 [2.1] und EN 598 [2.2]
berücksichtigt, wo derzeit eine Verschiebung von der Wanddickenklassifizierung zur
Druckklassifizierung zu beobachten ist.
14
Entwicklung der Verbindungstechnik
2.3 Entwicklung der Verbindungstechnik
In den Anfängen der Verwendung von Gussrohren war die Abdichtung der einzelnen
Rohrstöße untereinander von zentraler Bedeutung. Schon Jacob Leupold beschreibt
1724 in seinem Buch eine Mixtur verschiedener Pulver und Stoffe mit organischen Bestandteilen, um einen halbwegs elastischen Kitt zu erzeugen [2.3].
Bild 2.13
In der Phase des Aufbaus der zentralen
Wasserversorgung (1850-1930) sind die
Gussrohre mit einer Stemmmuffe ausgerüstet; diese wird mit geteerten Hanfstricken und einem Bleiverguss abgedichtet
(Bild 2.13). Die Stemmmuffenverbindung erfordert bei der Montage hohes
Geschick und Zuverlässigkeit der damit
befassten Monteure. Wegen der sehr geringen Elastizität des Dichtstoffes darf die Bild 2.14
Verbindung keine Bewegungen erfahren.
Eine ungestörte Bettung und eine bewegungsfreie Rohrlagerung sind Voraussetzung
für die langfristige Dichtheit.
Rollringdichtungen aus Gummi wurden 1850 zunächst für Gasleitungen, ab 1863 auch
für Wasserleitungen eingeführt. Ab 1910 gab es erste Versuchsleitungen in Stuttgart mit
einem Vorläufer der Schraubmuffenverbindung, deren Vorteil jedoch zunächst nicht
erkannt wurde.
Sie setzte sich erst Anfang der 30er Jahre durch (Bild 2.14) und stellt insofern einen
Meilenstein im Rohrleitungsbau dar, als seitdem die Elastizität der Dichtungen aus vulkanisiertem Kautschuk eine gewisse Beweglichkeit der Verbindungen zulässt.
15
Eigenschaften duktiler Gussrohre
Die Schraubmuffenverbindung im Nennweitenbereich DN 40 bis DN 600 sowie
die für größere Nennweiten besser geeignete Stopfbuchsmuffenverbindung (Bild
2.15) sind dadurch gekennzeichnet, dass
eine Dichtung aus elastischem Gummi mit
mechanischen Hilfsmitteln verpresst wird.
Dadurch wird die Dichtheit gegenüber
gasförmigen und flüssigen Medien erzielt.
Anfang der 60er Jahre wurde die TYTON®
Steckmuffe von Buderus eingeführt. Bei
dieser Konstruktion wird neben den beiden zu fügenden Rohren nur noch eine
profilierte Dichtung benötigt, die beim
Einschieben des Einsteckendes in den mit
der Dichtung versehenen Muffenraum
verpresst wird und damit automatisch abdichtet. Bild 2.16 zeigt diese Verbindung,
die in DIN 28 603 [2.4] genormt wurde.
Umfangreiche Nachweise haben gezeigt,
dass diese Verbindung selbst unter dynamischen Abwinklungsbewegungen auch
nach Jahrzehnten dicht bleibt.
Bild 2.15
Bild 2.16
Die geschilderten Muffenverbindungen duktiler Gussrohre sind von ihrer Konstruktion her nicht längskraftschlüssig. Bei Richtungsänderungen, Endverschlüssen, Querschnittsänderungen und Abzweigen entstehen aus dem Wasserinnendruck Kräfte,
die mit geeigneten Maßnahmen in den Baugrund einzuleiten sind. Traditionsgemäß
geschieht dies mit Hilfe von Betonwiderlagern. Diese werden so dimensioniert, dass
über die Größe der rückseitigen Fläche die zulässige Flächenpressung des anstehenden
Bodens nicht überschritten wird. Die Dimensionierungsregeln von Widerlagern aus
Beton enthält das DVGW-Arbeitsblatt GW 310 [2.5].
Der immer enger werdende Platz im unterirdischen Bauraum der Städte zwang dazu,
diese Technik nach und nach aufzugeben und durch die zugfesten Verbindungen abzulösen.
Zugfeste Verbindungen sind gleichzeitig längskraftschlüssig und gelenkig; ihr Funktionsprinzip beruht darauf, dass durch geringfügige Verlagerung der Formstücke und der anschließenden Rohre der Erdwiderstand aktiviert wird. Das technische Regelwerk zum
16
Entwicklung der Verbindungstechnik
Einsatz der längskraftschlüssigen Verbindungen ist das DVGW-Arbeitsblatt GW
368, Juni 2002 [2.6]. In diesem Blatt sind
die gängigen Konstruktionen in Schnittbildern mit den zugehörigen Leistungsdaten
dargestellt.
Man unterscheidet reibschlüssige und
formschlüssige Verbindungen. Buderus
bietet hier mit seiner reibschlüssigen
BRS®- und der formschlüssigen BLS®-Verbindung zwei innovative Lösungen. Bei
der reibschlüssigen BRS®-Verbindung (Bild
2.17) schneiden sich gehärtete, scharfe
Edelstahlzähne in die Oberfläche des Einsteckendes ein und bewirken damit den
Kraftschluss. Auch für die Schraubmuffenverbindung existieren reibschlüssige
Konstruktionen.
Bild 2.17
Bei der formschlüssigen BLS®-Verbindung
wird werkseitig oder an der Baustelle eine
Schweißraupe auf die Oberfläche des Einsteckendes aufgetragen, an der sich ent- Bild 2.18
sprechende Kraftübertragungsglieder abstützen und so die Längskraft von einem auf das andere Rohr übertragen (Bild 2.18).
Die Entwicklung dieser längskraftschlüssigen und gleichzeitig gelenkigen Muffenverbindungen zur heutigen Reife war eine wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung der
modernen grabenlosen Bauverfahren für den Druckleitungsbau. Bei fast allen im vorliegenden Handbuch beschriebenen grabenlosen Einbau- und Erneuerungsverfahren wird
eine längskraftschlüssige Gelenkkette aus Rohren in die endgültige Trasse eingezogen.
Während in den bisher gültigen Normen DIN 28 600 ff. die Rohre und Formstücke genau beschrieben wurden, kommt mit den europäischen Normen DIN EN 545 für Wasserleitungen und DIN EN 598 für Abwasserkanäle und -leitungen ein neues Element
auf: die Anforderungen an die Funktion. Die früheren nationalen Normen gaben
mit ihrer genauen Beschreibung die Voraussetzung für die technischen Lieferbedingungen. Das zusätzliche Normenelement der Anforderungen an die Funktion mit den
dazu gehörigen Prüfungen weist die Leistungsfähigkeit des Rohrsystems und seiner Ver17
Eigenschaften duktiler Gussrohre
bindungen nach. Bei diesen Typprüfungen werden die Bauteile und ihre Verbindungen
wie folgt geprüft:
• Bauteildichtheit gegen Wasserinnendruck
• Verbindungsdichtheit bei Scheitellast bzw. Abwinkelung gegen positiven Innendruck
• Verbindungsdichtheit bei Scheitellast bzw. Abwinkelung gegen negativen Innendruck
• Verbindungsdichtheit bei Scheitellast gegen positiven Außendruck
Die längskraftschlüssigen Verbindungen müssen zusätzlich noch eine dynamische Prüfung absolvieren, bei welcher der Innendruck mit 24.000 Lastwechseln zwischen PMA
mal PMA - 5 wechselt.
In die zuständige Technische Regel des DVGW, das Arbeitsblatt GW 368, ist die beschriebene Anforderung an die Funktion und die damit verbundene Typprüfung aufgenommen worden. Angesichts der künftigen Bedeutung qualitativ hochwertiger längskraftschlüssiger Verbindungen für die grabenlosen Bauweisen wurde bei der Überarbeitung des Blattes im Jahre 2002 die zusätzliche Forderung einer fremd überwachten
Typprüfung eingeführt.
Daneben sind alle Konstruktionen mit ihren kennzeichnenden Leistungsgrößen
• zulässiger Bauteilbetriebsdruck (PFA)
• zulässige Abwinkelbarkeit
aufgeführt. Mit diesen Angaben, ergänzt durch den Hinweis auf die fremd überwachte
Typprüfung, repräsentativ für jeweils eine von vier Nennweitengruppen, hat der Planer
das geeignete Werkzeug für eine spezielle Aufgabe die passende Zugsicherungskonstruktion auszuwählen.
18
Längskraftschlüssige Verbindungen und technisches Regelwerk für den grabenlosen Einbau
2.3.1 Längskraftschlüssige Verbindungen und technisches Regelwerk für den
grabenlosen Einbau
In die Zeit zwischen 2002 und 2006 fiel auch die Erstellung eines Technischen Regelwerks zur Qualitätssicherung der grabenlosen Einbau- und Erneuerungsverfahren
durch den DVGW.
Für die Qualität von Leitungen, welche mittels dieser Verfahren gebaut werden, sind
neben den Einflüssen aus dem Boden folgende, den Rohren zuzurechnenden Parameter von wesentlicher Bedeutung:
• zulässige Zugkräfte
• Mindestkurvenradius
Diese Einflussgrößen sind zu messen und zu dokumentieren, um sicherzustellen, dass
keine durch Überbeanspruchung vorgeschädigten Bauteile die vorgesehene Nutzungsdauer schmälern.
Diese Parameter sind im Tabellenwerk des Anhangs der genannten Arbeitsblätter für
die wichtigsten Rohrwerkstoffe
• GGG
• PE-X
• PE 100
• St 37
aufgeführt, wobei die Temperaturabhängigkeit sowie die Dauer der Zugbelastung bei
den thermoplastischen Werkstoffen berücksichtigt sind. So müssen bei Einziehdauern
von über 20 Stunden die zulässigen Einziehkräfte um ein Viertel abgemindert werden, bei 40° C warmen Rohren ist die zulässige Kraft um 30 Prozent gegenüber einer
Wandtemperatur von 20° C abzumindern. Bei gekrümmten Trassen sind weitere Abminderungen vorzusehen. Im Gegensatz zu diesen trassen- und temperaturbedingten
Abminderungen gibt es bei den duktilen Gussrohren Zuschläge für die zulässige Zugkraft, wenn die Trasse gradlinig, ohne nennenswerte Abwinkelungen, verläuft. Die
Rohrwandtemperatur ist bei duktilen Gussrohren ohne Einfluss. Tabelle 2.1 enthält
die Parameter
• zulässige Zugkraft
• mögliche Abwinkelbarkeit
• minimaler Kurvenradius
der formschlüssigen BLS®-Verbindung.
Die Werte für die zulässige Zugkraft sind aus den Ergebnissen der fremd überwachten
Innendruckversuche der genormten Typ-Tests abgeleitet, wie es im Kopf der Tabelle
angegeben ist.
19
Eigenschaften duktiler Gussrohre
Tabelle 2.1: Zulässige Zugkräfte, Abwinkelbarkeiten und Kurvenradien duktiler
Gussrohre mit BLS®-Verbindung
(Quelle: DVGW-Arbeitsblatt GW 321 [2.7] bzw. Buderus Giesserei Wetzlar GmbH)
Nennweite
DN in mm
Bauteilbetriebsdruck PFA
[bar] 1)
zulässige Zugkraft Fzul.
[kN] 2)
mögliche
Abwinkelbarkeit der
Muffen3) [°]
minimaler
Kurvenradius
[m]
DVGW BGW
80*
110
70
115
5
69
100*
100
100
150
5
69
125
100
140
225
5
69
150
75
165
200
5
69
200
63
230
350
4
86
250
44
308
375
4
86
300
40
380
380
4
86
400
30
558
650
3
115
500
30
860
860
3
115
600
32
1200
1525
2
172
700
25
1400
1650
1,5
230
800
16
-
1460
1,5
230
900
16
-
1845
1,5
230
1000
10
-
1560
1,5
230
Berechnungsgrundlage Wanddickenklasse K9. Höhere Drücke und Zugkräfte sind teilweise
möglich und mit dem Rohrhersteller abzustimmen.
2)
Bei geradlinigem Trassenverlauf (max. 0,5° pro Rohrverbindung) können die Zugkräfte um
50 kN angehoben werden. DN 80 - DN 250 Hochdruckriegel erforderlich.
3)
bei Nennmaß
*
Wanddickenklassen K10
1)
Die Werte des GW 321 erschienen den Fachleuten der Berliner Wasserbetriebe
(BWB), die ihrerseits das grabenlose Auswechseln der alten Graugussnetze forcierten,
als zu niedrig. So wurden in gemeinsamer Anstrengung der Gussrohrindustrie, der Fa.
Karl Weiß und der BWB axiale Zugversuche an Rohren im Nennweitenbereich DN 100
bis DN 200 ohne Innendruck bis zum beginnenden Versagen durchgeführt [2.8].
20
Längskraftschlüssige Verbindungen und technisches Regelwerk für den grabenlosen Einbau
Die dabei erzielten Ergebnisse weisen eine etwa dreifache Sicherheit gegenüber den
in Tabelle 2.1 angegebenen Werten aus.
Sehr gute Überseinstimmung mit den experimentell ermittelten Werten für die zulässige Zugkraft zeigte eine von Prof. Bernhard Falter [2.9] durchgeführte FEM-Berechnung.
Die hohe Sicherheit der im DVGW-Regelwerk verzeichneten Tabellenwerte für die
zulässige Zugkraft von formschlüssigen Verbindungen duktiler Gussrohre hatte zwei
Folgen:
1. erhöhten die BWB in ihrem firmeninternen Technischen Regelwerk die zulässige
Zugkraft gegenüber den Angaben im DVGW-Regelwerk massiv, weil sie nach vielfältigen Praxiserfahrungen von der Leistungsfähigkeit der Verbindungen überzeugt sind
(siehe Tabelle 2.2).
2. wurde in den Tabellen der DVGW-Regeln eine Fußnote eingefügt, wonach die zulässige Zugkraft bei geradlinigen Trassen mit weniger als 0,5° Abwinkelung (= 687 Meter Kurvenradius) um 50 kN erhöht werden kann (siehe Tabelle 2.1).
Tabelle 2.2: Zulässige Zugkräfte formschlüssiger Gussrohrverbindungen
(Quelle: Werksnorm der Berliner Wasserbetriebe WN 322)
Nennweite
DN
in mm
Bauteilbetriebsdruck PFA
[bar] 1)
max zulässige
Zugkraft Fzu
[kN] 2)
Abwinkelbarkeit der Muffen
[°]
minimal
zulässiger
elastischer
Biegeradius
Rmin [m]
80
64
1002)
3
115
64
250
1),2)
100
150
3
115
50
3201),2)
3
115
200
40
400
250
35
300
400
3
115
400
2)
3
115
30
400
2)
3
115
25
558
3
115
1),2)
durch Zugversuche ermittelt (siehe Bericht)
Die angegebenen Zugkräfte gelten nur für die Berliner Wasserbetriebe und bei BLS® DN 80
- DN 250 mit Hochdruckriegel.
1)
2)
21
Eigenschaften duktiler Gussrohre
Im Balkendiagramm (Bild 2.19) sind die Werte aus Tabelle 2.1 für die maximal zulässige Zugkraft von duktilen Gussrohren mit BLS®-Verbindung denen anderer Wasserleitungswerkstoffe gegenüber gestellt.
700
600
500
400
Zugkraft
[kN]
300
200
100
X
PE -
a SD
P
Werkstoff
0
R 11
SD
00
E1
GG
GB
R 11
7
St 3
®
LS
-Ve
du
rbin
300
200
ng
150
400
Nennweite
100
Bild 2.19: Maximal zulässige Zugkräfte verschiedener Werkstoffe. Quelle: DVGW-Arbeitsblatt GW 368
Rohre aus duktilem Gusseisen der Buderus Giesserei Wetzlar GmbH mit formschlüssigen BLS®-Verbindungen weisen von allen gängigen Wasserleitungswerkstoffen die
höchsten zulässigen Zugkräfte auf. Dies erlaubt größere Baugrubenabstände bei der
Anwendung duktiler Gussrohre und verbessert so deren Wirtschaftlichkeit, ohne dass
Abstriche bei der Sicherheit hingenommen werden müssen.
Zusätzliche Steigerungen, sowohl für Betriebsdruck als auch für die zulässige Zugkraft,
sind mit einer Erhöhung der Wanddickenklasse möglich, bedürfen jedoch besonderer
Vereinbarungen mit unserer Anwendungstechnik.
22
Montage der BLS®-Verbindung
2.3.2 Montage der BLS®-Verbindung
Für den grabenlosen Einbau duktiler Gussrohre schreibt das Technische Regelwerk
des DVGW übereinstimmend mit den Vorgaben in den Einbauanleitungen der Buderus
Giesserei Wetzlar GmbH den Einsatz formschlüssiger Verbindungen vor.
Reibschlüssige Verbindungen können vor allem nach mehreren Abwinkelungsbewegungen, wie sie bei mehrfach gegenläufig gekrümmten Raumbögen in gesteuerten
Spülbohrtrassen vorkommen können, versagen, weil die Zähne der Haltesegmente
bei diesen Bewegungen abwechselnd zugentlastet werden. Bei geradlinig verlaufenden
Trassen ist dies nicht zu befürchten. Dennoch wurde zur Vermeidung jeglichen Risikos
die Verwendung formschlüssiger Verbindungen bei den grabenlosen Einbauverfahren
vorgeschrieben. Der zusätzliche Vorteil besteht darin, dass damit die höchsten zulässigen Zugkräfte übertragen werden können.
Das formschlüssige BLS®-System von Buderus erlaubt es, die beiden Montagevorgänge
• „Dichtheit herstellen“ und
• „Verriegeln“
in zwei getrennte, nacheinander auszuführende und kontrollierbare Teilschritte zu zerlegen.
Im ersten Teilschritt wird also die TYTON®-Verbindung entsprechend Einbauanleitung
(siehe Kapitel 10) montiert:
Nach der Reinigung der Muffe und des Einsteckendes wird in die Dichtkammer Gleitmittel eingebracht und die Dichtung mit der Hartgummikralle in die Haltenut der
Muffe eingelegt. Der Umfang der Dichtung ist bewusst größer als der zugehörige
Umfang der Dichtfläche, wodurch die Dichtung unter einer Vorspannung steht. Deswegen kann es, vor allem bei größeren Nennweiten, vorteilhaft sein, eine zweite
gegenüberliegende Schlaufe zu ziehen. Die beiden kleinen Schlaufen lassen sich dann
ohne Mühe glattdrücken.
Der nun folgende Kontrollschritt stellt sicher, dass die Haltekralle der Dichtung vollständig über den ganzen Umfang in die Haltenut eingedrückt ist und an keiner Stelle über
dem Zentrierbund hervorsteht. (Bild 2.20)
Jetzt werden die Gleitflächen der Dichtung und des Einsteckendes mit dem von Buderus
mitgelieferten Gleitmittel dünn bestrichen und das Einsteckende achsgleich (ohne Abwinklung) in die Muffe eingeführt. Die Axialkraft, die zur Verpressung des Dichtwulstes
benötigt wird, kann je nach Nennweite mit einer Brechstange, einem Monatgegerät oder
mit dem Hydraulikbagger aufgebracht werden.
23
Eigenschaften duktiler Gussrohre
falsch
richtig
Bild 2.20
Bei der Montage von Rohrverbindungen mit Bagger ist zwischen Rohr und Baggerschaufel eine geeignete Zwischenlage, z. B. Kantholz, vorzusehen. Das Rohr ist gleichmäßig und so langsam einzuschieben, dass die Dichtung ausreichend Zeit zur Verformung hat.
Unabhängig vom gewählten Montagegerät sind vor und während der Herstellung der
Verbindung die Rohre und Formstücke zentrisch und achsgleich auszurichten.
Verriegeln
Das Rohr bleibt achsgleich und wird so weit in die Muffe eingeschoben, bis die Schweißraupe am inneren Zentrierbund anliegt. Damit ist der Platz für die Verriegelungselemente geschaffen. Sie werden je nach Anzahl durch die Aussparungen in der Muffenstirn eingeführt und über den Umfang rechts und links verteilt. Im Nennweitenbereich
DN 80 bis DN 500 sind dies Riegel (Bild 2.21), während es von DN 600 bis DN 1000
plattenförmige Segmente (Bild 2.22) sind.
Bei den Riegeln sind die Ausführungen „rechts“ und „links“ zu unterscheiden und entsprechend der Einbauanleitung einzusetzen, bei den grabenlosen Einbauverfahren
sowie bei Hochdruckanwendungen ist von DN 80 bis DN 250 ein zusätzlicher Hochdruckriegel erforderlich.
Nach Abschluss der Montage verhindert ein Sicherungselement aus Gummi in dem
noch offenen Fenster in der Muffenstirn ein Verschieben der Verriegelungselemente.
24
Montage der BLS®-Verbindung
Sicherung
Riegel links
Riegel rechts
Bild 2.22
Hochdruckriegel
Bild 2.21
Bei den Nennweiten DN 00 bis DN 1000
werden die plattenförmigen Verriegelungssegmente durch die doppelte Aussparung in der Muffenstirn in axialer
Richtung eingeschoben und anschließend
gleichmäßig über den Umfang verteilt.
Die Aussparungen werden zur Vereinfachung des Verriegelungsvorganges vorzugsweise in der Scheitellage angeordnet
(Bild 2.23)
Nachdem alle Verriegelungssegmente
eingebracht sind müssen diese soweit
verschoben werden, dass keine Höcker
am Muffenfenster mehr zu sehen sind.
Nun werden die Segmente mit einem
Spannband fixiert und die Verbindung
durch Auseinanderziehen derselben verriegelt. Für Spülbohrprojekte mit mehrfacher Richtungsänderung hat sich ein
stabiles Spannband aus Metall bewährt
(Bild 2.2).
Die genaue Beschreibung von Handhabung und Gebrauch der Einzelteile ist
ausführlich in der Einbauanleitung (Kapitel
11) beschrieben.
Bild 2.23
Bild2.24
2
Eigenschaften duktiler Gussrohre
Tabelle 2.4 zeigt die durchschnittlichen Montagezeiten, die ein geübtes Team von ein bis
zwei Rohrlegern für die Montage einer BLS®-Verbindung benötigt. Unterschiede resultieren aus den verschiedenen Möglichkeiten des Verbindungsschutzes. Bei den meisten
Rohrauswechslungsverfahren werden die Verbindungen für jeweils eine Rohrlänge in
einer dafür angelegten Rohrmontagegrube hergestellt. Nach diesem Teilschritt wird
der Rohrstrang wieder um eine Rohrlänge weiter gezogen. Bei optimaler Organisation
der Logistik auf der Baustelle können sich Einbaugeschwindigkeiten ergeben, die im unteren Nennweitenbereich zwischen 40 und 60 Meter in der Stunde betragen. Derartige
Geschwindigkeiten lassen sich mit geschweißten Rohrverbindungen nicht erzielen, vor
allem, wenn man berücksichtigt, dass bei Rohren aus duktilem Gusseisen mit BLS®-Verbindung die maximal zulässige Zugkraft unmittelbar nach der Verbindungsmontage in
vollem Umfang zur Verfügung steht und keine Abkühlzeiten abzuwarten sind.
Tabelle 2.4: Durchschnittliche Montagezeiten für die BLS®-Verbindung
Nennweite
Anzahl
Monteure
Montagezeit
ohne Verbindungsschutz
[min]
80
1
5
6
15
DN 100
1
5
6
15
DN 125
1
5
6
15
DN 150
1
5
6
15
DN 200
1
6
7
17
DN 250
1
7
8
19
DN 300
2
8
9
21
DN 350
2
9
10
23
DN400
2
10
12
25
DN
26
Montagezeit bei Montagezeit bei
Verwendung
Verwendung
einer
von SchrumpfSchutzmanmanschetten
schette
[min]
[min]
DN500
2
12
14
28
DN600
2
15
18
30
DN 700
2
16
/
31
DN 800
2
17
/
32
DN 900
2
18
/
33
DN1000
2
20
/
35
Beschichtungen
2.4 Beschichtungen
Mit der Einführung des duktilen Gusseisens ging eine rasante Entwicklung der Außenund Innenbeschichtungssysteme einher. Heutzutage werden Rohre, Formstücke und
Zubehör aus duktilem Gusseisen ohne Ausnahme mit Auskleidungen und Umhüllungen
verschiedenster Art als integralem Bestandteil des Produktes geliefert. Die Art der
Beschichtung richtet sich nach den Einbau- und Betriebsbedingungen.
2.4.1 Außenbeschichtung
Während die Graugussrohre des ausgehenden 19. Jahrhunderts bis zur Mitte des 20.
Jahrhunderts durch Tauchen in flüssigen Teer- bzw. Asphalt ihre legendäre Langlebigkeit erhielten, wurde Ende der sechziger Jahre, etwa zeitgleich mit der Einführung
des duktilen Gusseisens, die Verwendung von Teer eingestellt. Ab den 70er Jahren
wurde die Tauchteerung durch eine Beschichtung mit Bitumenlacken abgelöst. Sie
wurde durch die später eingeführte Zink-Beschichtung (ca. ab Anfang der 70er Jahre)
und kunststoffmodifizierte Zementmörtel-Umhüllung (ab 1978) ergänzt bzw. in ihrem Einsatzbereich erweitert. In neuerer Zeit werden die Bitumenlacke zudem von
Epoxidharz-Beschichtungen abgelöst.
An dieser Stelle sei der Zementmörtel-Umhüllung eine detailliertere Betrachtung
gewidmet, weil sie für den Einsatz duktiler Gussrohre in den grabenlosen Einbauverfahren von herausragender Bedeutung ist.
Die Zementmörtel-Umhüllung wurde zunächst in erster Linie als Außenbeschichtung duktiler Gussrohre beim Einbau in steinigen Böden entwickelt, wo die Beschaffung von Sand oder steinfreiem Boden für die Rohrbettung mit hohen Kosten
verbunden war. Kennzeichnende Größen dieser Umhüllung sind hohe mechanische
und chemische Beständigkeit, Schlagbeständigkeit und Haftzugfestigkeit. Diese Anforderungen wurden in Zusammenarbeit mit den Anwendern festgelegt und mit den
erforderlichen Prüfmethoden in der DIN 30 674-2 [2.10] zusammengefasst. Bei der
Umsetzung der Europäischen Bauproduktenrichtlinie wurde die Zementmörtel-Umhüllung duktiler Gussrohre in der DIN EN 15 542 [2.11] europäisch genormt.
In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, dass die Technischen Regeln für den
konventionellen Rohrleitungsbau detaillierte Anforderungen an die Beschaffenheit der
Leitungszone stellen, um die Rohrleitungsteile vor Beschädigung und Verformung zu
bewahren. Zunächst ist das Auflager aus steinfreiem Boden so herzustellen, dass die
Rohre auf voller Länge gleichmäßig aufliegen. Die Zwickel zwischen Rohr und Auflager
sind gleichmäßig mit steinfreiem Boden zu unterstopfen, wobei Lageänderungen zu
vermeiden sind. Danach ist der Graben seitlich neben dem Rohr mit steinfreiem Bo27
Eigenschaften duktiler Gussrohre
den lagenweise aufzufüllen und nach Vorgaben des Statikers zu verdichten, bis letztlich
nach einer Überschüttung und Verdichtung steinfreien Bodens auf 30 Zentimeter über
dem Rohrscheitel die Anforderungen etwas weniger rigide werden (Bild 2.25).
Oberfläche
Hauptverfüllung
Grabenwände
Überdeckungshöhe
Abdeckzone
Grabentiefe
Seitenverfüllung
OD Leitungszone
Obere Bettungsschicht
Untere Bettungsschicht
Bettung
Bild 2.25
Das DVGW-Arbeitsblatt W 400-2 [2.12] gibt einen Überblick über die für verschiedene Rohrleitungsmaterialien zu verwendende Korngröße. Duktile Gussrohre mit
Zementmörtel-Umhüllung können demnach in Rohrumhüllungsmaterialien mit einem
Größtkorn von 100 Millimeter eingebettet werden.
Sinn und Zweck aller Anforderungen ist die Überlegung, dass die Rohre ohne Beschädigung ihrer Außenfläche eine Leitung mit exakt kreisförmigem Querschnitt ohne unzulässig hohe mechanische Spannungen in der Rohrwand ergeben. Nur so ist die gewünschte lange Nutzungsdauer zu erreichen.
Betrachten wir nun die Bettungsverhältnisse eines Rohres, welches mit einem grabenlosen Verfahren eingebaut wird: Der Auftraggeber besitzt zwar allgemeine Kenntnisse
über seinen Baugrund, doch wird er keinesfalls ausschließen können, dass Steine in der
Trasse liegen, an denen das Rohr während des Einzugs entlang schleift. Beim Berstlining-Verfahren beispielsweise wird das neue Rohr durch die Ansammlung scharfkantiger Scherben des alten geborstenen Rohres gezogen.
28
Beschichtungen
Beim Spülbohrverfahren kann die Stützflüssigkeit partiell in Erdspalten verschwinden, so dass die vorher gleichmäßige Bettung unterbrochen wird. Setzungen der
Überdeckung können die Folge sein, kurzum: die grabenlosen Verfahren finden sozusagen „unter Ausschluss der Öffentlichkeit“ statt, kein kontrollierendes Auge kann
die Einhaltung der zwingenden Anforderungen bei den konventionellen offenen Bauweisen sehen.
Es liegt auf der Hand, dass in der „black box“ der geschlossenen Verfahren das robusteste Rohr mit der am meisten mechanisch belastbaren Umhüllung eingesetzt
werden muss. Das Buderus-Rohr aus duktilem Gusseisen mit dem vergleichsweise
höchsten Arbeitsvermögen (siehe Kapitel 2.1) aller Arten von Wasserleitungsrohren
bietet die besten Voraussetzungen für
einen beschädigungsfreien Einbau unter
den unkontrollierbaren Verhältnissen
der geschlossenen Bauweise. Gleichzeitig erlaubt die formschlüssige BLS®-Verbindung mit ihren hohen zulässigen Zugkräften einen großen Baugrubenabstand,
®
ohne dass ein Versagen beim Einzug be- Duktile Gussrohre mit BLS -Steckmuffen-Verbindung und Zementmörtel-Umhüllung
fürchtet werden muss.
Wa
s
2.4.2 Innenbeschichtung
Wie bereits im vorhergehenden Kapitel beschrieben, wurde in den 60er Jahren die Verwendung von Teer und Asphalt als Außen- und auch als Innenbeschichtung von Gussrohren eingestellt.
Während für die äußere Beschichtung nunmehr Bitumenlacke verwendet wurden, beschritt man bei der Innenbeschichtung mit der Zementmörtel-Auskleidung einen völlig
neuen Weg. Heutzutage stehen für die Innenbeschichtung von duktilen Gussrohren je
nach Anwendungsfall Zementmörtel-Auskleidungen auf Basis von Hochofenzement für
den Trinkwasserbereich oder Tonerdezement für den Abwasserbereich zur Verfügung.
Beide Varianten werden bei der Buderus
Giesserei Wetzlar GmbH durch das RotaLe
r is t b en
tionsschleuderverfahren nach DIN 2880 in
se
das Rohr eingebracht. Verfahrensbedingt
weist diese Zementmörtel-Auskleidung
eine sehr hohe Abriebfestigkeit auf. Selbst
Fließgeschwindigkeiten bis zu 20 m/s sind
unproblematisch.
29
Eigenschaften duktiler Gussrohre
2.5 Literaturnachweise
[2.1]
DIN EN 545
Rohre, Formstücke, Zubehörteile aus duktilem Gusseisen und
ihre Verbindungen für Wasserleitungen – Anforderungen und
Prüfverfahren
[2.2]
DIN EN 598
Rohre, Formstücke, Zubehörteile aus duktilem Gusseisen und
ihre Verbindungen für die Abwasser-Entsorgung
Anforderungen und Prüfverfahren
[2.3]
Leupold, J.:
Theatrum machinarum hydrotechnarum der Wasserbaukunst;
Leipzig 1724
[2.4]
DIN 28603: Rohre und Formstücke aus duktilem Gusseisen –
Steckmuffen-Verbindungen – Zusammenstellung, Muffen und Dichtungen
[2.5]
DVGW-Arbeitsblatt GW 310: Widerlager aus Beton;
Bemessungsgrundlagen
[2.6]
DVGW-Arbeitsblatt GW 368: Längskraftschlüssige Muffenverbindungen
für Rohre, Formstücke und Armaturen aus duktilem Gusseisen oder Stahl
30
Literaturnachweise
[2.7]
DVGW-Arbeitsblatt GW 321: Steuerbare horizontale
Spülbohrverfahren für Gas- und Wasserrohrleitungen –
Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung
[2.8]
Gaebelein, W. u. Schneider, M.: Grabenlose Auswechslung von
Druckrohren mit dem Hilfsrohrverfahren der Berliner Wasserbetriebe
GUSSROHRTECHNIK 38 ( 2004), S. 8
[2.9]
Falter, B. und Strothmann, A.: Beanspruchungen und Verformungen in
der TIS-K-Verbindung beim grabenlosen Auswechseln von duktilen
Gussrohrleitungen
GUSSROHRTECHNIK 40 ( 2006), S. 41
[2.10]
DIN 30674-2: Umhüllung von Rohren aus duktilem Gusseisen;
Zementmörtel-Umhüllung
[2.11]
DIN EN 15542: Rohre, Formstücke und Zubehör aus duktilem
Gusseisen – Zementmörtelumhüllung von Rohren – Anforderungen
und Prüfverfahren
[2.12]
DVGW-Arbeitsblatt W 400-2: Technische Regeln
Wasserverteilungsanlagen (TRWV); Teil 2: Bau und Prüfung, 09/2004
[2.13]
DIN 2880 Anwendung von Zementmörtel-Auskleidung für Gussrohre,
Stahlrohre und Formstücke
31
Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserleitungen
3. Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserleitungen
Allgemeines
Vor allem in den Innenstädten haben sich geschlossene Verfahren zur Neulegung bzw. zur
Erneuerung von Druckrohrleitungen sehr weit entwickelt. Sie werden mit deutlich steigender Tendenz angewandt. Während bei den offenen Bauweisen große Flächen mit dem
Aushubmaterial bedeckt werden, halten sich diese Beeinträchtigungen bei Anwendung der
grabenlosen Technologien in Grenzen.
Die grabenlosen Bauweisen besitzen folgende wesentlichen Vorteile:
• Verringerung von Straßenaufbrüchen und Erdarbeiten bis über 80 Prozent (Bild 3.1)
• Verringerung des Transports von Grabenaushub und Bettungsmaterial (Bild 3.2)
• geringerer Platzbedarf für die Baustelleneinrichtung (besonders von Bedeutung
beim Einsatz in den Innenstadtgebieten, Bild 3.3)
• Einrichtung von „punktuellen“ Baustellen mit der Möglichkeit, die Baugrube zu über dachen und so den Witterungseinflüssen zu entziehen, was der Qualität des Pro duktes „eingebaute Rohrleitung“ zugute kommt.
offene Bauweise
Ausrüstung
grabenlose Bauweise
Transportvolumen
Bild 3.1 Platzverbrauch bei offener Bauweise
Bild 3.2 Vergleich Transportvolumen bei offener und
grabenloser Bauweise
Bild 3.3 Geschlossene Bauweise ohne Verkehrsbeeinträchtigung
32
Allgemeines
Dies gilt mehr oder weniger für alle grabenlosen Einbauverfahren. Bei der Erneuerung in
geschlossener Bauweise kommen noch folgende Vorteile hinzu:
• erschütterungsfreie und leise Arbeitsweise bei der Auswechslung reduziert die
Beeinträchtigung des Verkehrs und der Bürger auf ein Minimum
• keine Schädigung von Straßenbäumen über der Rohrtrasse.
Die Bemühungen, durch Entwicklung neuer Einbauverfahren den größten Kostenblock
beim Bau von Rohrleitungen, nämlich die Tiefbaukosten, zu verringern, haben eine Vielzahl von Verfahren hervorgebracht, die zur Familie der grabenlosen oder geschlossenen
Einbau- und Erneuerungsverfahren gehören.
Am Anfang stand das Microtunneling, ein gesteuertes Vortriebsverfahren zum Neubau
von Abwasserkanälen, wo wegen der größeren Tiefenlagen der wirtschaftliche Erfolg
am schnellsten realisierbar war. Von Vorteil waren in der Regel geradlinig verlaufende
Haltungen zwischen zwei Schächten von meist unter 50 Meter Länge.
Seit 1984 wurde die Berliner Bauweise entwickelt und zu hoher Reife gebracht. Der
Anteil der nach dieser Bauweise in Berlin neu eingebauten Abwasserkanäle liegt heute
bereits bei 50 Prozent.
Im Druckrohrleitungsbau dominieren Rohre, die zu längskraftschlüssigen Rohrleitungen
verbunden werden. Hier kommen die duktilen Gussrohre der Buderus Giesserei Wetzlar GmbH mit ihren längskraftschlüssigen BLS®-Steckmuffen-Verbindungen zum Einsatz.
In den 70er Jahren kamen längskraftschlüssige Verbindungen für den Ersatz von Betonwiderlagern auf. Damals wurde ihr Vorteil beim Einziehen von Dükern erkannt und genutzt. Es war der Beginn der grabenlosen Bauverfahren mit duktilen Gussrohren.
Press-Zieh-Gerät
im Einsatz
33
Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserleitungen
Der größte Innovationsschub auf dem Sektor der grabenlosen Auswechslung ging von
Berlin aus, wo mit die ältesten Grauguss-Wasserrohrnetze Deutschlands inzwischen
mehr als 120 Jahre in Betrieb sind und dringend erneuert werden müssen. Die äußeren
Randbedingungen in Berlin erschweren die Auswechslung vor allem wegen folgender
zwei Forderungen:
1.Die Rohrleitungen liegen im Wurzelbereich der Straßenbäume am Rand der Bürgersteige. Die Bäume stehen unter strengem Schutz, die Wurzeln dürfen keinesfalls
geschädigt werden. Die Anlage von Rohrgräben mit konventionellem Einbau verbietet sich.
2.Auswechslungsverfahren, bei welchen die Altrohre entweder ganz oder in Bruchstücken in der Trasse verbleiben, können nicht angewendet werden. Alle nicht genutzten
Bauteile müssen restlos entfernt werden.
Damit war die Entwicklung zweier spezieller Rohrauswechslungsverfahren – dem PressZieh-Verfahren und dem Hilfsrohr-Verfahren – vorprogrammiert; beide sind inzwischen
im Technischen Regelwerk des DVGW mit den Arbeitsblättern GW 322-1 [3.1] und GW
322-2 [3.2] verankert.
Mit beiden Verfahren können Rohrleitungen grabenlos und trassengleich gegen neue
Leitungen gleicher oder größerer Nennweite (z. B. neu DN 125/150 gegen alt DN 100,
siehe Tabelle 3.1) ausgewechselt werden, wobei die Rohre der Altleitung entweder in
Bruchstücken oder in ganzer Länge geborgen werden. Damit werden folgende Vorteile
wahrgenommen:
1.wertvolle Rohstoffe werden wieder dem Materialkreislauf zugeführt,
2.Oberflächen und Natur werden nur minimal beeinträchtigt,
3.der unterirdische Bauraum wird nicht zusätzlich mit neuen Trassen verbaut.
Tabelle 3.1: Maximale Nennweitenvergrößerung bei der grabenlosen Auswechslung
nach GW 322- 1 bzw. GW 322-2
Nennweite Altrohr
34
Maximale Nennweite Neurohr
DN 80
DN 150
DN 100
DN 200
DN 150
DN 200
DN 200
DN 300
DN 300
DN400
DN400
DN400
Allgemeines
Zusätzliche Pluspunkte der beiden Verfahren sind:
• Die Haltestellen des öffentlichen Busverkehrs brauchen nicht verlegt zu werden (siehe Bild 3.3).
• Der Anlieferverkehr in Geschäftsstraßen wird kaum beeinträchtigt.
• Andere leitungsgebundene Medien werden durch Aufgrabungen nicht gefährdet.
• Je nach verwendeter Maschinentechnik mit einer max. Schallemission von < 54,5 dB(A)
ist ein besonders „leises“ und staubfreies Bauen möglich. Es besteht sogar die Möglichkeit, in Wohngebieten ohne nächtliche Unterbrechungen zu arbeiten.
Vor allem im innerstädtischen Baugeschehen mit extrem dicht belegten Leitungstrassen
sind parallel verlaufende oder kreuzende Leitungen beim Einsatz großer Tiefbaumaschinen in offenen Gräben stark gefährdet. Diese Gefahr wird mit dem Einsatz grabenloser
Auswechslungsverfahren minimiert.
Beide Verfahren werden bei Versorgungsleitungen im Nennweitenbereich DN 80 bis
DN 400 eingesetzt. Erforderlich sind:
• eine Maschinenbaugrube zur Aufnahme der Maschinentechnik,
• eine Montagegrube für die neuen Rohre (ca. 7 Meter lang),
• Zwischenbaugruben für die Hausanschlüsse bzw. Abzweige.
Der Abstand der Zwischenbaugruben hängt von der Nennweite des Altrohres und dessen Zustand, der Nennweite des neuen Rohres, der Maschinentechnik, der Bodenart,
dem Baum- bzw. Wurzelbestand und natürlich von den verkehrs- und medientechnischen Bedingungen ab. Der Abstand der Zwischengruben sollte je nach Verfahren und
Örtlichkeit 25 bis 50 Meter nicht überschreiten. Start- und Zielgrube haben bei einem
geradlinigen Trassenverlauf bzw. einem minimalen Krümmungsradius von 170 Meter im
Normalfall einen Abstand von 100 bis 180 Meter.
Vor dem Auswechselvorgang wird die Altleitung außer Betrieb genommen. Die Anlieger
werden über „fliegende“ Interimsleitungen weiter versorgt, deren Wasser in den Hausanschlussgruben in die abgeklemmten Hausanschlussleitungen eingespeist wird.
35
Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserleitungen
3.1 Press-Ziehverfahren
Bei diesem Verfahren wird das Altrohr auf einen Spaltkegel geschoben, zerbrochen
und in Scherben aus der Maschinengrube entnommen. Die Neurohre mit längskraftschlüssigen Verbindungen – z.B. Buderus BLS® – werden mittels Zugkopf am Ende des
letzten Altrohres angehängt und in den freiwerdenden Hohlraum nachgezogen. Beide
Teilschritte finden gleichzeitig statt.
Nach dem Herstellen und Verbauen der erforderlichen Gruben werden die darin enthaltenen alten Leitungsabschnitte herausgetrennt und ausgebaut. Speziell vorbereitete
Montagegruben erleichtern die Rohrmontage und vermeiden den Eintrag von Verunreinigungen (Bild 3.4 und 3.5).
Zunächst wird ein kuppelbares Zuggestänge in die Altleitung eingeschoben und am Ende
der Altleitung an einem Übergangsadapter verankert, so dass die alten Rohre beim Auswechselvorgang aus dem Erdreich geschoben werden. Es verbleiben keine Scherben in
der Bettungszone der neuen Rohrleitung. Das neue Rohr wird ebenfalls am Übergangsadapter befestigt und simultan mit dem Rohrausbau hinterher gezogen.
Bild 3.4 Montage in der Baugrube
36
Bild 3.5 BLS®-Einsteckende, -Muffe und Riegelsatz
vor der Montage
Press-Ziehverfahren
Die Zugkräfte werden über das Zuggestänge am Übergangsadapter als axiale Druckkräfte
in das Ende der Altleitung eingeleitet. Auf den neu einzuziehenden Rohrstrang wirken
somit nur die Zugkräfte aus dem Eigengewicht und der Mantelreibung. Das Arbeitsblatt
GW 322-1 schreibt eine kontinuierliche Messung und Aufzeichnung dieser Kräfte vor,
damit die neue Leitung nicht über die maximal zulässigen Zugkräfte beansprucht wird.
Die Zugkraftmessung ist der Nachweis dafür, dass die zulässige Belastung während des
Auswechselvorganges nicht überschritten wurde (Qualitätssicherung). Die Muffe wirkt
ähnlich wie ein Aufweitkörper, wodurch sich im Allgemeinen nur dort die Kräfte aus Mantelreibung entfalten, während der im Durchmesser kleinere, 6 Meter lange Rohrschaft
keinen Beitrag für die Entstehung von Mantelreibungskräften liefert.
Akustische Überlastsicherungen, Sollbruchstellen oder ähnliche Provisorien bieten keine
ausreichende Sicherheit.
An der Rückwand der Zielbaugrube stützt
sich das hydraulische Press-/Ziehgerät
über eine stählerne Widerlagerplatte ab
(Bild 3.6). Sie ist auf die Reaktionskräfte
und die Nennweite bemessen und lässt
nur einen geringen Überschnitt am Rohr
zu, damit möglichst kein Erdreich in die
Grube gefördert wird.
Bild 3.6 Hydraulikmaschine
Zwischenbaugrube
1. Ziehabschnitt
Startbaugrube
neue Rohrleitung
Zugkopf
Spaltkegel
Zwischenbaugrube
alte
Rohrleitung
Maschinenbaugrube
bzw. Zielbaugrube mit
Press-/Ziehmaschine
Zuggestänge
Widerlagerplatte
Bild 3.7 Das Verfahren in drei Arbeitsschritten
37
Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserleitungen
Die hydraulischen Vorschubzylinder des Press-/Ziehgeräts gestatten ein erschütterungsund ruckfreies Herausschieben der alten Rohre. In den Zwischenbaugruben (Bilder 3.7
und 3.8) wird das Altrohr über einen Spaltkegel geschoben oder mit einem automatischen
Rohrknacker zertrümmert (Bild 3.9). Die Scherben werden mit Hilfe von Gefäßen zur
Oberfläche gefördert. Beim letzten Ziehabschnitt wird das in die Zielgrube gezogene
Altrohr in der Regel beim Rückwärtshub der Vorschubzylinder zerkleinert (Bild 3.10).
2. Ziehabschnitt
neue Rohrleitung
Zugkopf
Spaltkegel
alte
Rohrleitung
Zuggestänge
Widerlagerplatte
Bild 3.8 Weitere Arbeitsschritte: Umsetzen des Spaltkegels in den Zwischenbaugruben
Bild 3.9
Hydraulischer Rohrknacker
3. Ziehabschnitt
neue Rohrleitung
ZugWiderlagerkopf
platte
alte Rohrleitung
Bild 3.10 Letzter Schritt: Umsetzen des Spaltkegels in die Zielgrube
38
Spaltkegel
Zuggestänge
Hilfsrohrverfahren
3.2 Hilfsrohrverfahren
Beim Hilfsrohrverfahren ist der Auswechslungsvorgang in mehrere Arbeitsschritte aufgeteilt.
Ebenso wie bei dem in 3.2 beschriebenen Press-/Ziehverfahren sind auch hier eine Maschinenbaugrube und eine Montagebaugrube sowie die Zwischenbaugruben bei Hausanschlüssen bzw. Abzweigen erforderlich. Die Abstände der einzelnen Gruben sind ebenfalls ähnlich.
Im ersten Arbeitsschritt werden die Bau- und Zwischengruben errichtet, die Hausanschlussleitungen abgeklemmt und an die Notversorgungsleitungen angeschlossen (Bild 3.11).
Maschinenbaugrube
mit Rohrauswechselungsgerät
Hydraulik
Hilfsrohr
Zwischenbaugrube
Altrohr
Zwischenbaugrube
Altrohr
Rohrbaugrube
Altrohr
Bild 3.11 Herstellen der Baugrube und Trennen des Altrohrs in den Zwischengruben
Fehlende Stücke des Altrohres, die durch Heraustrennen von Hausanschlüssen oder
sonstigen Formstücken entstanden sind, werden durch Übergangsstücke ersetzt. Danach drückt die Maschinenpresse die Altrohre mittels längskraftschlüssiger Hilfsrohre
aus Stahl in die Montagegrube, bis sie komplett entfernt sind (Bild 3.12).
Maschinenbaugrube
mit Rohrauswechselungsgerät
Hydraulik
Hilfsrohr
Zwischenbaugrube
Altrohr
Zwischenbaugrube
Rohrbaugrube
ÜbergangsÜbergangsstück
Altrohr
stück
Altrohr
Bild 3.12 Herausschieben des ersten, zweiten und dritten Altrohrabschnittes mittels Hilfsrohr
39
Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserleitungen
Dabei kann es hilfreich sein, mittels hydraulischer Pressen einzelne Abschnitte zu lösen,
bevor der ganze Altrohrstrang zur Baugrube geschoben wird. Da in dieser Grube bis 6
Meter lange Teilabschnitte ausgebaut werden können, bietet sich das Verfahren auch gut
für das Auswechseln alter Stahlrohre an, weil diese nicht über einen Spaltkegel geborsten werden können (Bild 3.13).
Bild 3.13 Altrohre in ganzer Länge
Nach der vollständigen Entfernung des letzten Altrohres ist die Trasse mit den wieder
verwendbaren Hilfsrohren belegt (Bild 3.14). Sie übernehmen jetzt die Lasten aus der
Überdeckung und der Verkehrslast und sichern so den Rohrkanal.
Maschinenbaugrube
mit Rohrauswechselungsgerät
Hydraulik
Zwischenbaugrube
Zwischenbaugrube
Hilfsrohr
Bild 3.14 Hilfsrohre in gesamter Trasse
40
Rohrbaugrube
Hilfsrohrverfahren
Im letzten Arbeitsschritt wird an die im Rohrkanal befindlichen „Hilfsrohre“ das neue
Rohr mittels Zugkopf mit integrierter Zugkraftmesseinrichtung angekoppelt. Die Hilfsrohre werden in die Maschinengrube zurückgezogen und damit die neue Leitung in den
vorhandenen Rohrkanal eingezogen (Bild 3.15). Parallel zu Demontage und Ausbau der
Hilfsrohre in der Maschinengrube verläuft die Montage der Neurohre in der Rohrbaugrube. Mit einem aufweitenden Zugkopf können auch größer dimensionierte neue Rohre
eingezogen werden. Üblicherweise wird mit einem geringen Überschnitt von 10 bis 15
Prozent über Muffenaußendurchmesser gearbeitet.
Falls das Altrohr die hohen zu erwartenden Presskräfte nicht aufnehmen kann, wird es in
den Zwischengruben getrennt und in kurzen Rohrstücken entnommen.
Die zulässigen Zugkräfte des neuen Rohrs einschließlich seiner Verbindungen dürfen
nicht überschritten werden.
Maschinenbaugrube
mit Rohrauswechselungsgerät
Hydraulik
Hilfsrohr
Zwischenbaugrube
Zwischenbaugrube
Rohrbaugrube
Zugkopf mit Zugkraftmessung
Neurohr
Bild 3.15 Rückzug des Hilfsrohrs und Einzug der Neurohre
41
Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserleitungen
Bilder 3.16a und 3.16b Baustelleneinrichtung an der Zielgrube und Zielgrube mit Zugmaschine
während des Rückzuges des Hilfsrohres
3.3
Referenzen
Da sich die beiden zuvor beschriebenen Bauverfahren, das Press-Zieh-Verfahren und
das Hilfsrohrverfahren bisher fast ausnahmslos auf das Versorgungsgebiet der Berliner
Wasserbetriebe (BWB) konzentrierten, ist die Referenzliste denkbar übersichtlich, aber
gleichwohl aussagekräftig.
Im Stadtgebiet von Berlin wurden seit dem Jahr 2007 bereits mehr als 30.000 m
duktile Gussrohre der Nennweiten DN 80 bis DN 300 mit BLS®-Verbindung
und Zementmörtel-Umhüllung der Buderus Giesserei Wetzlar GmbH mit diesen Verfahren erfolgreich verlegt.
Neben dem Versorgungsgebiet der BWB findet das Press-Zieh-Verfahren auch noch in
weiten Teilen der Schweiz und West-Europas Anwendung. In den letzten Jahren wurden
allein in der Schweitz ca. 10.000 m duktile Gussrohre mit BLS®-Verbindung und Zementmörtel-Umhüllung mit diesem Verfahren eingebaut.
42
Anforderungen an das Neurohr
3.4 Anforderungen an das Neurohr
Das Neurohr mit seiner Verbindung muss hohen Zugkräften widerstehen und dabei noch
hohe Sicherheitsreserven aufweisen. Das Rohr muss einen robusten Außenschutz aufweisen, da nicht abgesichert werden kann, dass sich Trümmer, Steine oder Scherben in
der Rohrleitungszone befinden. Wichtig ist die schnelle und unkomplizierte Montierbarkeit sowie Demontierbarkeit bei der Bergung des Zugkopfes, auch unter schlechtesten
Witterungsbedingungen. Rohr und Verbindungen müssen wurzelfest und langlebig sein.
Da manche Trassen nicht exakt geradlinig verlaufen, ist eine mögliche Abwinkelung der
Muffen zwingend notwendig. Mit Montagegruben von maximal 7 Meter Länge ist im
innerstädtischen Bereich das Verhältnis zwischen Baugrubengröße und zu montierender
Muffenanzahl sehr günstig. Da oft grabenlose und offene Bauverfahren kombiniert werden, müssen die Materialien kompatibel sein und über ein komplettes Formstücksortiment auch für den Ausbau der Zwischenbaugruben verfügen.
All diese unabdingbaren Voraussetzungen erfüllen duktile Gussrohre mit Zementmörtel-Umhüllung und BLS®-Verbindungen von Buderus. Damit sind sie die idealen Rohre
für grabenlose Auswechslung von Rohrleitungen. Überdies können durch leicht zu
montierende und demontierende Formstücke auf einfachste Art Dichtheitsprüfungen
realisiert werden. Die Anforderungen an die zulässigen Zugkräfte, Abwinkelbarkeiten
und minimalen Kurvenradien entsprechend DVGW-Regelwerk sowie dem internen Regelwerk der Berliner Wasserbetriebe sind in den Tabellen 2.1 und 2.2 im Kapitel 2
aufgeführt.
Bei der Anwendung des Verfahrens in sandigen Böden hat sich die äußere Form der
Muffe mit ihrem schulterförmigen Übergang zum Schaft gut bewährt. Bei Böden mit
rolligem Material neigen einzelne Kieselsteine dazu, während des Einziehvorganges an
diesem Übergang unter den Rohrschaft zu rollen, wodurch sich eine Aufwärtsbewegung
des gesamten Rohrstranges beim Einziehen einstellt. Die Folge können unerwünscht
geringe Überdeckungen der Rohrleitung bis zum Hochdrücken der Oberflächenbefestigung sein.
Buderus hat für diese Sonderfälle das ZMU-PLUS-Rohr entwickelt, bei dem der
Übergang zwischen Schaft und Muffe durch zusätzliche Lagen der ZementmörtelUmhüllung aufgefüttert wird, damit die beschriebene Aufwärtsbewegung unterbleibt.
(Bild 3. 17).
43
Grabenlose Auswechslung von Gas- und Wasserleitungen
3.5AnforderungenaufderBaustelle
Es versteht sich von selbst, dass bei grabenlosen Bauverfahren neben dem Rohrmaterial und dem Zubehör hohe Ansprüche an die Maschinentechnik und an das qualifizierte
Fachpersonal der ausführenden Firmen auf der Baustelle gestellt werden. Ein ausgefeiltes Qualitätssicherungssystem bietet hierbei einen hohen Sicherheits- und Qualitätsstandard für die neue Leitung. Der Nachweis der Qualifikation des Fachunternehmens wird durch eine entsprechende Zertifizierung nach DVGW Arbeitsblatt GW 301
[3.] in der Zusatzgruppe GN 1 nachgewiesen. Damit wird sichergestellt, dass die
grabenlos erstellte Rohrleitung nicht nur unter Kostenaspekten für die Errichtung, sondern über den gesamten geforderten Nutzungszeitraum hinaus ihre Anforderungen
dauerhaft erfüllt. Die Buderus Giesserei Wetzlar GmbH stellt leihweise gegen Kaution
Ziehköpfe, die auch bei den anderen grabenlosen Bauverfahren eingesetzt werden,
zur Verfügung. Inzwischen können über Maschinenanbieter auch diverse Zugkopfvarianten bezogen werden.
Bild 3.17 ZMU PLUS
Literaturnachweise
3.6 Literaturnachweise
[3.1]
DVGW Arbeitsblatt GW 322-1: Grabenlose Auswechslung von Gasund Wasserrohrleitungen – Teil 1: Press-/Ziehverfahren – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung)
[3.2]
DVGW-Arbeitsblatt GW 322-2: Grabenlose Auswechslung von
Gas- und Wasserrohrleitungen – Teil 2: Hilfsrohrverfahren – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung
[3.3]
DIN EN 545: Rohre, Formstücke, Zubehörteile aus duktilem Gusseisen
und ihre Verbindungen für Wasserleitungen – Anforderungen und
Prüfverfahren
[3.4]
DVGW-Arbeitsblatt GW 301: Qualifikationskriterien für Rohrleitungsbauunternehmen
45
Berstlining
4. Berstlining
4.1 Allgemeines
Das Berstlining wird zur grabenlosen und trassengleichen Erneuerung von Rohrleitungen
eingesetzt. Hierfür wird die vorhandene Altrohrleitung mittels eines Berstkopfes zerstört, gleichzeitig in das umgebende Erdreich verdrängt und der neue Rohrstrang eingezogen.
Man unterscheidet beim Berstlining das dynamische und das statische Verfahren.
Das Berstlining wurde in seiner dynamischen Arbeitsweise (Bild 4.1) aus der Bodenrakete mit Aufweitkopf entwickelt und diente ursprünglich der Erneuerung von Abwasserkanälen aus Steinzeug.
Bei zu geringen Abständen zu benachbarten Leitungen und Bauwerken waren diese jedoch durch die entstehenden Erschütterungen gefährdet.
Bild 4.1 dynamisches Berstlining
Deswegen entwickelte sich in der Folge das statische Berstlining. Hierbei wird ein Aufweitkopf (Bild 4.2), dessen erste Stufe mit Brechrippen bestückt sein kann (Bild 4.3),
durch stetig und erschütterungsfrei arbeitende Ziehgeräte durch die Altrohrleitung gezogen und diese dadurch aufgeborsten. Die neuen Rohre werden unmittelbar an den
Berst-/Aufweitkopf angekoppelt und in den mit etwa 10 Prozent Überschnitt aufgeweiteten Kanal gezogen.
46
Allgemeines
Beide Berstliningverfahren, das statische sowie das dynamische, finden in der heutigen
Praxis Anwendung und sind weit verbreitet. Diesem Umstand hat der DVGW mit dem
Merkblatt GW 323 [4.3] Rechnung getragen und damit Kriterien zur Verfahrensdurchführung mit den damit verbundenen Anforderungen und Gütersicherungen geschaffen.
Berstlining eignet sich besonders gut für Altrohre aus sprödem Material wie Asbestzement, Steinzeug oder Grauguss. Aber auch Rohre aus Stahl oder duktilem Gusseisen können mit dem statischen Verfahren mit Hilfe spezieller Schneidköpfe geborsten
werden. Das neu eingezogene Rohr kann in gleicher Nennweite wie das Altrohr oder,
je nach Größe des verwendeten Aufweitkopfes, in größeren Dimensionen eingezogen
werden. Bei duktilen Gussrohren ist ein Aufweitmaß größer dem Muffendurchmesser
zu wählen.
Bild 4.2 Aufweitkopf mit Gussrohr
Bild 4.3 Berstkopf mit Brechrippen
Ein weiterer Vorteil des Berstlinings von Altrohren aus Asbestzement kann darin gesehen werden, dass die problematische und arbeitsschutztechnisch schwierige Bearbeitung der Altrohre bei einem Auswechseln im offenen Graben entfällt [4.2]. Dies gilt für
den Fall der nennweitengleichen oder -größeren Auswechslung. Eine Nennweitenvergrößerung bis zu zwei Stufen ist möglich. Kann die Neurohrleitung kleiner sein als die
Altrohrleitung, bietet sich das Langrohrrelining als Alternative an (siehe Kapitel 7).
Im Bereich von Verteilungsnetzen ist der Einsatz des Berstlinings (bzw. jedes grabenlosen Auswechselns) in erster Linie von der Anzahl der erforderlichen Zwischenbaugruben abhängig. Zwischenbaugruben für Hausanschlüsse, Armaturen, Richtungs- und
Querschnittsänderungen und Abzweige sollten angelegt werden. Bögen bis 11° können
gewöhnlich durchfahren werden. Bei zu enger Abfolge von Hausanschlussleitungen kann
die Auswechslung im offenen Graben wirtschaftlicher sein [4.4]. Genau so wichtig ist die
Genauigkeit der Dokumentation der bestehenden Altleitung.
Treten hier zu viele „Überraschungen“ während der Bauphase auf, kann sich der Bauherr
schnell einer Fülle von Nachträgen gegenüber sehen.
47
Berstlining
4.2 Verfahrensbeschreibung
Wie bereits beschrieben, unterscheidet man das dynamische und statische Verfahren.
Bei beiden werden unter Verwendung eines Berstkopfes Kräfte in die Altrohrleitung
eingeleitet, die dadurch zerstört wird. Spröde Werkstoffe werden in Scherben (Bild
4.4) aufgeborsten, alle anderen aufgeschnitten (Bild 4.5). Die Scherben bzw. das aufgeschnittene Rohr wird in das umgebende Erdreich verdrängt.
Bild 4.4 Grauguss-Scherben
Bild 4.5 Kontrolliert aufgeschnittenes Altrohr
4.2.1 Dynamisches Verfahren
Die zum Bersten notwendige Krafteinleitung erfolgt in Rohrlängsrichtung durch eine Art
Erdrakete. Diese wird durch einen Kompressor angetrieben, der über einen Schlauch mit
ihr verbunden ist. Zur Führung des Berstkopfes wird dieser mit einem Zugseil, das durch
das Altrohr gezogen wird, durch eine Winde von der Zielgrube aus gezogen.
Das dynamische Verfahren ist besonders für stark verdichtete und steinige Böden sowie
spröde Altrohre geeignet.
4.2.2 Statisches Verfahren
Hier wird die Kraft in den Berstkopf durch ein Zuggestänge eingeleitet, das von der
Zielgrube aus durch die Altrohrleitung von der Zugmaschine bis zum Berstkopf geführt
wird (Bild 4.6).
Bild 4.6 statisches
Verfahren
48
Verfahrensbeschreibung
Die Zugmaschine stützt sich während des Zugvorganges gegen die Grabenwand der
Zielgrube ab. Das Zuggestänge wird sukzessive zurückgebaut. Das statische Verfahren
eignet sich für gut verdrängbare, homogene Böden.
Bild 4.7 Schneidrad für duktile Werkstoffe
Bild 4.8 Rollenschneidmesser mit Aufweitstufe
Inzwischen liegen auch Praxiserfahrungen mit der Auswechslung duktiler Rohrwerkstoffe
(GGG und Stahl) durch Rohre aus duktilem Gusseisen vor. Hier werden die Altrohre mit
speziellen Perforier- und Schneidrädern (Bild 4.7 und 4.8) aufgeschnitten (Bild 4.5) und
mit dem nachfolgenden Aufweitkopf so weit aufgebogen, dass die Neurohrleitung nachgezogen werden kann. Der Einsatz bis zur Nennweite 400 ist erprobt [4.1].
Bild 4.9 Zugkopf für paralleles
Einziehen von zwei Rohren
Vereinzelt wurden auch Kombinationen aus duktilen Gussrohren für die Wasserleitung
und einem Kunststoffrohr als begleitendes Kabelschutzrohr in ein aufgeschnittenes Stahlrohr eingezogen (Bild 4.9).
49
Berstlining
4.3 Rohrleitungsmaterialien
Wegen der meist unbekannten Bodenverhältnisse und vor allem wegen der beim
Berstlining unweigerlich entstehenden scharfkantigen Scherben (Bild 4.4) sollte darauf
geachtet werden, dass ein gegen solche Einflüsse unempfindliches Rohrleitungsmaterial
zum Einsatz kommt.
4.3.1 Außenbeschichtung
Die bei duktilen Gussrohren verwendete kunststoffmodifizierte Zementmörtelumhüllung (ZMU) bietet hier einen überragenden Schutz gegen die bereits erwähnten Risiken.
Die Muffenverbindung wird mit einer ZM-Schutzmanschette oder einer Schrumpfmanschette versehen und mit einem Stahlblechkonus geschützt (Bild 4.10).
Bild 4.10 Duktiles Gussrohr mit BLS®-Verbindung, Zementmörtel-Umhüllung, Schrumpfmanschette und Stahlblechkonus in einem
aufgeschnittenen Altrohr aus Stahl
Kunststoffrohre dürfen nur mit Schutzmantel eingesetzt werden. (Bemerkung: die in
GWF 3/2000 [4.4] beschriebenen Untersuchungen geben deutliche Hinweise dafür, dass
auch dieser Schutzmantel kein universelles Hindernis gegenüber Schädigungen des Kernrohres durch Punktlasten darstellt.)
50
Rohrleitungsmaterialien
4.3.2 Verbindung
Wie bei praktisch allen grabenlosen Einbauverfahren treten auch beim Berstlining nicht unerhebliche Kräfte an den Rohrverbindungen und am Rohrkörper auf. Deswegen bietet es
sich an, hier mit der BLS®-Steckenmuffen-Verbindungen die Verbindung mit den höchsten
zulässigen Zugkräften aller gängigen Rohrwerkstoffe (vlg. Seite 22 Bild 2.19) zu wählen. Gerade in stark verdichteten und felsigen Böden ist dies von besonderer Wichtigkeit, da hier
extrem hohe Zugkräfte auftreten können. Zulässige Zugkräfte für die BLS®-Verbindung
können dem DVGW-Arbeitsblatt GW 323 bzw. Tabelle 2.1, Seite 20 entnommen werden.
Generell gilt: Die Einhaltung der maximal zugelassenen Zugkräfte ist online zu messen und
zu dokumentieren. Dabei sind die Temperatur- und Zeitabhängigkeit von Kunststoffrohren
von der Abminderung der zulässigen Zugkräfte zu beachten.
4.4 Zusammenfassung
Duktile Gussrohre mit Zementmörtel-Umhüllung und BLS®-Verbindung sind in besonderer
Weise für das Berstlining geeignet. Die wesentlichen Faktoren hierfür sind die besonders
hoch belastbare BLS®-Verbindung und die extrem widerstandsfähige Zementmörtel-Umhüllung, so dass man sich sicher sein kann, eine dauerhaft sichere Leitung zu bekommen.
Tabelle 4.1 Auszug aus der Referenzliste von Berstlining-Objekten
mit duktilen Gussrohren der Buderus Giesserei Wetzlar GmbH
Objekt
Nennweite DN
Länge [m]
Jahr
Erfurt
150
125
2001
Gladenbach Erdhausen
150
700
2004
100
50
2004
Bad Laasphe
100
600
2005
200
400
2007
Ober Rabenstein
250
3000
2006/07
Zittau
200
600
2007
Siegen
150
250
2007
Wien
200
450
2007
150
754
2008
300
484
2008
150
530
2009
200
300
2008
Salzburg
51
Berstlining
4.5 Literaturnachweise
[4.1] Levacher, R. Erneuerungen einer Verbindungsleitung DN 400 zwischen zwei
Wasserwerken im Berstlining- und Spülbohrverfahren
GUSSROHRTECHNIK 40 (2006), p. 17
[4.2] Klemm, K. und Rink, W.: Einbau duktiler Gussrohre DN 250 mit dem
Berstlining-Verfahren in Nähe der Burg Rabenstein bei Chemnitz GUSSROHRTECHNIK 41 (2007), p. 67
[4.3] DVGW–Merkblatt GW 323, Grabenlose Erneuerung von Gas- und
Wasserversorgungsleitungen durch Berstlining ; Anforderungen,
Gütesicherung und Prüfung, Juli 2004
[4.4] Emmerich, P. und Schmidt, R.: Erneuerung einer Ortsnetzleitung im
Berstliningverfahren
[4.5] GWF Heft Wasser/Abwasser, 141. Jahrgang, Oldenburg Industrieverlag
München, März 2000 – Punktbelastung an Kunststoffrohren von Uhl,
Haizmann (FHW Oldenburg)
52
Literaturnachweise
53
Horizontal-Spülbohrverfahren
5. Horizontal-Spülbohrverfahren
5.1 Allgemeines
Die Entwicklung dieses Verfahrens ist seit Beginn der 90er Jahre eng mit den Rohren
aus duktilem Gusseisen verbunden. Bereits 1993 hatte Nöh [5.1] in orientierenden Versuchen 60 m lange Leitungen DN 150 mit formschlüssiger Verbindung eingebaut und
zur Beurteilung der Oberflächenbeanspruchung wieder aus dem Bohrkanal herausgezogen. Die hervorragenden Ergebnisse bildeten die Grundlage für einen Doppeldüker
2x DN 150 von rund 200 Meter Länge, der 1994 bei Kinheim unter der Mosel, teilweise
durch felsigen Untergrund, eingezogen wurde.
Bild 5.1 vormontierte Rohrleitung DN 500
54
Bild 5.2 Ankunft in der Zielgrube
Allgemeines
Nach diesen positiven Erfahrungen ging es mit der Entwicklung rasant weiter: 1996 waren es Rohre DN 500 [5.2] (Bilder 5.1 und 5.2), 2000 rückt die Marke auf DN 600 [5.3]
und 2003 wurden Rohre DN 700 in den Niederlanden mit dem Horizontal-Spülbohrverfahren eingezogen [5.4]. Zurzeit steht der Rekord – gehalten durch Rohre der Buderus
Giesserei Wetzlar GmbH mit BLS®-Verbindung und ZMU – bei ca. 500 Meter DN 900 in
Valencia, Spanien (Bilder 5.3 bis 5.5).
Parallel verlief die Entwicklung des technischen Regelwerks des DVGW mit dem Arbeitsblatt GW 321, Steuerbare horizontale Spülbohrverfahren für Gas- und Wasserrohrleitungen – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung, welches im Oktober 2003 veröffentlicht wurde [5.5].
Bild 5.3 Montage des Rohrstrangs DN 900 im Flutgraben
Bild 5.4 Im Flutgraben schwimmender Rohrstrang DN 900
Bild 5.5 Einzugsbeginn mit Barrelreamer vor
dem Rohrstrang
55
Horizontal-Spülbohrverfahren
5.2 Verfahrensbeschreibung
Das steuerbare horizontale Spülbohrverfahren (Horizontal Directional Drilling, HDD),
im Folgenden Spülbohrverfahren genannt, ist das am weitesten verbreitete grabenlose
Verfahren für die Neulegung von Druckrohrleitungen für die Gas- und Wasserversorgung. Das DVGW-Arbeitsblatt GW 321 regelt hierfür im Sinne der Qualitätssicherung
Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung.
Der Arbeitsablauf des Spülbohrverfahrens unterteilt sich in der Regel in die drei aufeinander folgenden Arbeitsschritte:
• Pilotbohrung
• Aufweitbohrung(en)
• Einzug
5.2.1 Pilotbohrung
Sie ist der erste Schritt zur Herstellung eines Bohrkanals von der Startstelle zur Zielgrube, in den der Rohrstrang eingezogen werden kann. Die Pilotbohrung wird mittels eines
Bohrkopfes an der Spitze eines Bohrgestänges gesteuert vorgetrieben. Hierbei tritt
am Bohrkopf unter hohem Druck eine wässrige Bentonitsuspension, die so genannte
Bohrspülung aus, die von der Bohrmaschine durch das Bohrgestänge bis an den Bohrkopf gepumpt wird. Die Bohrspülung dient gleichzeitig dem Abtransport des gelösten
Materials und der Stützung des Bohrkanals. Der Bohrkopf ist für alle Bodenarten unterschiedlich ausgebildet. Bei Sandböden reichen im Allgemeinen die Austrittsdüsen für
Bild 5.6 Bohrkopf für Pilotbohrung
56
Verfahrensbeschreibung
Lösen und Abtransport des Bohrkleins aus. In felsigen Böden können mit Rollenmeißeln
ausgerüstete Bohrköpfe eingesetzt werden.
Gesteuert wird die Pilotbohrung durch kontrolliertes Drehen der abgeschrägten Steuerfläche des Bohrkopfes, deren Ausweichbewegung durch Rotation in die gewünschte
Richtung gedrängt werden kann (Bild 5.6).
Die Ist-Position des Bohrkopfes wird mittels Funksignalen eines im Bohrkopf untergebrachten Senders oberhalb der Trasse angepeilt. Abweichungen von der Soll-Linie
werden durch entsprechende Steuerbewegungen korrigiert.
Die Steuerungsgenauigkeit ist heute so hoch, dass es gelingt, Pilotbohrungen nach über
1000 Meter Länge in einem nur einem Quadratmeter großen Zielfeld ankommen zu
lassen.
Bild 5.7 Werkzeug für erste Aufweitstufe
Bild 5. 8 Werkzeug für zweite Aufweitstufe
5.2.2 Aufweitbohrung(en)
Mit der Aufweitbohrung wird die Pilotbohrung, falls erforderlich, in mehreren Schritten
mittels geeigneter Werkzeuge auf einen Durchmesser gebracht, der für den Einzug des
Medienrohres ausreicht. Hierzu wird an das Pilotgestänge ein Aufweitkopf montiert,
dessen Größe und Gestalt sich nach den jeweiligen Bodenverhältnissen und der Dimension des später einzuziehenden Rohres richtet (Bilder 5.7 und 5.8).
Der Aufweitkopf wird unter ständiger Rotation durch das Bohrloch gezogen und weitet
so die Pilotbohrung auf. Der abgebaute Boden wird mit der Bohrspülung ausgetragen,
gleichzeitig stützt sie den Bohrkanal.
Der Aufweitvorgang wird solange mit immer größeren Köpfen wiederholt, bis der gewünschte Innendurchmesser des Bohrkanals erreicht ist.
57
Horizontal-Spülbohrverfahren
5.2.3 Einzug
Nachdem der Bohrkanal seinen endgültigen Durchmesser erreicht hat, kann der Rohrstrang eingezogen werden. An das immer noch im Bohrkanal befindliche Bohrgestänge
wird ein Räumwerkzeug (Bild 5.9), anschließend ein Drehgelenk, das das Mitdrehen
des Rohrstranges verhindert, und ein auf das einzuziehende Rohrleitungsmaterial abgestimmter Ziehkopf montiert (Bild 5.10). Der Ziehkopf wird kraft- und formschlüssig
mit dem Rohrstrang verbunden.
Die Länge des Rohrstranges hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab. Bei räumlich
stark eingeengten Verhältnissen kann auch eine Teilstrang- oder Einzelrohrmontage erfolgen. Dafür wird der Einziehvorgang nach der jeweils möglichen Stranglänge gestoppt
und ein weiterer Teil des Rohrstranges angekoppelt.
Auch beim Einziehen wird Bohrspülung durch das Bohrgestänge gepumpt. Sie tritt am
Räumwerkzeug aus, sorgt dabei für den Abtransport des Bohrgutes und vermindert
gleichzeitig die Reibungskräfte. Die beim Einziehen auf den Neurohrstrang wirkenden
Kräfte sind zu messen und zu protokollieren.
Bild 5.10 Zugkopf DN 900-BLS®
Bild 5.9 Räumwerkzeug
58
Allgemeine Anforderungen
5.3 Allgemeine Anforderungen
Die mit der Ausführung von Spülbohrmaßnahmen beauftragten Unternehmen müssen
die erforderliche Befähigung besitzen. Diese gilt als nachgewiesen, wenn das Unternehmen über ein DVGW-Zertifikat nach DVGW-Arbeitsblatt GW 301 [5.6] bzw. 302 [5.7]
in der entsprechenden Gruppe GN 2 verfügt. Darüber hinaus muss in dem Unternehmen eine gemäß DVGW-Arbeitsblatt GW 329 [5.8] qualifizierte Fachaufsicht angestellt
sein.
5.3.1 Rohrleitungsmaterialien
Rohre und Verbindungen müssen für die verfahrensbedingten Belastungen geeignet
sein. Zulässige Zugkräfte, Biegeradien bzw. Abwinkelbarkeiten sind im Anhang A des
Arbeitsblattes GW 321 für die üblichen Rohrwerkstoffe Stahl, PE-X, PE 100 und GGG
festgelegt (siehe auch Tabelle 2.2 im Kapitel 2). Je nach Werkstoff sind die Rohre mit
einem geeigneten Außenschutz zu versehen, der das Rohr gegen Beschädigung, wie z.B.
Riefenbildung, schützt.
5.3.2 Rohre aus duktilem Gusseisen
Duktile Gussrohre nach DIN EN 545 (Trinkwasser) bzw. DIN EN 598 (Abwasser) sind
in besonderer Weise für die grabenlose Verlegung mittels Spülbohrverfahren geeignet.
Als erstes maßgebliches Merkmal ist der Rohrwerkstoff selbst zu nennen. Duktiles
Gusseisen besitzt die Fähigkeit, extreme Belastungen schadlos aufzunehmen. Dementsprechend ist es auch nahezu ausgeschlossen, dass die Rohrwand jemals Schaden durch
im Erdreich verborgene Gegenstände nimmt.
Ein weiteres überragendes Merkmal ist die Außenbeschichtung. Duktile Gussrohre für
das Spülbohrverfahren sind mit einer fünf Millimeter dicken kunststoffmodifizierten Zementmörtel-Umhüllung (ZMU) nach DIN EN 15 542 [5.9] versehen. Sie verhindert
wirksam eine Beschädigung des Rohrkörpers und ist für Böden beliebiger Aggressivität
geeignet (DIN 30 675-2 [5.10]).
Die dritte Voraussetzung für den Einsatz duktiler Gussrohre beim HDD-Verfahren ist
die BLS®-Steckmuffen-Verbindung.
Die form- und längskraftschlüssige BLS®-Steckmuffen-Verbindung vereinigt Funktionalität, Robustheit sowie einfache, schnelle und sichere Montage. Sie ist innerhalb weniger Minuten, selbst unter widrigsten Bedingungen, wie Eis und Schnee, ohne großen
59
Horizontal-Spülbohrverfahren
Aufwand zu montieren und senkt so die Stillstandzeiten des Einzugvorgangs bei Teilstrang- oder Einzelrohrmontage auf ein kaum zu unterbietendes Minimum. Gleichzeitig
besitzt sie gemäß DVGW-Arbeitsblatt GW 321 von den üblichen im Wasserleitungsbau verwendeten Rohrwerkstoffen die höchsten zulässigen Zugkräfte. Diese zulässigen
Zugkräfte stehen unmittelbar nach der Verbindungsmontage ohne Abminderung sofort
zur Verfügung.
Abkühlzeiten oder Abminderungen der Zugkraft wegen erhöhter Rohrwand- bzw. Umgebungstemperaturen bzw. wegen längerer Einzugszeiten sind bei der Montage von
Rohren aus duktilem Gusseisen unbekannt.
Zulässige Zugkräfte, Betriebsdrücke und Abwinkelungen sind in Tabelle 2.1 in Kapitel
2 aufgeführt.
Für die in der Tabelle aufgeführten zulässigen Zugkräfte ist in den Nennweiten DN 80
bis 250 der Einsatz eines zusätzlichen Hochdruckriegels vorgeschrieben. Die angegebenen Betriebsdrücke und Zugkräfte basieren auf einer Wanddickenklasse K9. Höhere
Werte, sowohl für Betriebsdruck als auch für Zugkraft, sind z.B. durch Erhöhung der
Wanddickenklasse möglich. Bei Abwinklungen ≤ 0,5° pro Verbindung können die angegebenen Werte um weitere 50 kN angehoben werden.
Durch die möglichen Abwinklungen von bis zu 5° in jeder Verbindung kann ein minimaler Kurvenradius von nur 69 Meter realisiert werden.
Hinsichtlich des Verbindungsschutzes stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung:
• Manschette aus wärmeschrumpfendem Material nach DIN 3072
• Manschette aus wärmeschrumpfendem Material nach DIN 3072 mit Stahlblechkonus
• ZM-Schutzmanschette mit Stahlblechkonus
Die Wahl des Muffenschutzes hängt maßgeblich vom gewählten Einbauverfahren ab.
Rohre aus duktilem Gusseisen können grundsätzlich in zwei Verfahrensvarianten eingezogen werden:
1. Rohrstrang- bzw. Teilstrangeinzug
2. Einzelrohreinzug
Für die erste Variante, den Rohrstrangeinzug, spricht, dass ein Rohrstrang zunächst aus
einzelnen Rohren zusammengefügt, mit Wasser gefüllt und druckgeprüft wird, bevor
er dann in den inzwischen fertig gestellten Bohrkanal eingezogen wird. Lange Zeit war
diese Variante sogar von Bauversicherungen vorgeschrieben worden, weil diese Variante für die sicherste gehalten wurde. Während des Einzuges wird der Zug nur noch für
die Zugstangendemontage auf der Maschinenseite kurzzeitig unterbrochen. Diese Zeit
muss so kurz wie möglich gehalten werden, damit nicht der Thixotropie-Effekt an der
Bohrspülung einsetzt, bei dem sie sich verfestigt.
60
Allgemeine Anforderungen
Voraussetzung für dieses Verfahren ist ausreichend Platz zum Aufbau des Rohrstranges
oder von nebeneinander liegenden Teilsträngen. Nachteilig wirkt sich das Gesamtgewicht des Rohrstranges aus, welches die erforderlichen Zugkräfte wegen der Reibung
des Stranges auf dem Untergrund erhöht. Sie kann z.B. durch mit Gleitmittel eingefettete Blechbahnen vermindert werden, auf denen der Rohrstrang montiert wird, oder
durch aufgeblasene Gummirollen. Stehen mit Wasser gefüllte Kanäle zur Verfügung,
kann der Strang darin schwimmen (Bild 5.4). Generell kann festgestellt werden, dass
der Strangeinzug (Bild 5.1) den Vorteil der Punktbaustellen grabenloser Einbauverfahren zunichte macht. Dies gilt grundsätzlich für Rohre aus allen Rohrwerkstoffen. Die
zweite Variante, der Einzelrohreinzug wiederum, ist für kleine, punktuelle Baustellen
bestens geeignet. Dabei ist zu beachten, dass bei Rohren, welche durch Schweißen
zu Leitungssträngen gefügt werden müssen, der Rohreinzeleinzug generell nicht angewandt werden kann, weil die Zeitdauer für das Schweißen, Abkühlen und Prüfen der
Schweißung zu lang ist. Das Festwerden der Bohrspülung infolge der Thixotropie ist die
unvermeidbare Folge.
7-8m
Bild 5.11 Prinzipskizze einer Montagegrube
Genau hier liegt der Vorteil der BLS®-Verbindung. Die Montagedauer der BLS®-Verbindung von Buderus ist ähnlich kurz wie die Zeit, die für die Demontage des Zuggestänges
auf der Maschinenseite benötigt wird (siehe Tabelle 2.4 in Kapitel 2). Damit bekommen
Rohre aus duktilem Gusseisen mit BLS®-Verbindung einen uneinholbaren Vorsprung vor
den Rohren aus anderen Werkstoffen, wenn man von den als Ringbundware gelieferten
PE-Rohren absieht. Der Platzbedarf an der Rohreinzugseite ist nur unwesentlich größer
als eine Rohrlänge, meist reichen Baugruben von sieben bis acht Meter Länge aus (Bild
5.11), oder die Rohre werden auf einer Montagerampe gefügt. Die punktuelle Baustelle
wird mit diesen Rohren möglich. Es müssen keine Kräfte aus Reibung auf dem Untergrund berücksichtigt werden, meist kann sogar die nächst kleinere Maschine eingesetzt
61
Horizontal-Spülbohrverfahren
werden, was ebenfalls positive Auswirkungen auf der Kostenseite zur Folge hat.
Die Einzelrohrmontage auf einer Rampe
hat zudem den Vorzug, dass die Arbeiten
in Augenhöhe, quasi unter Werkstattbedingungen, ausgeführt werden können,
was vom ergonomischen Gesichtspunkt
von Bedeutung ist (Bild 5.12).
Außerdem ist die Verbindungsmontage
auf einer Rampe mit einigem Abstand
vom Schmutz und Schlamm hinsichtlich
der trinkwasserhygienischen Randbedingungen und der späteren Freigabe von unschätzbarem Vorteil.
Bild 5.12 Montagerampe
Bild 5.13 ZM-Schutzmanschette mit Stahlblechkonus
Es leuchtet ein, dass der Geschwindigkeitsgewinn der geschilderten Verfahrensvariante
nicht durch die Applikation einer wärmeschrumpfenden Manschette zunichte gemacht
werden darf. Hier ist die Domäne der einfach und schnell zurückstülpbaren ZM-Schutzmanschette, die mit einem Blechkonus vor den unbekannten Rauigkeiten im Bohrkanal
geschützt wird. Dieser wird zusammen mit der ZM-Schutzmanschette vor der Rohrmontage über die Rohrmuffe geschoben und nach Montage der Verbindung in Position
gebracht (Bild 5.13) und ggf. umgebördelt.
62
Allgemeine Anforderungen
Die Tabelle 5.1 gibt einen Überblick über die Möglichkeiten der Nachumhüllung bei den
unterschiedlichen Verfahrensvarianten:
Tabelle 5.1: Möglichkeiten der Nachumhüllung der Verbindung
Variante
Außenschutz
Verbindungsschutz
Einzelrohreinzug
ZMU
ZM-Schutzmanschette mit
Stahlblechkonus
(Teil-)Rohrstrangeinzug
ZMU
ZM-Schutzmanschette oder
Schrumpf-Manschette mit
Stahlblechkonus 1)
1)
Informationen hierzu sind unseren Produktkatalogen zu entnehmen. Schrumpfmanschetten
aus Bandmaterial sollten, wenn möglich, bei Spülbohrobjekten vermieden werden.
Die beiden bereits erwähnten Einbaumethoden, die Einzelrohrmontage und das Einziehen eines vormontierten (Teil-)Rohrstrangs, werden je nach Platzangebot der Baustelle
praktiziert.
In innerstädtischen, bebauten Bereichen kommt größtenteils die Einzelrohrmontage in
Betracht. Hierfür ist eine Startgrube von ca. sieben bis acht Meter Länge erforderlich.
Die Montage und der Muffenschutz finden in der Baugrube statt. Noch geringer kann
der Eingriff in die Straßenoberfläche werden, wenn die Rohre auf einer ortsbeweglichen Rampe gefügt werden.
Abhängig von den Randbedingungen, wie Nenndurchmesser, Untergrund und Vorbereitung der Gleitfläche des Rohrstrangs, sind Längen von einigen hundert Metern einziehbar.
Beispiel:
GGG DN 200 mit Zementmörtel-Umhüllung, BLS®-Verbindung und Hochdruckriegel,
Wanddickenklasse K9
• zulässige Zugkraft Fzul: 350 kN (PFA 64 bar)
• Rohrgewicht GRohr: 271,5 kg = 45,25 kg/m ≈ 0,46 kN/m
• Reibungsbeiwert µ = 1,0
Somit ergibt sich eine zulässige Länge des Rohrstrangs nach der Formel:
Lzul = Fzul / (GRohr * µ) = 350 kN / (0,46 kN/m * 1,0) ≥ 760 m
In vielen Fällen stellt sich ein Reibungsbeiwert µ von deutlich unter 1,0 ein, so dass
noch wesentlich größere Längen realisierbar wären. So wurden bei einer Reihe von
Zugkraftmessungen an Rohren DN 400 Reibbeiwerte zwischen 0,55 und 1,0 gefunden,
im Mittel war µ = 0,78. [5. 11]
63
Horizontal-Spülbohrverfahren
5.4 Zusammenfassung
Duktile Gussrohre mit kunststoffmodifizierter Zementmörtel-Umhüllung und BLS®Steckmuffen-Verbindung der Buderus Giesserei Wetzlar GmbH sind in ihrer heutigen
Form nicht nur für den Einbau im offenen Graben geeignet, sondern darüber hinaus
eine interessante Alternative, wenn es um moderne grabenlose Einbau-Verfahren, wie
das steuerbare horizontale Spülbohren, geht. Sie vereinigen einfachste, schnell und
unter fast allen Bedingungen zu montierende, aber gleichzeitig auch hoch belastbare
Verbindungstechnik mit einem den Anforderungen gewachsenen Beschichtungssystem.
Darüber hinaus widersteht das Rohr praktisch allen beim Spülbohren auftretenden externen Belastungen und weist die mit Abstand längste technische Nutzungsdauer aller
Rohrwerkstoffe gemäß DVGW-Hinweis W 401 [5.12] auf.
Duktile Gussrohre sind die richtige Wahl, wenn es darum geht, eine nachhaltige Investition zu tätigen. Dass sich diese Tatsache bereits herumgesprochen hat, beweist eine
Vielzahl von Objekten, die in den letzten Jahren und Jahrzehnten mittels der steuerbaren horizontalen Spülbohrtechnik realisiert wurden. Die in Tabelle 5.2 aufgeführte
Referenzliste kann hiervon nur einen kleinen Teil der interessantesten Spülbohrprojekte
aufzeigen.
64
Referenzliste
Tabelle 5.2:
Referenzliste der wichtigsten HDD-Projekte der Buderus Giesserei Wetzlar GmbH
Nennweite DN
Länge [m]
Jahr
Berlin – Stahnsdorf
Objekt
250
600
2008
Gent – Belgien
600
384
2008
Valencia, Spanien
900
540
2007
Blankenfelde Mahlow, Kreuzung L40
300
90
2006
Schwante, Dorfstraße
300
192
2006
Nieder Neuendorf, Düker Havelkanal
200
360
2006
Wolfenbüttel
500
246
2006
Halle, Maxim-Gorki-Straße
150
286
2006
Rügen, Prora 3. BA
300
250
625
450
2005
Großbeeren, Kleinbeerener Straße
300
126
2005
Nieder Neuendorf, 1 BA
200
366
2005
Eichwalde
300
126
2004
Berlin Frohnau
100
78
2004
Münster bei Dieburg
100
90
2004
Dieburg, Groß-Umstädterstr.
150
208,50
2004
Pegau
300
300
1998
Schönebeck, Abwasserdruckleitung
500
220
1997
Rostock
500
180
1997
Wutha
400
550
1997
Henningsdorf
500
422
1996
Oranienburg
500
432
1996
Frankfurt am Main
100
180
155
90
80
70
1996
Offenbach
100
100
270
280
1995
Kinheim, Moseldüker
150
2 x 172
1994
Diese Referenzliste stellt lediglich einen kleinen Auszug der mit Rohren aus duktilem Gusseisen realisierten Spülbohrobjekte dar und soll einen Überblick über die Möglichkeiten und
unseren Erfahrungsschatz bei solchen Baumaßnahmen geben.
65
Horizontal-Spülbohrverfahren
5.5 Literaturnachweise
[5.1]
[5.2]
[5.3]
[5.4]
[5.5]
66
Nöh, H.: Moseldüker Kinheim, grabenloser Einbau von Gussrohrleitungen
mit der FlowTex-Großbohrtechnik
GUSSROHRTECHNIK 30 (1995) p. 25
Hofmann, U. u. Langner, T.: Einziehen eines 432 m langen Rohrstranges DN
500 mit gesteuerter Horizontalbohrtechnik – ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz in Oranienburg an der Havel
GUSSROHRTECHNIK 32 (1997) p. 5
Fitzthum, U.; Jung, M. u. Landrichter, W.: Eine Baumaßnahme der besonderen Art: 1100 m Leitungsbau mit duktilen Gussrohren DN 600 blieb von den
Anliegern in Fürth unbemerkt
GUSSROHRTECHNIK 35 (2000) p. 33
Renz, M.: Rekordpremiere mit duktilen Gussrohren DN 700 im Spülbohrverfahren in den Niederlanden
GUSSROHRTECHNIK 37 (2003) p. 36
DVGW Arbeitsblatt GW 321: Steuerbare horizontale Spülbohrverfahren für
Gas- und Wasserrohrleitungen – Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung,
Okt. 2003
Literaturnachweise
[5.6]
DVGW Arbeitsblatt GW 301: Qualifikationskriterien für Rohrleitungsbauunternehmen Juli 1999
[5.7]
DVGW Arbeitsblatt GW 302: Qualifikationskriterien an Unternehmen für
grabenlose Neulegung und Rehabilitation von nicht in Betrieb befindlichen
Rohrleitungen, Sept. 2001
[5.8]
DVGW Arbeitsblatt GW 329: Fachaufsicht und Fachpersonal für steuerbare
horizontale Spülbohrverfahren; Lehr- und Prüfplan, Mai 2003
[5.9]
DIN EN 15542: Rohre, Formstücke und Zubehör aus duktilem Gusseisen –
Zementmörtelumhüllung von Rohren – Anforderungen und Prüfverfahren,
Juni 2008
[5.10]
DIN 30675-2: Äußerer Korrosionsschutz von erdverlegten Rohrleitungen;
Schutzmaßnahmen und Einsatzbereiche bei Rohrleitungen aus duktilem
Gusseisen., April 1993
[5.11]
Renz, M.: Premiere des Spülbohrverfahrens mit duktilen Gussrohren DN 400
bei Einzelmontage in den Niederlanden
GUSSROHRTECHNIK 40 (2006) p. 13
[5.12]
DVGW Hinweis W 401: Entscheidungshilfen für Rehabilitation von Wasserrohrnetzen
67
Raketenpflugverfahren
6. Einbau von Rohren aus duktilem Gusseisen mit dem
Raketenpflugverfahren
6.1 Allgemeines
Seit längerem werden im ländlichen Raum in Trassen ohne bisher vorhandene Infrastruktur
oder sonstige Hindernisse Kabel und Kunststoffrohrleitungen von der Trommel aus
eingepflügt. Dies geschieht vorzugsweise entlang von Wirtschaftswegen am Rande
landwirtschaftlich genutzter Flächen. Im Jahre 2000 wurde das Verfahren mit Rohren aus
duktilem Gusseisen erstmalig im Rahmen eines Forschungsprojektes erfolgreich erprobt
und in der Zwischenzeit zum Standardverfahren weiterentwickelt, welches nun auch im
Technischen Regelwerk des DVGW und der DWA Einzug gehalten hat.
Für den Einbau von duktilen Gussrohren wird das Nachziehpflugverfahren nach ATVDVWK-Merkblatt M 160 [6.1] und DVGW Arbeitsblatt GW 324 [6.2] angewandt.
6.2 Verfahrensbeschreibung
Durch einen raketenkopfförmigen Aufweitkörper am unteren Ende eines Pflugschwertes
wird ein Hohlraum erzeugt. In diesen Hohlraum wird im gleichen Arbeitsschritt der an
dem Aufweitkörper angehängte Rohrstrang eingezogen. Bild 6.1 zeigt das Prinzip des
Verfahrens. Es ist bisher mit den Nennweiten DN 80 bis DN 300 eingesetzt worden.
Die erforderliche Maschinentechnik besteht aus einem Zugfahrzeug (Bild 6.2) und einem
Pflug (Bild 6.3) mit Pflugschwert. Zur vertikalen Konstanz der Rohrtrasse bei wechselndem
Geländeprofil kann die Eintauchtiefe des Schwertes hydraulisch gesteuert werden.
Rohrstrang mit zugfester
Verbindung
Startgrube
AufweitTrassenwarnband körper
Bild 6.1 Raketenpflugverfahren
68
Raketenpflug
Zugfahrzeug
Seilwinde
Pflugschwert
Zugseil
Stützschwert
Verfahrensbeschreibung
Bild 6.2 Zugfahrzeug
Bild 6.3 Pflug auf Tieflader
Bild 6.4 Zugfahrzeug mit
Stahlseil
Der Pflug wird über ein Stahlseil (Bild 6.4) mit dem Zugfahrzeug verbunden, welches sich
zur Abtragung der Zugkräfte in den Baugrund mittels Schild auf dem Boden abstützen
kann. Die längskraftschlüssig verbundene Leitung aus duktilen Gussrohrleitungen wird
entlang der Trasse ausgelegt. Anschließend wird der Rohrstrang an den Aufweitkörper
(Bild 6.5) angehängt und über eine Startgrube mit geneigter Rampe (Bild 6.6) in den Boden
(Bild 6.7) eingepflügt. Die Länge der Startgrube ist abhängig von der Abwinkelbarkeit der
längskraftschlüssigen Steckmuffenverbindung.
Bild 6.6 Startgrube
Bild 6.5 Pflugschwert mit Aufweitkörper
Bild 6.7 Einpflügvorgang
69
Raketenpflugverfahren
6.3 Außenbeschichtung
Für das Raketenpflugverfahren kommt dem Rohraußenschutz eine besondere Bedeutung zu, da der angehängte Rohrstrang zumeist ohne Gleitmittel (Bentonit o.ä.) in den
anstehenden Boden eingepflügt wird. Da die genauen Untergrundverhältnisse zumeist
nicht exakt bekannt sind, ist eine hoch belastbarer Rohraußenbeschichtung erforderlich,
die auch bei extremer mechanischer Belastung unbeschädigt und somit für die Lebensdauer der Rohrleitung wirksam bleibt.
Für duktile Gussrohre wird hierfür eine mit Kunststoff modifizierte Zementmörtel-Umhüllung (Bild 6.8) nach DIN EN 15 542 [6.3], eingesetzt.
Als Muffenverbindungsschutz wird PE-Schrumpfmaterial (Bild 6.9) nach DIN 30 672 [6.4]
mit einem zusätzlichen Blechkonus (Bild 6.10), als mechanischem Schutz des Schrumpfmaterials während des Einziehvorganges, oder eine ZM-Schutzmanschette mit mechanisch schützendem Stahlblechkonus eingesetzt.
ZementmörtelUmhüllung
ZementmörtelAuskleidung
duktiles Gusseisen
Zink-Überzug
Bild 6.8 Kunststoffmodifizierte ZementmörtelUmhüllung
Bild 6.9 Verbindungsschutz
Bild 6.10 Stahlblechkonus
70
Außenschutz, Verbindung, Zugkräfte, Kurvenradien
6.4 Verbindung
Für das Raketenpflugverfahren wird die längskraftschlüssige BLS®-Steckmuffenverbindung (Bild 6.11) verwendet. Im Nennweitenbereich DN 80 bis DN 250 wird diese BLS®Verbindung zur Maximierung der Zugkraftübertragung durch einen Hochdruckriegel
(Bild 6.12) ergänzt.
Sicherung
Riegel links
Riegel rechts
Hochdruckriegel
Bild 6.11 BLS®-Verbindung
Bild 6.12 Verbindung mit Hochdruckriegel
6.5 Zulässige Zugkräfte und minimale Kurvenradien
Die zulässigen Zugkräfte und die minimalen Kurvenradien sind im DVGW Arbeitsblatt
GW 324 und im ATV-Merkblatt ATV-DVWK-M 160 (Tabelle 1) angegeben bzw. siehe
Tabelle 2.1 in Kapitel 2.
Die in dem DVGW-Arbeitsblatt und ATV-DWA-Merkblatt aufgeführte VRS-Verbindung
entspricht dabei, in Bezug auf die Konstruktion der längskraftschlüssigen Verbindungselemente, zu 100 Prozent der BLS®-Steckmuffenverbindung.
Bild 6.13 BLS®-Zugkopf
71
Raketenpflugverfahren
6.6 Einsatzbereiche und Vorteile des Einbauverfahrens
Das Raketenpflugverfahren ist besonders für den Einbau von Rohrleitungen in ländlichen
Gebieten und Wasserschutzgebieten geeignet. Die Kreuzung kleiner, flacher Gewässer
und der Einbau in Böschungen stellen für dieses Einbauverfahren keine technischen Probleme dar. Der Einbau unter dem Grundwasserspiegel ist ebenfalls möglich. Das Gelände
muss unbefestigt sein und darf keine größeren Hindernisse im Trassenbereich aufweisen.
Die genaue Lage der kreuzenden Leitungen muss im Vorfeld genau bekannt sein. Das Raketenpflugverfahren eignet sich sehr gut in Bodenarten, die sich leicht verdrängen lassen.
Zu den verdrängbaren Böden zählen Kies-Schluff-Gemische, Kies-Ton-Gemische, SandSchluff-Gemische, Sand-Ton-Gemische in lockerer Lagerung.
Mit dem Einzug der Rohrleitung können gleichzeitig zusätzliche Schutzrohre, Kabel und
Warnbänder eingebaut werden (Bild 6.14). Zur Verfüllung des Ringraums oder zur Verringerung der Reibungskräfte kann eine Bentonitsuspension eingebracht werden.
Einzelne Rohrleitungsstränge werden untereinander mittels U-Stücken (Bilder 6.15 und
6.16) verbunden.
Bild 6.14 Rohrleitung, Schutzrohr
und Warnband
Bild 6.15 Verbindung der Rohrleitungsstränge
Bild 6.16 Verbindung mittels U-Stück
Bild 6.17 Geländeoberfläche nach dem Einzug
72
Einsatzbereiche, Vorteile, Referenzen
Die nach dem Einzug der Rohrleitung vorhanden Oberflächenverwerfungen (Bild 6.17)
werden anschließend durch Überfahren mit dem Bagger wieder geglättet.
Weitere Vorteile des Raketenpflugverfahrens sind:
• geringe Einbaukosten gegenüber konventioneller Bauweise
• kurze Bauzeiten
• kein Oberbodenabtrag nötig
• geringe Trassenbreiten (bis ca. sechs Meter)
• keine Bodenvermischung
• Einbautiefen bis zwei Meter.
Hervorzuheben sind die erzielbaren Einbaugeschwindigkeiten: sie liegen in der Regel
zwischen zwei und sieben Metern pro Minute.
Tabelle 6.1 enthält einige der in den letzten Jahren ausgeführten Leitungsbauprojekte mit
dem Raketenpflugverfahren
Tabelle 6.1: Auszug aus der Referenzliste „Einpflügen duktiler Gussrohre“
Lfd. Nr
Ort
Nennweite
Länge
Laue-Poßdorf (bei Delitzsch)
200
1.248 m
2
Impfingen
150
797 m
3
Hergenstadt
150
2.500 m
1
4
Untersollbach
150
2.037 m
5
Bad Wimpfen im Tal
200
800 m
73
Raketenpflugverfahren
6.7 Literaturnachweise
[6.1]
DVGW Arbeitsblatt GW 324 – Fräs- und Pflugverfahren für Gas- und
Wasserrohrleitungen; Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung,
August 2007
[6.2]
ATV-DVWK-Merkblatt M 160 Fräs- und Pflugverfahren für den Einbau von
Abwasserleitungen und -kanälen, Oktober 2003
[6.3]
DIN EN 15542: Rohre, Formstücke und Zubehör aus duktilem Gusseisen –
Zementmörtelumhüllung von Rohren – Anforderungen und Prüfverfahren,
Juni 2008
[6.4]
DIN 30672: Organische Umhüllungen für den Korrosionsschutz von in Böden
und Wässern verlegten Rohrleitungen für Dauerbetriebstemperaturen bis
50° C ohne kathodischen Korrosionsschutz – Bänder und schrumpfende
Materialien, Dez. 2000
74
Literaturnachweise
75
Langrohrrelining
7. Erneuerung von Ver- und Entsorgungsleitungen mit Rohren
aus duktilem Gusseisen nach dem Relining-Verfahren
7.1 Allgemeines
Bei der Leitungserneuerung mittels Reliningverfahren wird eine neue Leitung in eine
vorhandene Leitung eingezogen oder eingeschoben. Dies führt immer zu einer Verkleinerung des hydraulischen Leitungsquerschnittes. Beim Relining mit Rohren aus duktilem
Gusseisen hängt die Verkleinerung des Leitungsquerschnittes vom Muffenaußendurchmesser der neuen Leitung ab. Die hydraulische Leistungsfähigkeit der Leitung wird reduziert. Dies wird zum Teil durch die glatte Innenoberfläche (geringe Wandrauheit)
der neuen Leitung kompensiert. Alte Leitungen sind innen oft inkrustiert und besitzen
daher eine große Wandrauheit. Das Relingverfahren kann für Trinkwasserleitungen,
Brauchwasserleitungen, Abwasserdruckleitungen und Abwasserfreigefälleleitungen
eingesetzt werden.
In Deutschland geht der Trinkwasserverbrauch der Bevölkerung und der Industrie zurück. Daher bringt eine Verkleinerung des hydraulischen Querschnittes einer Leitung
oft Vorteile für die Betreiber, weil die Fließgeschwindigkeit des Wassers wieder angehoben und die Verweilzeit des Trinkwassers in der Leitung verkürzt wird, wodurch oft
hygienische Probleme vermieden werden können.
Auch bei Abwasserleitungen erhöht sich mit dem Relining die Fließgeschwindigkeit, wodurch in vielen Fällen ein Absetzen der im Abwasser mitgeführten Feststoffe vermieden
wird. Wegen abgesetzter Feststoffe müssen Abwasserleitungen oft in relativ kurzen
Intervallen mittels Hochdruckspülung oder Molchen gereinigt werden.
Bei allen Leitungen mit nicht zu kurzen Abständen von Richtungsänderungen oder seitlichen Anschlüssen ist eine Erneuerung mit dem Reliningverfahren immer wirtschaftlicher als die Erneuerung durch eine Neulegung im offenen Rohrgraben. Dies gilt vor
allem für Leitungstrassen unter befestigten Oberflächen (z. B. Verkehrsflächen) oder in
bebauten Gebieten.
76
Verfahrensbeschreibung, Einziehen
7. 2 Verfahrensbeschreibung
Rohre aus duktilem Gusseisen nach DIN EN 545 [7.1] oder DIN EN 598 [7.2] werden
beim Reliningverfahren in die alte, vorhandene Leitung auf den Muffen schleifend eingezogen oder eingeschoben. Wichtig ist dabei eine gute Vorbereitung der Altleitung. Bei
den in der Vergangenheit durchgeführten Maßnahmen hat es sich gezeigt, dass sich bei
einer guten Vorbereitung der Altleitung – Entfernen von Inkrustierungen (Bild 7.1), Verschließen von Muffenspalten in der Rohrsohle, Auftragen von Gleitmittel in der Rohrsohle usw. – immer ein Reibbeiwert von µ < 1,0 erzielen lässt.
Im Regelfall wird der zwischen Altrohr und Neurohr verbleibende Ringraum mit einem
alkalischen Dämmer verfüllt. Geschieht dies, sind duktile Gussrohre mit Außenbeschichtung, Zinküberzug und Deckbeschichtung ausreichend (Bild 7.2): Anderenfalls
sind Rohre mit Zementmörtel-Umhüllung einzusetzen.
Bild 7.1 Hochdruckreinigung der alten Leitung
Bild 7.2 Verdämmen des Ringraums
7.2.1 Einziehen
Beim Einziehen ist die formschlüssige
längskraftschlüssige BLS®-SteckmuffenVerbindung (Bild 7.3) einzusetzen.
Bild 7.3 Schnittdarstellung der BLS®-Steckmuffen-Verbindung DN 80 bis 500 und
DN 600 bis DN 1000
77
Langrohrrelining
Die zulässigen Zugkräfte, die maximale mögliche Abwinkelbarkeit der BLS-Steckmuffen-Verbindung sowie der mögliche Mindestradius können der Tabelle 2.2 im Kapitel 2,
bzw. dem DVGW Arbeitsblatt GW 320-1 [7.3] entnommen werden.
Höhere Werte, sowohl für Betriebsdruck als auch für Zugkraft, sind z.B. durch Erhöhung der Wanddickenklasse möglich. Bei Abwinklungen ≤ 0,5° in der Muffe können die
angegebenen Werte um weitere 50 kN angehoben werden.
Bewährt hat sich das Einziehen des neuen Rohrstranges mit Zugstangen (Bild 7.4). In
[7.4] wird darüber berichtet. Das Einziehen mit Seilwinde und Stahlseil wird ebenso wie
der Einsatz von reibschlüssigen, längskraftschlüssigen Verbindungen nicht empfohlen.
Zum Einziehen des neuen Rohrstranges wird immer ein Zugkopf benötigt. Dieser wird
aus einer BLS®-Steckmuffe gefertigt (Bild 7.5).
Zugköpfe können den ausführenden Unternehmen von der Buderus Giesserei Wetzlar
GmbH leihweise gegen eine Kaution und eine Leihgebühr zur Verfügung gestellt werden.
Bei der Erneuerung mit dem Reliningverfahren sind stets mindestens zwei Baugruben
erforderlich. Deren Größe hängt von der eingesetzten Zugeinrichtung ab. Aufgrund der
Rohrlänge von sechs Meter sollte die Montagegrube mindestens acht Meter lang sein. Die
Breite der Montagegrube richtet sich nach der einzubauenden Nennweite (Bild 7.6).
Bild 7.4 Darstellung Rohr mit Zugkopf und
Zuggestänge
78
Bild 7.5 BLS® -Zugkopf
Verfahrensbeschreibung, Einschieben
7.2.2Einschieben
BeimEinschiebenwerdenRohreausduktilem
Gusseisen mit der nicht längskraftschlüssigen
TYTON®-Steckmuffen-Verbindung in die
alte Leitung eingeschoben. Dabei wird
die axiale Schubkraft über die Stirnfläche
des Einsteckendes in den Muffengrund
der TYTON®-Muffe übertragen. Da die
Einsteckenden der Rohre angeschrägt
(angefast) sind, steht nicht der gesamte
Rohrwandquerschnitt (Bild 7.7) zur
Übertragung der axialen Schubkraft zur Bild 7.6 Darstellung einer Baugrube
Verfügung.
Des Weiteren muss der nach DIN EN kleinstmögliche Außendurchmesser der
Rohre berücksichtigt werden.
Die Druckfestigkeit von duktilem Gusseisen beträgt σD = 0 N/mm².
Ohne Berücksichtigung eines Sicherheitsbeiwertes ist damit eine Presskraft von
P = σD x AWand möglich, wobei AWand die Querschnittsfläche der kraftübertragenden
Gusswand darstellt.
Bild 7.7 Kraftübertragung beim Einschieben
79
Langrohrrelining
Die zulässigen Einschubkräfte sind im DVGW-Arbeitsblatt GW320-1 vom Januar 2009
hinterlegt. Die dort angegebenen Werte enthalten keine Sicherheitsbeiwerte. Vor Planung bzw. Baubeginn empfehlen wir, sich mit unserer Anwendungstechnik zur Abstimmung der jeweiligen Werte in Verbindung zu setzen.
Je nach Trassenverlauf (Steigung, Radien) und Zustand der Altleitungen sind unterschiedliche Sicherheitsbeiwerte zu wählen.
Tabelle 7.1 Zulässige Einschubkräfte nach DVGW-Arbeitsblatt GW320-1 von Rohren
aus duktilem Gusseisen (muffenunabhängig, ohne Sicherheitsbeiwert – dieser muss den
örtlichen Gegebenheiten, d. h. insbesondere den Kurvenradien und Abwinkelungen,
angepasst und mit der Anwendungstechnik der BGW abgestimmt werden).
DN
80
Außendurchmesser ds
[mm]
Wanddickenklasse
Wanddicke smin
[mm]
zul. Druckspannung σzul
[N/mm2]
zul. Einschubkraft Fzul
[kN]
80
98
K 10
4,7
550
138
100
118
K 10
4,7
550
168
125
144
K9
4,7
550
206
150
170
K9
4,7
550
244
200
222
K9
4,8
550
339
250
274
K9
5,2
550
513
300
326
K9
5,6
550
723
350
378
K9
6
550
968
400
429
K9
6,4
550
1246
500
532
K9
7,2
550
1912
600
635
K9
8
550
2750
700
738
K9
8,8
550
2425
800
842
K9
9,6
550
3350
900
945
K9
10,4
550
4330
1000
1048
K9
11,2
550
5500
Verfahrensbeschreibung, Einschieben
Bild 7.8 Einschieben eines Rohres
In [7.5] und [7.6] wird über Reliningmaßnahmen nach diesem Verfahren berichtet.
(Bild 7.8)
Beim Einschieben wird stets das Einsteckende voran in die Muffe des zuletzt eingebauten
Rohres geschoben. Das Einsteckende des ersten eingebauten Rohres ist mit einem Zentrierkopf (Bild 7.9) zu versehen. Dieser kann von der Buderus Giesserei Wetzlar GmbH
leihweise zur Verfügung gestellt werden.
Wie beim Einziehen sind mindestens zwei Baugruben erforderlich. Die Größe der Pressund Montagegrube ist abhängig von der
Rohrlänge (üblicherweise sechs Meter),
der eingesetzten Presseinrichtung und der
Nennweite der einzubauenden Rohre. Die
Größe der Zielgrube hängt von der Nennweite und evtl. sonstiger Einbauten ab.
Bild 7.9 Zentrierkopf mit Gleitkufen
81
Langrohrrelining
7.3 Außenbeschichtung
Wird der zwischen Altrohr und Neurohr
verbleibende Ringraum mit einem alkalischen Dämmer verfüllt, benötigen die
Rohre lediglich die Außenbeschichtung
aus einem Zink-Überzug mit Deckbeschichtung. Die Muffe wird mittels Stahlblechkonus geschützt (Bild 7.10).
Wird der verbleibende Ringraum nicht
verfüllt, empfehlen wir Rohre mit Zementmörtel-Umhüllung (ZMU) nach
DIN EN 15 542 [7.7] einzusetzen.
Die Muffenverbindungen werden mit
ZM- Schutzmanschetten aus Gummi oder
PE-Schrumpfmaterial nach DIN 30 672
[7.8] geschützt. Die Muffenverbindungen
erhalten beim Einziehen und Einschieben
zusätzlich einen mechanischen Schutz
(Bild 7.10).
Bild 7.10
Duktiles Gussrohr mit Stahlblechkonus
7.4 Vorteile duktiler Gussrohre
Bild 7.11 Duktiles Gussrohr mit ZMU,
Duktile Gussrohre sind hoch belastbar. Es Schrumpfmuffe und Stahlblechkonus
ist sichergestellt, dass alle von außen und
innen auf die Leitung einwirkenden Kräfte wie bei einer neuen, im offenen Rohrgraben
eingebauten Leitung problemlos aufgenommen werden. Dies ist unabhängig vom Zustand, dem Verhalten und der Standsicherheit der alten Leitung. Bei Rohren aus Kunststoff ist dies nicht immer sichergestellt.
Der wirtschaftliche Vorteil ergibt sich aus der schnell und sicher zu montierenden
TYTON®-Steckmuffen-Verbindung.
Je nach Leitungsart und Nennweite müssen in den meisten Fällen bei Stahlrohren und
auch bei Kunststoffrohren die Verbindungen geschweißt werden. Dies ist in der Regel
sehr zeitaufwändig. Während geschweißt wird, muss das restliche Baustellenpersonal
pausieren, alle Maschinen und sonstigen Einrichtungen stehen still.
Des Weiteren spricht die lange technische Nutzungsdauer für Buderus-Rohre aus duktilem Gusseisen.
82
Außenschutz, Vorteile, Referenzen
7.5 Referenzen
Lfd. Nr.
Ort
Jahr
Altrohr
Neurohr
Länge [m]
Verfahren
1
Berlin,
Togostraße
2003
DN 1000 AZ
DN 800
GGG
160
Einziehen
2
Berlin, B 101
Landesgrenze
2005
Doppelleitung- 2x DN
1000, GG u.
Stahl
2x DN 800
GGG
2x 1100
Einschieben
3
Berlin,
Berliner Allee
2005
DN 1000
Stahl
DN 800
GGG
300
Einschieben
4
Leipzig
Mölkau
2004
DN 1100 GG
DN 900
GGG
372
Einschieben
5
Leipzig,
Fernleitung
Thallwitz
2005
DN 1100 GG
DN 900
GGG
354
Einschieben
6
FWV ElbaueOstharz Güsten
2006
DN 1000 StB
DN 800 GGG
762
Einziehen
7
Briesen,
Frankfurt/Oder
2008
DN 800
Beton
DN 500 GGG
16000
Einziehen
8
Berlin,
Bornholmer Str.
2009
DN 900 GG
DN700 GGG
750
Einziehen
9
Berlin Hauptstr.
2009
DN 1000 GG
DN 800 GGG
500
Einziehen
10
Frankfurt/M
2009
DN 700 GG
DN 400 GGG
1250
Einziehen
83
Langrohrrelining
7.6 Literaturnachweise
[7.1]
DIN EN 545
Rohre, Formstücke, Zubehörteile aus duktilem Gusseisen und
ihre Verbindungen für Wasserleitungen – Anforderungen und
Prüfverfahren
[7.2]
DIN EN 598
Rohre, Formstücke, Zubehörteile aus duktilem Gusseisen und
ihre Verbindungen für die Abwasser-Entsorgung
Anforderungen und Prüfverfahren
[7.3]
DVGW-Arbeitsblatt GW 320-1
Erneuerung von Gas- und Wasserleitungen durch Rohreinzug oder
Rohreinschub mit Ringraum, Februar 2009
84
Literaturnachweise
[7.4]
Rink, W.:
Langrohrrelining mit duktilen Gussrohren DN 800 [FGR-Heft 38]
[7.5]
Schnitzer, G.; Simon, H. und Rink, W.:
Langrohrrelining DN 900 in Leipzig – Mölkau [FGR-Heft 39]
[7.6]
Bauer, A.; Simon, H. und Rink, W.:
Sanierung der Thallwitzer-Fernleitung DN 1100 mit
Langrohrrelining DN 900
GUSSROHRTECHNIK 40 (2006), p. 28
[7.7]
DIN EN 15 542: Rohre, Formstücke und Zubehör aus duktilem
Gusseisen – Zementmörtelumhüllung von Rohren – Anforderungen
und Prüfverfahren, Sept. 2006
[7.8]
DIN 30 672: Organische Umhüllungen für den
Korrosionsschutz von in Böden und Wässern verlegten
Rohrleitungen für Dauerbetriebstemperaturen bis 50° C ohne
kathodischen Korrosionsschutz – Bänder und schrumpfende
Materialien, Dez. 2000
85
Gesteuerter Pilotvortrieb
8. Einbau mit gesteuertem Pilotvortrieb
8.1 Allgemeines
Eine interessante Variante des grabenlosen Einbaus neuer Rohrleitungen aus duktilem
Gusseisen war erst im Jahr 2006 auf der Messe Wasser Berlin zu sehen [8.1]: mittels einer Vortriebsmaschine für das Microtunneling wurde eine gesteuerte Pilotbohrung über
etwa 70 Meter zur Zielgrube aufgefahren. In einem zweiten Schritt wurde diese Bohrung unter Bodenentnahme durch Hilfsrohre mit Schneckenförderung auf 480 Millimeter
Durchmesser aufgeweitet. Der dritte Schritt bestand im Zurückziehen dieser Hilfsrohre
unter gleichzeitigem Einzeleinzug duktiler Gussrohre. Die erzielbare Genauigkeit dieser
Verfahrensvariante ist so hoch, dass sogar die hohen Anforderungen des Entwurfs des
DWA-Arbeitsblattes A 125 [8.2] für Freigefällekanäle erreicht wurden.
8.2 Verfahrensbeschreibung
Der erste Schritt ist die Pilotbohrung. Das Pilotrohr wird vom Startschacht aus in die
Zielbaugrube durch den verdrängungsfähigen Boden gepresst. Mit Hilfe einer optischen
Gasse, einem Steuerkopf, einem Theodolit mit CCD-Kamera und Monitor gelingt eine
zielgenaue Ansteuerung unter ständiger Kontrolle von Richtung und Neigung (Bild 8.1).
1. Pilotierung
OK Gelände
Startschacht
Bohrtec
BM 400
Bild 8.1 Schritt 1: Pilotbohrung
86
Zielschacht
Pilotvortrieb
Verfahrensbeschreibung
Im zweiten Schritt wird die Pilotbohrung
durch das Vorpressen einer Stahlschutzverrohrung mit einem Außendurchmesser
von 420 Millimeter erweitert (Bild 8.2).
Mit den Stahlschutzrohren werden die
Rohrstücke der Pilotbohrung zum Zielschacht geschoben, dort demontiert und
geborgen. Das bei der Bohrlocherweiterung entstehende Aushubmaterial wird
mit einer Förderschnecke, bestehend aus
ein Meter langen Teilstücken, zum Startschacht zurückgefördert. Hier wird der
Boden in einem Behälter aufgenommen,
mit dem Baustellenhebezeug gehoben
und in Containern zur Abfuhr gesammelt
(Bild 8.3).
Bild 8.2 Ablassen des Mantelrohrs
2. Einpressen Mantelrohr
OK Gelände
Startschacht
Zielschacht
Mantelrohr Ø 420
zzgl. Schläuche für Bentonit
Bohrtec
BM 400
Aushub
Förderschnecke
Bild 8.3 Schritt 2: Einpressen des Mantelrohrs
87
Gesteuerter Pilotvortrieb
Im dritten Arbeitsschritt wird das erste Produktrohr GGG DN 300 mit BLS®-Verbindung
in den Zielschacht abgelassen (Bild 8.4) und an den Ziehkopf des vordersten Mantelrohrs
gekoppelt. Die längskraftschlüssig verbundenen Mantelrohre werden nun zum Startschacht zurückgezogen; hier werden sie mit der Förderschnecke zusammen geborgen.
Alle weiteren Produktrohre werden innerhalb kürzester Zeit an das bereits eingezogene
Rohr gekoppelt (Bilder 8.5 und 8.6). Der Ziehkopf trägt eine Zugkraftmesseinrichtung,
mit der die am Rohrstrang wirkenden Einziehkräfte gemessen und über einen späteren
Ausdruck dokumentiert werden.
3. Einziehen des Produktenrohr:
Startschacht
Bohrtec
BM 400
OK Gelände
Mantelrohr Ø 420
Zielschacht
GGG DN 300
Ziehkopf
Zugkraft-Messeinrichtung
Mantel- und Produktenrohre müssen längskraftschlüssig ausgerüstet sein
Bild 8.4 Schritt 3: Einziehen der Produktenrohre
Bild 8.6 Ankoppeln neues Rohr
Bild 8.5 Ablassen eines Rohres in den Zielschacht
88
Außenbeschichtung, Verbindung, Sonstiges
8.3 Außenbeschichtung
Die Außenbeschichtung der duktilen Gussrohre besteht bei diesem Verfahren aus kunststoffmodifiziertem Zementmörtel (ZMU) nach DIN EN 15 542. Der Verbindungsbereich ist mit einer Schrumpfmanschette zu versehen. Hierbei sollten Schrumpfmanschetten aus Bandmaterial vermieden werden.
8.4 Verbindung
Da das Medienrohr beim gesteuerten Pilotvortrieb eingezogen wird, ist auch hier der
Einsatz der BLS®-Verbindung notwendig. Zulässige Zugkräfte und Betriebsdrücke der
BLS®-Verbindung sind in Kapitel 2, Tabelle 2.1 aufgeführt. Allerdings ist auf Grund des
Überschnittes nicht mit allzu großen Zugkräften zu rechnen.
8.5 Sonstiges
Die einzelnen Leitungsabschnitte können
im Anschluss konventionell in den Montagegruben (ehemalige Start- und Einziehbaugruben) mit Hilfe von Standardformstücken verbunden werden. Für vollständig längskraftschlüssig ausgeführte Leitungen stehen längskraftschlüssige BLS®Überschiebemuffen nach Werksnorm zur
Verfügung (Bild 8.7). Für Druckproben
werden die Abschnitte mit schubgesicherten Formstücken aus dem BLS®-Programm verschlossen (Bilder 8.8, 8.9 und
8.10). Damit kann eine Abstützung der
Endstücke im Verbau entfallen. Mit 420
Millimeter ist der Außendurchmesser
des Mantelrohres so eingestellt, dass ein
kleiner Überschnitt für die 420 Millimeter große Gussrohrmuffe entsteht. Der
Schaft-Außendurchmesser der Gussrohre
beträgt einschließlich der ZementmörtelUmhüllung ca. 336 Millimeter.
Bild 8.7 BLS®-U-Stück
Bild 8.8 BLS®-EU-Stück
89
Gesteuerter Pilotvortrieb
Der daraus entstehende Ringspalt von
etwa 40 Millimeter füllt sich je nach Bodenart von selbst. Zu Beeinträchtigungen
der Oberfläche durch Setzungen ist es bisher nicht gekommen.
Das Verfahren ist technisch ausgereift. Es
kombiniert das bekannte und im Bereich
des Baus von Abwasserkanälen bewährte
Verfahren des gesteuerten Rohrvortriebs
mit dem Einzugsverfahren längskraftschlüssiger duktiler Gussrohre. Verkehr
und Umwelt werden nur geringfügig beeinträchtigt.
Aufgrund der kurzen Herstellungszeiten,
der Einsparung von Tiefbauarbeiten, wie
z. B. verbauter Rohrgraben, Bodenzwischenlagerung, An- und Abtransport und
Oberflächenwiederherstellung, Schonung
der angrenzenden Infrastruktur und emissionsarmer Bauweise erweist sich dieses
Verfahren als sehr wirtschaftlich.
90
Bild 8.9 BLS®-F-Stück
Bild 8.10 BLS®-P-Stopfen
Literaturnachweise
8.6 Literaturnachweise
[8.1] Richter, D. und Rau, L.: Grabenloser Einbau von Druckrohren
DN 300 im Einzug nach gesteuerter Pilotbohrung
GUSSROHRTECHNIK 40 (2006), p. 52
[8.2]
DWA Arbeitsblatt – A 125 Rohrvortrieb, 09/96
91
Einschwimmen
9. Einschwimmen
9.1 Allgemeines
Das Einschwimmen von duktilen Gussrohren stellt wohl die außergewöhnlichste Möglichkeit des „grabenlosen“ Einbauens dar.
Ab DN 250 ist der Auftrieb eines Gussrohres so groß, dass es ohne weiteren Auftriebskörper schwimmen kann. Hieraus resultieren die zwei grundsätzlichen Möglichkeiten einen Rohrstrang auf und letztendlich auch unter das Wasser zu bekommen. Bis einschließlich DN 200 sind je nach Wanddickenklasse zusätzliche Schwimmkörper notwendig, ab
DN 250 kann der Rohrstrang selbsttätig schwimmend eingebracht werden.
Generell sollten, auf Grund von nicht absehbaren Belastungen aus Wellengang, Absenkvorgang, Untergrundbeschaffenheit und späteren Untergrundbewegungen, etc., für
das Einschwimmen nur Rohre mit der formschlüssigen BLS®-Steckmuffen-Verbindung
zum Einsatz kommen. Dies wiederum bedingt, dass die Rohrleitung eingezogen werden
sollte, damit die Verbindung gestreckt und damit sicher verriegelt bleibt.
9.2
Verfahrensbeschreibung
9.2.1
Einschwimmen bis DN 200
Wie bereits angedeutet, ist ein duktiles Gussrohr der Wanddickenklasse K9 bis einschließlich DN 200 nicht in der Lage selbsttätig zu schwimmen. Das heißt sein durchschnittliches Gewicht pro Meter ist größer als die zu erwartende Auftriebskraft die aus
der Verdrängung des Wassers durch den Rohrkörper resultiert. Bei DN 200 ist nahezu
ein Gleichgewicht zwischen Auftrieb und Gewicht hergestellt.
Um Rohre der Dimensionen DN 80 bis DN 200 schwimmender Weise über ein Gewässer ziehen zu können sind folglich zusätzliche Auftriebskörper erforderlich. Dies
können spezielle Schwimmsäcke sein oder auch an beiden Enden verschlossene PERohrabschnitte (siehe Bilder 9.1 und 9.2). Die Auftriebskörper sind entsprechend des
Rohrstranggewichtes und der Auftriebskraft der verwendeten Nennweite zu dimensionieren.
92
Verfahrensbeschreibung
Bilder 9.1 und 9.2: Zugkopf mit PE-Rohren als Schwimmkörper und Schwimmsäcke für Rohrleitung
DN 200
Die Tabelle 9.1. zeigt die theoretischen Gewichte (FAb) pro Meter Rohrstrang aus duktilem Gussrohr, Wanddickenklasse K9 mit BLS®-Steckmuffen-Verbindung und ZinkÜberzug und Deckbeschichtung. Weiterhin kann die theoretische Auftriebskraft (FAuf)
der jeweiligen Nennweite unter Annahme einer Wichte von 10 kN/m³ des verdrängten
Wassers, sowie die Differenz der beiden Werte (∆F) und das Volumen des benötigten
Schwimmkörpers pro 6 m-Rohr (VSK) entnommen werden.
Tabelle 9.1: Theoretische Werte für Auf- und Abtrieb, sowie für das Schwimmkörpervolumen pro Rohr
DN
da
[mm]
FAb
[kN/m]
FAuf
[kN/m]
∆F
[kN/m]
VSK
[m³/Rohr]
80
98
0,155
0,075
0,08
0,048
100
118
0,191
0,109
0,08
0,049
125
144
0,235
0,163
0,07
0,043
150
170
0,279
0,227
0,05
0,031
200
222
0,384
0,387
0,00
0,000
Die Schwimmkörper werden sinnvoller Weise entweder im Bereich hinter jeder Muffe
platziert oder es werden mehrere Schwimmkörper pro Rohr verteilt. Des Weiteren
sollte darauf geachtet werden, dass die Schwimmkörper kontrolliert zu fluten oder zu
entfernen sind, damit ein koordiniertes Absenken der Leitung möglich ist.
93
Einschwimmen
Je nach Platzverhältnissen oder sonstigen Zwängen, wie z.B. Gezeiten, Wetter, Terminen, kann bei duktilen Gussrohren relativ frei zwischen Einzelrohr- oder (Teil-) Strangmontage gewählt werden. Auf Grund der sehr kurzen Montagezeiten (siehe Tabelle 2.4)
ist es nicht unbedingt notwendig, einen kompletten Strang aufzubauen und anschließend
im Ganzen einzuziehen. Eine kompakte Baustelleneinrichtung ist durch die unkomplizierte BLS®-Verbindungstechnik ohne große Abstriche an Einzuggeschwindigkeit durchaus möglich. Die Bilder 9.3 und 9.4 zeigen Einzelrohrmontagen verschiedener Nennweiten mit BLS®-Verbindung.
Bilder 9.3 und 9.4: Einzelrohrmontagen auf einem Ablaufsteg bzw. auf Rollenböcken.
Nachdem der Rohrstrang durch das Gewässer bis an das andere Ufer gezogen und noch
eine entsprechende Strecke dort verlängert wurde, kann nach erfolgter Dichtheitsprüfung mit dem Absenkvorgang begonnen werden. Für die Prüfung von Druckleitungen
stehen im BLS®-Formstückprogramm spezielle Formstücke, wie der P-Stopfen (Bild
9.5), EU- oder F-Stücke zur Verfügung. Hierdurch kann auf einfachste Weise eine Druckprüfung ohne zusätzliche Widerlager realisiert werden.
Bild 9.5: Druckprüfung an einer Leitung
DN 200 mit BLS®-P-Stopfen
94
Einschwimmen
Für den Absenkvorgang werden nun die Schwimmkörper kontrolliert geflutet bzw.
nacheinander entfernt. Die Rohrleitung sollte jetzt zu sinken beginnen. Alternativ kann
das Sinken auch durch das Füllen der Leitung mit Wasser oder durch eine Kombination
aus Beiden eingeleitet werden.
Sobald die Rohrleitung auf dem Grund des Gewässers liegt kann nun optional mit dem
Verankern der Leitung begonnen werden. Ob dies notwendig ist hängt von den örtlichen
Gegebenheiten, wie Topographie und Strömungsverhältnissen ab.
Alternativ zum Verankern der Leitung kann die Leitung auch mit einem Damm oder in
einen vorher gebaggerten Graben überschüttet werden (siehe Bild 9.6).
Bild 9.6: Schwimmbagger
9.2.2
Einschwimmen ab DN 250
Ab DN 250 sind duktile Gussrohre der Wanddickenklasse K 9 in der Lage zu schwimmen. Das heißt, ihr Auftrieb ist größer als ihr Gewicht. Folglich werden keine weiteren
Auftriebskörper benötigt, es sei denn im Leitungsverlauf befinden sind Formstücke, wie
Zugkopf oder EU-Stücke, die mit ihrem Gewicht die Rohre nach unten ziehen würden.
Im diesen Fall ist wie auf Bild 9.1 zu verfahren.
Die Montage des Rohrstranges kann, wie schon unter Punkt 9.2.1 beschrieben, Rohr für
Rohr erfolgen und anschließend jeweils um 6 Meter weitergezogen werden oder es wird
ein Teilstrang oder gar der gesamte Rohrstrang auf Land vorgestreckt und anschließend
in das Gewässer eingebracht.
95
Einschwimmen
Der wesentliche Unterschied zu den kleineren Durchmessern besteht darin, dass für
das Absenken der Rohrleitung nur das Befüllen der Rohrleitung genutzt werden kann.
Hierfür sind wiederum Befüll- und Entlüftungsventile (Bilder 9.7 und 9.8) vorzusehen.
Bild 9.7: Befüllventile
Bild 9.8: Entlüftungsventile
Nachdem die Rohrleitung auf Dichtheit geprüft und anschließend abgesenkt wurde, kann
sie nun abhängig von den jeweiligen Randbedingungen in ihrer Lage gesichert werden.
Hierfür spielt u.a. die Überlegung eine Rolle, dass eine Leitung ab DN 250 aufschwimmen
könnte, wenn sie komplett entleert werden würde. Besteht diese Wahrscheinlichkeit
sollte der Rohrstrang unbedingt dagegen gesichert werden. Neben dem Überschütten
oder dem Beschweren mit z.B. Betonankern, kann auch, wie auf Bild 9.9 und Bild 9.10
zu sehen, eine Tiefgründung mit Pfahlschuhen und Spannband zum Einsatz kommen.
Bilder 9.9 und 9.10: Darstellung einer Tiefgründung (Verankerung) eines duktilen
Gussrohres DN 1000 und Einbringen der
Rammpfähle
96
Das Rohrleitungsmaterial
Falls die Gefahr einer Entleerung der Leitung nicht besteht und liegen auch sonst keine
weitern Gründe für eine Lagesicherung vor, so kann davon ausgegangen werden, dass
ein vollgefülltes duktiles Gussrohr nicht aufschwimmen wird.
9.3
Das Rohrleitungsmaterial
9.3.1
Die Rohrverbindung
Grundsätzlich sollten für grabenlose Einbauverfahren, wie es das Einschwimmen im weitesten Sinne darstellt, nur formschlüssige Verbindungen – also die BLS®-SteckmuffenVerbindung – zum Einsatz kommen. Grund hierfür sind die teilweise nicht absehbaren
Belastungen, die beim Einschwimmen vor allen aus Brandung, Wellengang, Strömungen,
Windlast sowie dem meist nicht ebenen und oftmals instabilen Untergrund resultieren.
Auch der Absenkvorgang selbst kann erhebliche Kräfte erzeugen. Die Bilder 9.11 und
9.12 zeigen sehr anschaulich, welche Belastungen schon bei geringsten Strömungen auf
einen Rohrstrang wirken können.
Bilder 9.11 und 9.12: Einschwimmen einer Rohrleitung DN 1000 in die Ostsee vor Binz
97
Zusammenfassung
Wie auf dem vorhergehenden Bildern zu sehen ist, ist die BLS®-Verbindung keineswegs
starr, sondern kann, je nach Nennweite, bis zu 5° abgewinkelt werden. Das bedeutet
einen minimalen Kurvenradius von rund 70 m. Weitere Vorteile der Verbindung sind:
die einfache Montage
hohe Verlegeleistungen (siehe Seite 26)
zulässige Betriebsdrücke bis über 100 bar (siehe Seite 20)
extrem hohe Zugkräfte (siehe Seite 20)
unfangreiches Formstückprogramm, inkl. Schieber,
Be- und Entlüftungen
9.3.2
Klappen,
Hydranten,
Außenbeschichtung
Neben der Verbindungsart stellt die Außenbeschichtung ein entscheidendes Kriterium
dar. Für das Einschwimmen bieten sich drei verschiedene Beschichtungen an:
Zink-Überzug mit Deckbeschichtung (Buderus Duktil)
Zink-Aluminium-Überzug mit Deckbeschichtung (Buderus Zink-PLUS)
Zink-Überzug mit Zementmörtel-Umhüllung
Welche dieser Beschichtungen zum Einsatz kommt hängt beim Einschwimmen im Wesentlichen von der Lage des Rohres zum (Grund-) Wasserspiegel und der Art des Wassers ab.
Liegt das Rohr komplett unter Wasser, ist normalerweise ein Zink-Überzug mit Deckbeschichtung ausreichend. Die Zementmörtel-Umhüllung dagegen ist im Wechselbereich
von Luft und Wasser unabdingbar. Weiterhin wird sie benötigt, wenn die Rohre nach
dem Versenken mit groben Materialien überschüttet werden sollen.
9.4
Zusammenfassung
Duktile Gussrohre für die Trinkwasserversorgung (DIN EN 545) oder für die Abwasserentsorgung (DIN EN 598) können bis DN 200 nicht schwimmen und müssen deshalb
mit Auftriebshilfen versehen werden. Darüber hinaus schwimmen Gussrohre selbstständig. Sobald das Rohr gefüllt ist und auf dem Grund des Gewässers liegt, kann es
durch sein Eigengewicht nicht mehr aufschwimmen. Durch die BLS®-Verbindung kann
der Rohrstrang in kürzester Zeit montiert werden, ist abwinkelbar und widersteht auch
außerplanmäßigen Belastungen.
98
Referenzliste
9.5
Referenzliste
Lfd. Nr
Ort
1
Gstaad-Schweiz
2
Binz a. Rügen
Nennweite
Länge [m]
Baujahr
DN 200
1200
2007
DN 1000
462
2008
99
Wirtschaftliche Betrachtung der grabenlosen Verfahren
10.Wirtschaftliche Betrachtung der grabenlosen Verfahren
Im landläufigen Sinn wird heutzutage ein Verfahren zum Einbau von Rohren meist dann
als wirtschaftlich bezeichnet, wenn die damit gebaute Rohrleitung zum niedrigsten Preis
angeboten und gebaut werden kann. In dieser Betrachtungsweise kommen höchst selten
die Betriebs- und Instandhaltungskosten der Rohrleitung vor, geschweige denn die Kosten für die Wiederbeschaffung nach Ablauf der regulären Nutzungsdauer.
Dabei interpretieren auch heute schon Fachkommentare die Forderung der VOB/A
§23 Nr. 2, wonach die Angebote wirtschaftlich zu prüfen sind, wie folgt:
Die wirtschaftliche Prüfung von Angeboten steht in engem Zusammenhang mit der
technischen Prüfung.
Ein angemessener Preis bestimmt sich aus dem günstigsten Preis-Leistungs-Verhältnis, unter Einbeziehung der Nutzungsdauer, der Betriebs- und Instandhaltungskosten
sowie weiterer gegenwartsnaher und -ferner Kosten.
In VOB/A §25, Nr. 3, Abs. 2 und 3 heißt es sogar:
„… bei der Beurteilung der Angemessenheit sind die Wirtschaftlichkeit des Bauverfahrens, die gewählten technischen Lösungen oder sonstige günstige Ausführungsbedingungen zu berücksichtigen.“
„… soll der Zuschlag auf das Angebot erteilt werden, das unter Berücksichtigung
aller Gesichtspunkte, wie z. B. Preis, Ausführungsfrist, Betriebs- und Folgekosten,
Gestaltung, Rentabilität oder technischer Wert, als das wirtschaftlichste erscheint.
Der niedrigste Angebotspreis allein ist nicht entscheidend.“ [10.1].
Nicht betrachtet werden bis heute im Allgemeinen diejenigen Kosten, die durch den Leitungsbau in seiner Umgebung verursacht werden und von der Allgemeinheit in Form von
Verkehrsbehinderungen, Lärmbelästigungen und Umweltverschmutzung stillschweigend
ohne Aussicht auf Erstattung getragen werden. Insofern ist es kaum möglich, die grabenlosen und offenen Verfahren finanziell fair miteinander zu vergleichen, weil die von der
Allgemeinheit getragenen „sozialen“ Kosten zwar durchaus bezifferbar sind, jedoch bei
der Auftragsvergabe nicht berücksichtigt werden.
Wenn allerdings die äußeren Randbedingungen den Einbau einer Rohrleitung im offenen
Graben bautechnisch erschweren, dann haben die grabenlosen Verfahren zunehmend
bessere Chancen. Die Fülle von heute zu hoher Reife entwickelten Verfahrensvarianten
erlaubt es, für jedes Projekt das geeignete und wirtschaftliche Verfahren auszuwählen.
100
Wirtschaftliche Betrachtung der grabenlosen Verfahren
Das Sicherheitsbedürfnis des Betreibers eines Trinkwassernetzes spiegelt sich im DVGWHinweis W 409 „Auswirkungen von Bauverfahren und Bauweise auf die Wirtschaftlichkeit von Betrieb und Instandhaltung (operative Netzkosten) der Wasserverteilungsanlagen“ [10.2] wieder. Aus betrieblicher Sicht bietet der Rohrleitungsbau im offenen Graben
deshalb Vorteile, weil hierfür umfangreiche und gesicherte Erfahrungen vorliegen:
Vorhandene Leitungsbestände sind sichtbar, vorgegebene Mindestabstände können
gezielt eingehalten werden.
Die Rohrleitung kann unter „Sichtkontrolle“ eingebaut, druckgeprüft und eingemessen
werden.
Nachteilige Einwirkungen auf das neue Rohr (z. B. durch Steine) können nahezu
ausgeschlossen werden.
Alle Rohrverbindungen können vor der Wiederverfüllung überprüft werden.
Hydranten oder Anschlussleitungen können jederzeit nachträglich eingebaut
werden.
Bei Rohrschäden kann entsprechend dem Stand der Technik Leckortung ohne
Einschränkung vorgenommen werden.
Geplante Vorgaben zu Hoch- und Tiefpunkten sowie zu seitlichen Abständen können
ohne weiteres baulich umgesetzt werden.
Schäden an Anlagen Dritter sind weitestgehend ausgeschlossen.
Für die grabenlosen Verfahren macht W 409 hingegen den Vorbehalt, dass aufgrund der
unvollständigen Inaugenscheinnahme der erneuerten oder sanierten Rohrleitung ein erhöhter Aufwand für Bauüberwachung und Qualitätskontrolle geleistet werden muss.
Trotzdem setzt sich allmählich die Erfahrung durch, dass grabenlose Einbau- und Erneuerungsverfahren generell wirtschaftlicher sein können als die konventionellen offenen
Verfahren, wenn sich der regionale Wettbewerb um die angefragten Leitungsbauprojekte darauf einstellt. So wird z. B. von einem regionalen Gas- und Wasserversorgungsunternehmen ein Vergleich zwischen offener und geschlossener Bauweise entsprechend
Tabelle 10.1 veröffentlicht.
101
Wirtschaftliche Betrachtung der grabenlosen Verfahren
Konventionelle Bauweise
Geschlossene Bauweise
Leitungslänge
100%
100%
Oberfläche Tiefbau
100%
15%
Bauzeit
100%
30%
Kosten
100%
50 - 70%
Nutzungsdauer
100%
70 - 100%
20%
80%
Ressourcenschonung
Lärm, Umwelt, Beeinträchtigung
100%
Ideeller Gewinn
Tabelle 10.1 globaler Vergleich der offenen mit der geschlossenen Bauweise [10.1]
Ein überschlägiger Vergleich der Kosten von geschlossenen Erneuerungsverfahren mit
denen der offenen Bauweise zeigt ebenfalls deutliche Einsparpotenziale der geschlossenen Verfahren auf (Tabelle 9.2).
Offene
Bauweise
100%
Geschlossene Bauweise
Bersten
Raketenvortrieb
Press-Ziehverfahren
70%
70%
80%
Relining
Mit Ringraum
Ohne
Ringraum
Schlauch
60%
70%
60%
Tabelle 10.2: grober Kostenvergleich der Bauverfahren [10.1]
Ein größeres in Friedrichshafen ausgeführtes Projekt einer Kanalerneuerung durch Berstlining beziffert die Kostenreduzierung gegenüber der konventionellen Ausführung mit
34 Prozent und bestätigt somit die in [10.1] gemachten Angaben [10.3].
Eine nennweitengleiche Auswechslung von 800 Meter duktiler Gussrohre DN 400 durch
das statische Berstlining zeigte eine Kostenersparnis von 22 Prozent [10.4].
Die geschlossenen Verfahren kommen dann an ihre wirtschaftlichen Grenzen, wenn die
Dichte der Hausanschlüsse ein gewisses Maß überschreitet, weil dann der Aufwand für
Tiefbau und Oberflächenwiederherstellung überproportional anwächst [10.5].
Zur Sicherung der Ausführungsqualität grabenlos eingebauter oder erneuerter Trinkwasserleitungen hat der DVGW in den letzten Jahren mit der Reihe GW 321 ff. ein umfangreiches Technisches Regelwerk erarbeitet, das genau diesem Bedürfnis Rechnung trägt. Für
102
Wirtschaftliche Betrachtung der grabenlosen Verfahren
die gängigen grabenlosen Einbau- und Erneuerungsverfahren sind die qualitätsrelevanten
Parameter beschrieben und mit Grenzwerten und Messvorschriften festgelegt worden.
Der DVGW-Hinweis W 409 unterstreicht den überragenden Einfluss, den die Wahl des
Rohrsystems im Zusammenhang mit der Wahl des Bauverfahrens ausübt.
Die Schwerpunkte für die Wahl des Rohrsystems werden wie folgt genannt:
1.Bettungs- und Nutzungsbedingungen (z. B. Diffusionsverhalten, Leistungsreserven)
2.Funktionalität der Korrosionsschutzsysteme und Verbindungstechnik
3.vorliegende positive Erfahrungen mit bestimmten Systemen
4.angemessene Verfügbarkeit (Lieferfristen, Lagerhaltung, Systemkontinuität)
Im Folgenden soll das System aus duktilen Gussrohren mit BLS®-Verbindung und Zementmörtelumhüllung auf die Erfüllung dieser vier Hauptanforderungen näher untersucht werden.
Zu 1.:
Die Empfindlichkeit gegenüber Bettungsfehlern ist bei Rohren aus duktilem Gusseisen erfahrungsgemäß am geringsten. Der Nachteil der geschlossenen Bauverfahren, ihre nicht
mögliche Kontrolle der Rohrbettung, spielt bei diesem Rohrtyp die geringste Rolle, was
nicht zuletzt durch die hervorragenden Ergebnisse der DVGW-Schadensstatistik Wasser
[10.6] belegt wird. Das Diffusionsverhalten duktiler Guss-Rohrsysteme überlässt ihnen
in kontaminierten Böden den Vorzug vor den Kunststoffrohren [10.7]. Aufgrund ihres
hohen Arbeitsvermögens besitzen Rohre aus duktilem Gusseisen die größten Leistungsreserven, sowohl hinsichtlich statischer und dynamischer Lasten aus Innendruck oder
Erdüberdeckung als auch hinsichtlich der zulässigen Zugkräfte (siehe Kapitel 2).
Zu 2.:
Für die grabenlosen Einbauverfahren mit ihren unbekannten und nicht kontrollierbaren
Bettungs- und Auflagerungsbedingungen werden Rohre aus duktilem Gusseisen grundsätzlich mit der Zementmörtelumhüllung nach DIN EN 15 542 eingesetzt. Auf eine Zinkauflage von 200 g/m² wird dabei eine mindestens fünf Millimeter dicke Auflage aus
kunststoffmodifiziertem Zementmörtel mit einer Netzbandagierung aufgebracht. Diese Umhüllung ist mechanisch extrem belastbar und gegen Riefenbildung durch spitze
Scherben beim Berstlining oder Steine beim Horizontalspülbohren beständig. Für den
unwahrscheinlichen Fall einer Beschädigung dieser Schicht steht der aktive Schutz der
Zinkauflage mit einer Fernwirkungsreichweite bis zu 20 Millimeter zur Verfügung.
Die Verbindungstechnik mit der längskraftschlüssigen BLS®-Steckmuffen-Verbindung ist
der am weitesten reichende Vorteil duktiler Gussrohre.
103
Wirtschaftliche Betrachtung der grabenlosen Verfahren
Dies rührt zum ersten von der höchsten zulässigen Zugkraft aller in der Wasserversorgung eingesetzten Rohrwerkstoffe her (Kapitel 2, Bild 2.19), was sich positiv auf
erforderliche Teilstreckenlängen auswirkt. Zum zweiten ist jedoch die kurze Montagezeit für die BLS®-Verbindung die wichtigste Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit.
Die Einzelrohrmontage ermöglicht kurze Baugruben, punktförmige Baustellen und
Einbaugeschwindigkeiten, die durch den Wechsel des Bohr- und Zuggestänges auf der
Maschinenseite bestimmt werden. Unmittelbar nach der kurzen Montage der Verbindung stehen die zulässigen Zugkräfte ohne Abkühlzeit und ohne temperaturbedingte
Abminderung in vollen Umfang zur Verfügung. Diese Faktoren sind der Schlüssel zum
wirtschaftlichen Erfolg bei der Anwendung duktiler Gussrohre mit den grabenlosen
Einbau- und Erneuerungsverfahren.
Zu 3.:
Gusseisen ist der älteste Werkstoff industriell hergestellter Wasserleitungsrohre. Etwa
die Hälfte des liegenden Wasserversorgungsnetzes besteht aus Rohren dieser Werkstoffgruppe. Die Beständigkeit duktiler Gussrohre und ihre Langlebigkeit sind die Basis
für ausgezeichnete Praxiserfahrungen, wie sie auch in jüngster Zeit wieder bekräftigt
werden konnten [10.7 und 10.8].
Zu 4.:
Buderus Giesserei Wetzlar GmbH ist ein bedeutender Hersteller innerhalb der deutschen Gussrohrindustrie und hat sich gerade in jüngster Zeit mit seinen Technischen
Entwicklungen für die grabenlosen Einbauverfahren als Vorreiter profiliert, ohne dabei
seine Verbundenheit mit den traditionellen Bauweisen aus dem Blick zu verlieren. Für
Buderus Giesserei Wetzlar GmbH sind Liefertreue und Systemkontinuität schon immer
höchstes Gebot einer kundenorientierten Geschäftsstrategie gewesen, die auch in Zukunft zum Erfolg der Firmengruppe beitragen wird.
104
Literaturnachweise
10.1 Literaturnachweise
[10.1]
Steinhauser, P.: Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, Betrachtungen bei der
grabenlosen Erneuerung. Vortragsskript des Seminars NO DIG-Grabenlose
Erneuerung bei alter, schadhafter Kanalisation, Technische Akademie
Hannover, 18. 01.2007
[10.2]
DVGW-Hinweis W 409: Auswirkungen von Bauverfahren und Bauweise auf
die Wirtschaftlichkeit von Betrieb und Instandhaltung (operative Netzkosten)
der Wasserverteilungsanlagen, Jan. 2007
[10.3]
Sommer, J.: NODIG-WALKING-Friedrichshafen
Markus Mendek von der Stadtentwässerung Friedrichshafen erhält Goldenen
Kanaldeckel 2005 für Erneuerung im Berstlining-Verfahren
[10.4]
Levacher, R.: Erneuerung einer Verbindungsleitung DN 400 zwischen zwei
Wasserwerken im Berstlining- und Spülbohrverfahren
GUSSROHRTECHNIK 40 (2006), S. 17
[10.5]
Emmerich Peter, Schmidt Rainer: Erneuerung einer Ortsnetzleitung im
Berstlining-Verfahren
GUSSROHRTECHNIK 39 (2005), S. 16
[10.6]
DVGW Wasser-Information Nr. 64: DVGW-Schadenstatistik Wasser Auswertungen für die Erhebungsjahre 1997-1999
[10.7]
Hannemann, B. und Rau, L.: Duktile Gussrohre aktuell wie eh und je
GUSSROHRTECHNIK 41 (2007), S. 56
[10.8]
Barthel, P.: Moderne Wasserversorgung – natürlich mit Gussrohren!
GUSSROHRTECHNIK 41 (2007), S. 52
105
Technische Datenblätter
11.Technische Datenblätter
Muffendruckrohre mit BLS®-Steckmuffen-Verbindung
nach DIN EN 545/598
Innen: Zementmörtel-Auskleidung (ZMA)
Außen: Zementmörtel-Umhüllung (ZMU)
Baulänge = 6 m
DN
[bar]
Maße [mm]
Ø d1
PFA 1)
ZMA
s
Masse [kg] ≈
ZMU
pro 6 mRohr
ein Rohr2)
Baulänge
6m
803)
98
4
110
19,5
1003)
118
4
100
24
113,6
92,2
100
28
139,7
75
33
166,1
125
144
4
150
170
4
200
222
4
63
43
228,5
250
274
5
44
52
304,2
300
326
5
40
63
386,1
400
429
5
30
82
589,6
500
523
5
30
101
807,5
600
635
5
32
121
1037
700
738
6
25
140
1344
800
842
6
16/25
3)
160
1654
900
945
6
16/253)
179
2005
1000
1048
6
10/25
199
2382
3)
PFA: zulässiger Bauteilbetriebsdruck in bar, DN 80 - DN 250 inkl. Hochdruckriegel, höhere Drücke auf Anfrage
2)
inkl. ZM-Auskleidung und Schubsicherungskammer, Wanddickenklasse K 9
3)
Wanddickenklasse K 10
1)
106
Technische Datenblätter
BLS®-Steckmuffen-Verbindung
DN 80 bis DN 500
Sicherungskammer
Schweißraupe
Riegel links
TYTON® -Dichtung
Muffe
Sicherung
Riegel rechts
Maße [mm]
DN
Ø d1
Ø D1)
t
PFA 2)*
mögliche
Abwinkelung 3)
Anzahl
der Riegel
Riegelgarnitur
[kg]
80**
98
156
127
110
5°
3
0,70
100**
118
182
135
100
5°
3
0,83
125
144
206
143
100
5°
3
1,13
150
170
239
150
75
5°
3
1,36
200
222
293
160
63
4°
3
1,94
250
274
357
165
44
4°
3
2,70
300
326
410
170
40
4°
4
2,70
400
429
521
190
30
3°
4
4,40
500
523
636
200
30
3°
4
5,50
Richtwert
PFA: zulässiger Bauteilbetriebsdruck in bar, bis DN 250 inkl. Hochdruckriegel
3)
bei Nennmaß
*)
Berechnungsgrundlage Wanddickenklasse K 9, höhere Drücke auf Anfrage
**)
Wanddickenklasse K 10
1)
2)
107
Technische Datenblätter
BLS®-Steckmuffen-Verbindung
DN 600 bis DN 1000
Sicherungskammer
Schweißraupe
VerriegelungsSegment
Muffe
Maße [mm]
DN
Ø d1
Ø D1)
t
TYTON® -Dichtung
PFA
2)
mögliche
Abwinkelung
Anzahl der
Verriegelungssegmente
Verriegelungssegmente
[kg]
600
635
732
175
32
2°
9
9
700
738
849
197
25
1,5°
10
11
800
842
960
209
16/253)
1,5°
10
14
900
945
1073
221
16/253)
1,5°
13
13
1000
1048
1188
233
10/25
1,5°
14
16
3)
Richtwert
PFA: zulässiger Bauteilbetriebsdruck in bar Berechnungsgrundlage Wanddickenklasse K 9,
höhere Drücke auf Anfrage
3)
Wanddickenklasse K 10
Hinweis: Die Verriegelungssegmente sind mit Spannband zu fixieren! Siehe Einbauanleitung.
1)
2)
108
Technische Datenblätter
109
Einbauanleitungen
12.Einbauanleitungen
12.1 Allgemeines
Geltungsbereich
Diese Einbauanleitung gilt für Rohre und Formstücke aus duktilem Gusseisen mit längskraftschlüssiger BLS®-Steckmuffen-Verbindung DN 80 - DN 500.
Gegebenenfalls ist die Einbauanleitung für Rohre mit Zementmörtel-Umhüllung (ZMU)
zu beachten.
Bei sehr hohen Innendrücken (z.B. Beschneiungsanlagen) und grabenlosen Einbauverfahren (z.B. Press-Zieh-, Raketenpflug-Verfahren oder Horizontal-Bohrtechnik) ist zusätzlich ein Hochdruckriegel zu verwenden. (siehe Punkt Hochdruckriegel)
Die Zahl der zu sichernden Verbindungen ist bei erdverlegten Leitungen gemäß DVGWArbeitsblatt GW 368 festzulegen.
Zulässige Zugkräfte für grabenlose Einbauverfahren sind in den DVGW-Arbeitsblättern
GW 320-1, GW 321, 322-1, 322-2, 323 und GW 324 festgelegt, bzw. siehe Kapitel 2,
Seite 20.
Bündelung, Transport und Lagerung
Rohre bis DN 350 werden gebündelt geliefert.
DN
80
100
125
150
200
250
300
350
Rohr
je
Bund
15
15
10
6
6
4
4
4
Um Beschädigungen an der Rohrumhüllung sowie Verschmutzung der Rohre zu vermeiden, sind sowohl beim Zwischenlagern als auch beim Auslegen der Rohre an der
Trasse Unterlag- bzw. Zwischenhölzer zu verwenden.
Das Entfernen der Stahlbänder an Rohrbündeln darf nur mit einer Blechschere oder
einem Seitenschneider erfolgen. Meißel, Brechstange oder gar Pickel beschädigen den
Rohraußenschutz.
110
Allgemeines
Die Rohre sollen:
• nicht stoßartig abgesetzt werden,
• nicht vom Fahrzeug abgeworfen werden,
• nicht geschleift und nicht über längere Strecken gerollt werden.
Für das Be- und Entladen von Rohren sind Gurte zu verwenden. Sofern einzelne Rohre
mit Kranhaken abgeladen werden, muss dies mit breiten und abgepolsterten Haken,
die an den Kopfenden eingehängt werden, geschehen, da sonst die örtliche Pressung in
der Zementmörtelschicht zu groß wird. Besonders bei größeren Rohren muss ein der
Rohrform angepasster Schuh zum Schutz der Zementmörtel-Auskleidung vor Beschädigung unter den Kranhaken gesetzt werden.
Werden duktile Gussrohre im Stapel gelagert, so sind sie auf Holzbalken von mindestens 10 Zentimeter Breite, ca. 1,5 Meter von den Rohrenden entfernt, abzusetzen.
Beschädigungen des Innen- und Außenschutzes sind sofort und sorgfältig auszubessern.
Maximal zulässige Stapelhöhe
DN
Lagen
80 - 150
15
200 - 300
10
350 - 600
4
700 -1000
2
Stapelhöhen über 3 Meter sind aus Gründen der Unfallverhütung zu vermeiden.
111
Einbauanleitungen
Rohrverschlüsse
Rohre nach DIN EN 545 mit ZM-Auskleidung werden mit Rohrverschlüssen geliefert,
die ein Verschmutzen des Rohrinneren verhindern sollen. Die Verschlüsse sind erst unmittelbar vor der Rohrmontage zu entfernen.
Behandlung der Dichtungen auf der Baustelle
Um die Betriebssicherheit der Rohrleitung sicherzustellen, ist es erforderlich, nur den
Gütevorschriften entsprechende Dichtungen, die vom Gussrohrhersteller mitgeliefert
werden, einzubauen.
Die Dichtungen sind kühl, trocken und unverformt zu lagern. Sie sind vor direkter Sonneneinstrahlung zu schützen. Es ist darauf zu achten, dass sie nicht beschädigt werden
und nicht verschmutzen.
Die Dichtungen erfahren bei Temperaturen unter 0° C eine gewisse Härtezunahme. Bei
Außentemperaturen unter 0° C sind die Ringe daher zur Erleichterung der Montage bei
einer Temperatur von über 10° C zu lagern.
Die Dichtungen sind erst unmittelbar vor Montage der Lagerstelle zu entnehmen.
Rohrgraben und Rohrbettung
Der Rohrgraben ist entsprechend den bestehenden technischen Vorschriften
anzulegen.
Zu beachten sind u.a.: DIN EN 805, DIN EN 1610, DIN 18 300, DIN 4124, DIN 50 929
Teil 3, DIN 30 375 Teil 2, DVGW Arbeitsblätter W 400-2 bzw. GW 9 ATV DVGWArbeitsblatt 139 und das Merkblatt für das Verfüllen von Leitungsgräben.
Einbau
Der Einbau der Rohre und Formstücke ist entsprechend unseren Einbauanleitungen
vorzunehmen. Ist der anstehende Boden aggressiv (siehe hierzu DIN 50 929, Teil 3 und
DVGW-Arbeitsblatt GW 9), sollte eine einwandfreie Sandumhüllung eingebracht werden.
Beim Einbau in stark aggressiven Böden empfehlen wir Rohre mit Zementmörtel-Umhüllung (ZMU) nach DIN EN 15 542.
Die Rohrumhüllungen sind entsprechend den Einsatzbereichen nach DIN 30 675-2 festzulegen.
112
BLS® DN 80 - DN 500
Verfüllen des Rohrgrabens
Der Rohrgraben im Straßenkörper ist entsprechend dem „Merkblatt für das Verfüllen
von Leitungsgräben“ der Forschungsgesellschaft für das Straßen- und Verkehrswesen
e.V. (FGSV) in Köln, sowie die „Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau“ (ZTV E – StB 94), auszuführen.
Druckprüfung
Für die Durchführung von Druckprüfungen von Wasserleitungen ist die DIN EN 805
bzw. das DVGW Arbeitsblatt W 400-2 maßgebend.
Abwasserleitungen sind gemäß DIN EN 1610 bzw. ATV-DVWK-Arbeitsblatt A 139 zu
prüfen.
Sicherungskammer
12.2 Einbauanleitungen
BLS® DN 80 - DN 500
Schweißraupe
TYTON®-Dichtung
Riegel links
Muffe
Aufbau der Verbindung
DN 80 - DN 500
Sicherung
Reinigen
Einsteckende
Riegel rechts
Die mit Pfeil gekennzeichneten Flächen
an Dichtungssitz, Haltenut, Sicherungskammer und die Riegel sind zu reinigen
und eventuelle Anstrichhäufungen zu entfernen.
Zum Reinigen der Haltenut einen Kratzer,
z.B. einen umgebogenen Schraubendreher, verwenden.
Einsteckende reinigen.
113
Einbauanleitungen
Nur die gerastert gekennzeichnete Dichtfläche mit dem vom Rohrhersteller mitgelieferten Gleitmittel sorgfältig und dünn
bestreichen.
Zusammenbau der Verbindung
Einlegen der TYTON®-Dichtung
TYTON®-Dichtung reinigen und herzförmig zusammendrücken.
TYTON®-Dichtung so in die Muffe einsetzen, dass die äußere Hartgummikralle in
die Haltenut der Muffe eingreift.
Anschließend die Schlaufe glattdrücken.
Macht das Glattdrücken der Schlaufe
Schwierigkeiten, dann an der gegenüberliegenden Seite eine zweite Schlaufe ziehen. Diese beiden kleinen Schlaufen lassen
sich dann ohne Mühe glattdrücken.
114
BLS® DN 80 - DN 500
Die TYTON®-Dichtung darf mit der inneren Hartgummikante nicht über den Zentrierbund herausragen.
richtig
falsch
Auf die TYTON®-Dichtung eine dünne Schicht Gleitmittel auftragen.
Einsteckende – besonders an der Anfasung – dünn mit Gleitmittel bestreichen
und dann soweit in die Muffe einführen,
bis es an der TYTON®-Dichtung zentrisch
anliegt. Die Achsen des liegenden und des
einzuziehenden Rohres oder Formstückes
müssen eine gerade Linie bilden.
Lage der Muffenfenster im Rohrgraben
DN 80 bis DN 250
DN 300 bis DN 500
Zum Einlegen der Riegel bzw. Verschrauben des Klemmringes empfiehlt sich die Lage
der Muffenfenster wie abgebildet.
Bei den Formstücken ergibt sich deren Lage auf Grund der Einbausituation.
115
Einbauanleitungen
Einsteckende mit Schweißraupe
Das gereinigte Einsteckende – besonders an der Anfasung – dünn mit Gleitmittel bestreichen und dann bis zum Muffengrund (Anschlag) einziehen oder einschieben. Die Rohre
dürfen beim Einziehen und Einlegen der Riegel nicht abgewinkelt sein.
1) Riegel „rechts“ (1) in das Muffenfenster einlegen und nach rechts bis zum Anschlag
verschieben.
2.) Riegel „links“ (2) in das Muffenfenster einlegen und nach links bis zum Anschlag verschieben.
3.) Sicherung (3) in das Muffenfenster hineindrücken.
Ab DN 300 sind die Schritte 1 bis 3 zwei mal auszuführen, da hier 2x2 Riegel und zwei
Sicherungen eingesetzt werden.
Hebevorrichtung erst
entfernen wenn die
Verbindung hergestellt ist
Für grabenlose Einbauverfahren ist in
DN 80 - DN 250 grundsätzlich ein Hochdruckriegel zu verwenden (Vgl. S. 114)
Einsteckende ohne Schweißraupe
(nicht für den grabenlosen Einbau geeignet!)
3
1
2
1.) Einlegen des geteilten Klemmringes. Die zwei Klemmringhälften werden zuerst getrennt in die Schubsicherungskammer eingelegt und mit den zwei Schrauben lose
verbunden.
2.) Einstecktiefe (Muffentiefe) am Spitzende markieren.
3.) Einziehen des Einsteckendes. Das gereinigte Einsteckende – besonders an der Anfasung – dünn mit Gleitmittel bestreichen und dann bis zum Muffengrund
(Anschlag) einziehen oder einschieben. Die Rohre dürfen beim Einziehen
nicht abgewinkelt sein. Die vorher
aufgebrachte Markierung auf dem Einsteckende sollte nach dem Einziehen
nahezu deckungsgleich mit der Muffenstirn sein.
4.) Den Klemmring so weit wie möglich in Richtung Muffenstirn ziehen und anschließend die Schrauben mit mind. 50 Nm festziehen!
116
BLS® DN 80 - DN 500
Einbau von Klemmringverbindungen
Beim Einbau von Klemmringen sollte darauf geachtet werden, dass diese nicht in Muffenbögen, EN-Stücken o.a. eingebaut werden!
Das geschnittene Passrohr mit zwei glatten Enden wird dabei zum Einbau um 180° gedreht, so dass das Ende mit Schweißraupe in der Muffe des Krümmers eingebaut wird.
Vor dem Einbau des verbliebenen Kurzrohres mit Muffe wird ein ungeschnittenes Rohr
verlegt, in dessen Muffe dann erst das Spitzende ohne Schweißraupe verwendet wird.
werkseitige
Schweißraupe
Baustellenschnitt
Klemmringverbindung
(ohne Schweißraupe)
ungeschnittenes Rohr
mit Schweißraupe
Verlegerichtung
Riegelverbindung
(mit Schweißraupe)
Klemmringverbindung
(ohne Schweißraupe)
Riegelverbindung
(mit Schweißraupe)
Hinweis beim Einbau von Klemmringen
Vor dem Einsatz in Düker- und Brückenleitungen, sowie vor dem Einbau in Steilhängen, Schutzrohren oder Kollektoren sollte unsere Anwendungstechnik angesprochen
werden. Der Einbau von Klemmringen ist hier und bei grabenlosen Einbauverfahren
zu vermeiden. Erforderliche Passrohre sollten mit Schweißraupen versehen werden.
(siehe Punkt „Nachträgliches Aufbringen von Schweißraupen“)
117
Einbauanleitungen
Verriegeln
Das Rohr bis zur Anlage der Riegel bzw. des Klemmrings in der Sicherungskammer aus
der Muffe herausziehen bzw. herausdrücken, z.B. mit einem Montagegerät.
Jetzt ist die Verbindung längskraftschlüssig.
Abwinkeln
Nach Fertigstellung der Verbindung können Rohre bei Nennmaß wie folgt abgewinkelt
werden:
DN 80 bis DN 150 – 5°
DN200 bis DN 300 – 4°
DN400 undDN 500 – 3°
1° Abwinkelung ergibt auf eine Rohrlänge von 6 Meter ca. 10 Zentimeter Abweichung
von der Achse des zuvor eingebauten Rohres oder Formstückes; z.B. bei 3° = 30 Zentimeter.
118
BLS® DN 80 - DN 500
Montagehinweis
Es ist zu beachten, dass in Abhängigkeit vom Innendruck und von den Verbindungstoleranzen Reckungen bis etwa acht Millimeter je Verbindung auftreten können.
Um dem Reckweg der Leitung bei der Druckaufgabe Rechnung zu tragen, werden die
Verbindungen an den Bogen mit der max. zulässigen Abwinkelung negativ eingestellt.
Lage nach Reckung
45°
Lage nach Einbau
Kürzen von Rohren
Auf Schnittfähigkeit der Rohre ist zu achten. Bis einschl. DN 300 ist jedes Rohr bis
ein Meter vor der Muffe schnittfähig. Ab
DN 400 sind schnittfähige Rohre gesondert durch einen weißen Längsstrich bzw.
durch den Aufdruck „SR“ auf der Muffenstirn gekennzeichnet.
1m
Werkzeuge
Zum Trennen von duktilen Gussrohren eignen sich am besten Trennschleifgeräte mit
verschiedenen Antriebsarten, wie z.B. Pressluft-, Elektro- oder Benzinmotoren.
Als Trennscheibe empfehlen wir Scheiben vom Typ C 24 RT Spezial aus Siliziumcarbid.
Dies sind Trennscheiben für Stein, die sich in der Praxis zum Trennen von duktilem Gussrohren bewährt haben.
Beim Trennen der ZM-ausgekleideten oder ZM-umhüllten Rohre sind Schutzbrille und
Atemschutz zu tragen.
119
Einbauanleitungen
Anfallende Späne sind sorgfältig aus dem Rohrinneren zu entfernen.
Kantholz
Bei Rohren größerer Nennweite kann
es vorkommen, dass nach dem Kürzen
die neu entstandenen Einsteckenden etwas oval sind. Gegebenenfalls sind solche Einsteckenden mit geeigneten, innen
oder außen angesetzten Vorrichtungen
z.B. hydraulische Pressen oder Schellen
zu runden. Die Vorrichtung ist erst nach
dem Fertigstellen der Verbindung zu entfernen.
Kantholz
Bearbeiten von Schnittflächen
Auf der Baustelle gekürzte Rohre müssen an den Schnittflächen entsprechend dem Originaleinsteckende angefast werden.
Die Anfasung muss gemäß folgender Skizzen ausgeführt werden.
DN 80 - DN 600
DN 700 - DN 1000
10-12
20-22
5-6
3-4
leicht gerundet
leicht gerundet
Die blanke Metallfläche wird mit Bitumenlack bzw. einem dem Außenschutz des Rohres
entsprechenden Lack nachgestrichen. Dafür eignet sich eine schnelltrocknende Deckbeschichtung, die den Anforderungen des Lebensmittelgesetzes entspricht.
Zur schnelleren Trocknung empfiehlt es sich, vorher die Rohrenden und anschließend
den Anstrich mit einer Gasflamme zu behandeln.
120
BLS® DN 80 - DN 500
Nachträgliches Aufbringen von Schweißraupen
Müssen Rohre auf der Baustelle gekürzt werden, so ist die für BLS®-Steckmuffen-Verbindung erforderliche Schweißraupe mit einer vom Hersteller vorgeschriebenen Elektrode aufzubringen. Ausführung der Schweißarbeiten nach Merkblatt DVS 1502.
Abstand vom Einsteckende und Raupengröße sind gemäß nachstehender Tabelle einzuhalten.
Elektrodentyp: z.B. Castolin 7330-D.
DN
80
100
125
150
200
250
300
400
500
a
86±4
91±4
96±4
101±4
106±4
106±4
106±4
115±5
120±5
9±2
10±2
10±2
b
8±2
8±2
8±2
8±2
9±2
c
5 +0,5
-1
5 +0,5
-1
5 +0,5
-1
5 +0,5
-1
5,5 +0,5
-1
9±2
+0,5
5,5 -1
5,5 +0,5
-1
6 +0,5
-1
6 +0,5
-1
a
Um eine gute und gleichmäßige Ausführung Kupferklemmring
b
der Schweißraupe zu gewährleisten, muss
c
zum Aufbringen der Schweißraupe ein Kupferklemmring im vorgesehenen Abstand
(siehe Tabelle) auf dem Einsteckende befestigt werden.
Die Schweißzone muss metallisch blank
sein. Verunreinigungen bzw. Zinküberzüge
müssen durch Feilen oder Schleifen entfernt werden.
Nach dem Entfernen des Kupferklemmringes ist die Schnittkante am Einsteckende gemäß
ursprünglicher Ausführung herzustellen und diese, als auch der Schweißraupenbereich
zu reinigen. Diese Bereiche sind abschließend mit dem entsprechenden Schutzüberzug
zu versehen.
Demontage
Das Rohr axial bis zum Anschlag in die Muffe einschieben. Sicherung aus Muffenfenster
herausnehmen. Riegel verschieben und aus dem Muffenfenster entfernen. Falls vorhanden, Hochdruckriegel mit einem flachen Gegenstand (z.B. Schraubendreher) aus der
Sohle heraus zum Muffenfenster schieben und entnehmen.
121
Einbauanleitungen
Demontage von Klemmringverbindungen
Das Rohr axial bis zum Anschlag in die Muffe einschieben.
Nach dem Entfernen der Klemmschrauben sind die Klemmringhälften durch Hammerschläge zu lockern. Während der Demontage ist auf die lose Lage der Klemmringhälften
zu achten (falls erforderlich Vorgang während des Ausziehens des Einsteckende wiederholen). Durch das Einspannen eines Vierkanteisens zwischen den Spannlaschen kann
ebenfalls das Verklemmen am Einsteckende bei der Demontage verhindert werden.
Keinesfalls Hammerschläge auf Muffe oder Rohrschaft!
Hochdruckriegel
Bei sehr hohen Innendrücken (z.B. Beschneiungsanlagen, Turbinenleitungen) und grabenlosen Einbauverfahren (z.B. Press-Zieh-, Raketenpflug-Verfahren oder Horizontal-Bohrtechnik) ist zusätzlich ein Hochdruckriegel zu verwenden.
Der Hochdruckriegel wird vor dem Einsetzen des linken und rechten Riegels durch das
Muffenfenster in die Sicherungskammer eingelegt und in der Sohle positioniert. Nun können die Riegel eingelegt werden, so dass der Hochdruckriegel zwischen deren glatten Enden liegt. Anschließend werden, wie üblich, die Riegel mit der Sicherung fixiert.
In der Abbildung unten ist eine komplett montierte BLS®-Muffe inkl. Hochdruckriegel dargestellt.
Der Hochdruckriegel wird für Nennweiten DN 80 bis DN 250 eingesetzt
Sicherung
Riegel rechts
Riegel links
Hochdruckriegel
122
BLS® DN 600 - DN 1000
12.2 Einbauanleitung BLS® DN 600 - DN 1000
Geltungsbereich
Diese Einbauanleitung gilt für Rohre und
Formstücke aus duktilem Gusseisen mit
längskraftschlüssiger BLS®-SteckmuffenVerbindung.
Gegebenenfalls ist die Einbauanleitung
für Rohre mit Zementmörtel-Umhüllung
(ZMU) zu beachten.
Die Zahl der zu sichernden Verbindungen ist bei erdverlegten Leitungen gemäß DVGWArbeitsblatt GW 368 festzulegen.
Zulässige Zugkräfte sind in den DVGW-Arbeitsblättern GW 321, 322-1, 323 und 324
(Entwurf) festgelegt, bzw. siehe Kapitel 2, Seite 20, Tabelle 2.1.
Aufbau der Verbindung DN 600 - DN 1000
Sicherungskammer
Schweißraupe
TYTON® -Dichtung
Verriegelungssegment
Muffenfenster
Muffe
X
Ansicht X
Einsteckende
Spannband
Anzahl der Verriegelungssegmente je Verbindung
DN
600
700
800
900
1000
n
9
10
10
13
14
123
Einbauanleitungen
Reinigen
Die mit Pfeil gekennzeichneten Flächen an Dichtungssitz, Haltenut, Sicherungskammer
und die Verriegelungssegmente sind zu reinigen und eventuelle Anstrichhäufungen zu
entfernen.
Zum Reinigen der Haltenut einen Kratzer, z.B. einen umgebogenen Schraubendreher,
verwenden.
Einsteckende reinigen.
Zusammenbau der Verbindung
Einlegen der TYTON®-Dichtung (Vgl. S. 106-107)
Das Fenster in der Muffenstirnseite muss grundsätzlich im Rohrscheitel liegen. Mit dem
Montagegerät ist das Rohr mit seinem Einsteckende bis zum Anschlag in die Muffe des
bereits eingebauten Rohres einzuschieben.
124
BLS® DN 600 - DN 1000
Einlegen der Verriegelungssegmente
Beim Einbau der Verriegelungssegmente darf die Verbindung nicht abgewinkelt sein.
Zunächst die Verriegelungssegmente durch die Muffenfenster einführen und im Wechsel links/rechts über den Rohrumfang verteilen.
Anschließend alle Segmente nach einer Seite so weit drehen, dass das letzte Segment
durch das Muffenfenster eingesetzt und in eine verriegelungssichere Position gebracht
werden kann.
Die Höcker des letzten Verriegelungssegmentes dürfen in dem Muffenfenster nur
geringfügig sichtbar sein. Bei eventuellem Klemmen von Segmenten sind diese durch
Bewegen des am Gurt hängenden Rohres und durch leichte Hammerschläge in ihre
vorgesehene Position zu bringen.
Keinesfalls Hammerschläge auf Muffe oder Rohrschaft!
Verriegeln
Alle Segmente nach außen bis zum Anschlag gegen die Schräge der Schubsicherungskammer zurückziehen. Anschließend
das Spannband wie dargestellt über den
Segmenten anbringen. Das Spannband
dabei nur so leicht spannen, dass sich die
Verriegelungssegmente noch verschieben
lassen. Die Verriegelungssegmente nun
ausrichten. Sie müssen vollflächig auf dem Rohrschaft anliegen und dürfen nicht überlappen. Anschließend das Spannband so fest spannen, dass die Verriegelungssegmente
fest über den ganzen Rohrumfang anliegen. Die Verriegelungssegmente lassen sich nun
nicht mehr verschieben. Das Rohr durch axialen Zug (z.B. mittels Verriegelungsschelle)
soweit aus der Verbindung ziehen, bis die Schweißraupe an den Segmenten zur Anlage
kommt.
Im nicht abgewinkeltem Zustand müssen die Längsabstände der Verriegelungssegmente
zur Muffenstirn annähernd gleich sein.
125
Einbauanleitungen
Sicherungskammer
Verriegelungssegment
Spannband
Schweißraupe
TYTON® -Dichtung
Muffe
Einsteckende
Benutzerinformationen für Spannband mit Ratsche
Spannen:
1.Spannband einführen
2.Auf die gewünschte Länge von
Hand durchziehen (vorspannen)
3.Durch Auf- und Abbewegen des
Spanngriffes das Spannband spannen
Lösen:
4.Durch Ziehen der Sperrklinke
und gleichzeitiges Umlegen des
Spanngriffes in 180°-Stellung
5.Spannband von Hand herausziehen
Allgemeine Verwendungshinweise
Das Spannband mit Ratsche darf nicht durch die Segmentecken negativ beeinflusst
werden. Geeignet für folgende Temperaturbereiche: PES -40° C bis 100°C / PA -40° C
bis 100° C / PP -40° C bis -80° C. Die Temperaturbereiche können sich in chemischer
Umgebung verändern (ggf. Hersteller oder Lieferant um Rat bitten).
Lagerung: In sauberer, trockener und gut belüfteter Umgebung, fern von Wärmequellen. Kontakt mit Chemikalien und Rauchgasen vermeiden. Nicht direkter Sonneneinstrahlung oder anderer ultravioletter Strahlung aussetzen. Spannbänder dürfen nicht
als Anschlagmittel verwendet werden! Spannbänder vor dem Einsatz auf Beschädigung
prüfen, niemals verwenden bei: beschädigtem Spannband, starkem Abrieb, Einriss,
Scheuerbruch, Bruch/Verformung oder starker Korrosion eines Verbindungs- oder
Spannelementes.
• Zulässige Zugkräfte (siehe Etikett) niemals überschreiten
• Bänder nicht verdrehen, knoten
126
BLS® DN 600 - DN 1000
Abwinkeln
Nach Fertigstellung der Verbindung können Rohre bei Nennmaß abgewinkelt werden:
DN600 – 2,0°
DN 700 – 1,5°
DN 800 – 1,5°
DN 900 – 1,5°
DN1000 – 1,5°
1° Abwinkelung ergibt auf eine Rohrlänge von sechs Meter ca. zehn Zentimeter Abweichung von der Achse des zuvor eingebauten Rohres; z.B. bei 3° = 30 Zentimeter.
Montagehinweis
Es ist zu beachten, dass durch Anpassung der Verriegelungssegmente in Abhängigkeit
vom Innendruck Reckungen bis etwa acht Millimeter je Verbindung auftreten können.
Um dem Reckweg der Leitung bei der Druckaufgabe Rechnung zu tragen, werden die
Verbindungen an den Bogen mit der max. zulässigen Abwinkelung negativ eingestellt.
Lage nach Reckung
45°
Lage nach Einbau
127
Einbauanleitungen
Kürzen von Rohren
Auf Schnittfähigkeit der Rohre ist zu achten. (Vgl. S. 111)
Schnittfähige Rohre sind durch einen weißen Längsstrich bzw. durch den Aufdruck „SR“
auf der Muffenstirn gekennzeichnet.
Müssen Rohre auf der Baustelle gekürzt werden, so ist die für BLS®-Steckmuffen-Verbindung erforderliche Schweißraupe mit einer vom Hersteller vorgeschriebenen Elektrode
aufzubringen. Ausführung der Schweißarbeiten nach Merkblatt DVS 1502.
Abstand vom Einsteckende und Raupengröße ist gemäß nachstehender Tabelle einzuhalten.
Elektrodentyp: z.B. Castolin 7330-D
DN
600
700
800
900
1000
a
117-20
135-20
144-20
150-20
160-20
b
8±1
8±1
8±1
8±1
8±1
c
6 +0,5
0
6+0,5
0
6+0,5
0
6+0,5
0
6+0,5
0
Kombination von Formstücken anderer Systeme mit BLS®
Bei der Kombination von Rohrenden mit
Formstückmuffen anderer Systeme ist unsere Anwendungstechnik anzusprechen.
Kupferklemmring
b
a
c
Um eine gute und gleichmäßige Ausführung der Schweißraupe zu gewährleisten, muss
zum Aufbringen der Schweißraupe ein Kupferklemmring im vorgesehenen Abstand
(siehe Tabelle) auf dem Einsteckende befestigt werden.
Die Schweißzone muss metallisch blank sein. Verunreinigungen bzw. Zinküberzüge
müssen durch Feilen oder Schleifen entfernt werden.
Nach dem Entfernen des Kupferklemmringes ist die Schnittkante am Einsteckende
gemäß ursprünglicher Ausführung herzustellen und diese, als auch der Schweißraupenbereich zu reinigen. Diese Bereiche sind abschließend mit dem entsprechenden
Schutz-überzug zu versehen.
128
BLS® Demontage
Demontage
Das Rohr axial bis zum Anschlag in die Muffe einschieben und Verriegelungssegmente
durch Muffenfenster herausnehmen.
Montagegeräte und Hilfsmittel
Für die Montage von Rohren und Formstücken sind folgende Montagegeräte und Hilfsmittel notwendig:
Montagegeräte
DN
80
100
125
80
100
125
150
200
250
300
350
400
500
600
700
800
900
1000
Rohre
Hebel
Montagegerät
Formstücke
MMA, MMB, MMR
und EU: Hebel
Muffenbogen: Montagegerät (z.B. Typ 1)
Typ 1
Typ 1
Typ 2 (ZMU)
Typ 2 + Bügel mit Kette von V 301
Kettenzuggerät
Kettenzuggerät
Hilfsmittel:
Handfeger, Putzwolle, Drahtbürste, Spachtel, Kratzer (z.B. umgebogener Schraubendreher), Pinsel, Gleitmittel, Taster
129
Einbauanleitungen
12.3 Einbauanleitung für Rohre aus duktilem Gusseisen mit ZementmörtelUmhüllung (ZMU)
Geltungsbereich
Diese Einbauanleitung gilt für den Einbau
von Rohren aus duktilem Gusseisen nach
DIN EN 545 mit Zementmörtel-Umhüllung (ZMU) nach DIN EN 15 542.
Zur Herstellung der Rohrverbindungen ist
die jeweils gültige Einbauanleitung zu beachten.
Im übrigen gelten die Richtlinien der DIN EN 805 und des DVGW-Arbeitsblattes
W 400-2 (für Wasserleitungen) bzw. der DIN EN 1610 und des ATV-DVWK A 139 (für
Abwasserleitungen)
Einbau
Der Einbau muss so erfolgen, dass die ZMU nicht beschädigt wird.
Zum Schutz der Muffenverbindungen stehen folgende Möglichkeiten zur Verfügung:
• ZM-Schutzmanschette,
• Schrumpfmaterial oder Schutzbänder (nach DIN 30 672),
• Mörtelbandage (z.B. Fa. Ergelit) für Sonderanwendungen.
ZM-Schutzmanschetten
ZM-Schutzmanschetten können für TYTON®- und BRS®-Steckmuffen-Verbindungen bis
DN 700 und BLS®-Steckmuffen-Verbindungen bis DN 600 eingesetzt werden.
Vor der Montage der Verbindung wird die Manschette umgestülpt und – mit dem größeren Durchmesser voran – auf das Einsteckende soweit aufgezogen, dass die ZMU ca.
100 Millimeter vorsteht.
Die Montage kann durch Gleitmittel auf der ZMU erleichtert werden.
Nach der Montage der Verbindung und Prüfen des Dichtungsitzes mit dem Taster wird
die Manschette umgeklappt, bis an die Muffenstirn herangezogen und über die Muffe
gestülpt. Sie liegt dann eng und fest an.
130
ZMU
Schrumpfmaterial und Schutzbänder
Alternativ zur ZM-Schutzmanschette
kann der Verbindungsbereich auch mit
Schrumpfmaterial oder Schutzbändern geschützt werden.
Das Schrumpfmaterial muss für die Abmessungen der jeweiligen Verbindung geeignet sein.
~ 100
Aufbringen der Schrumpfmuffe
Die Schrumpfmuffe ist vor dem Herstellen
der Verbindung über das Muffenende zu
ziehen.
Die zu umhüllende Oberfläche gemäß
DVGW-Merkblatt GW 15 vorbereiten,
d.h. den Bereich von Rost, Fett, Schmutz
und losen Partikeln befreien. Die Fläche
mit einer weich eingestellten Propangasflamme auf ca. 60° C vorwärmen und damit trocknen.
Danach wird die Schrumpfmuffe mittig
über die Verbindung gezogen und anschließend die Schutzeinlage auf der Innenseite
entfernt.
Mit einer weich eingestellten Propangasflamme wird die Schrumpfmuffe in
Höhe der Muffenstirn ringsherum solange
gleichmäßig erwärmt, bis der Schrumpfprozess einsetzt und sich die Muffenkontur abzeichnet. Dann wird unter gleichmäßiger Temperaturführung, wobei der
Brenner fächelnd in Umfangsrichtung geführt werden soll, zuerst der Muffenteil
aufgeschrumpft, dann von der Muffenstirn
ausgehend der Teil des Rohrschaftes.
131
Einbauanleitungen
Der Vorgang ist einwandfrei durchgeführt wenn:
• die Muffe vollständig auf die Rohrverbindung aufgeschrumpft ist,
• sie glatt, ohne Kaltstellen und Luftblasen anliegt, der Dichtungskleber an beiden Enden herausgepresst wurde,
• die geforderte Überlappung von 50 Millimeter auf die Zementmörtel-Umhüllung
eingehalten wurde.
Umwickeln mit Mörtelbandage (Fa. Ergelit)
Mörtelband in einem wassergefüllten Eimer durchtränken bis keine Luftblasen austreten.
Maximal zwei Minuten.
Nasses Band entnehmen und leicht ausdrücken.
Band auf den zu umhüllenden Bereich (ZMU ≥ 50 mm überdecken) aufwickeln und der
Kontur anpassen.
Für sechs Millimeter Schichtdicke Bandage zweimal umwickeln bzw. 50 Prozent überlappen.
Nach ca. einer bis drei Stunden ist die Nachisolierung mechanisch belastbar.
Verfüllen des Rohrgrabens
Die Bettung der Rohre ist gemäß DIN EN 805/DVGW W 400-2 bzw. DIN EN 1610/ATVDVWK A 139 vorzunehmen.
Als Verfüllmaterial kann praktisch jedes Aushubmaterial, selbst Böden mit Steineinschlüssen bis zum Größtkorn von 100 Millimeter, eingesetzt werden (siehe DVGW-Arbeitsblatt
W 400-2). Eine Sandumhüllung bzw. Umhüllung mit Fremdmaterial ist nur in besonderen
Fällen notwendig.
Im Bereich von Verkehrsflächen ist das Merkblatt für das Verfüllen von Leitungsgräben
(Forschungsgesellschaft für das Straßenwesen, Köln) zu beachten.
Die mit ZM-Schutzmanschetten oder Schrumpfmaterial geschützten Steckmuffen-Verbindungen sind mit feinkörnigem Material zu umhüllen oder mit Rohrschutzmatten zu
schützen.
Kürzen von Rohren
Bis DN 300 sind die gelieferten Rohre im Bereich des Rohrschaftes, bis ein Meter von
der Muffenstirn entfernt, schnittfähig, so dass eine Verbindung hergestellt werden kann.
Über DN 300 sind nur Rohre mit einem weißen durchgehenden Längsstrich schnittfähig. Solche Rohre (Schnittrohre) müssen gesondert bestellt werden.
132
ZMU
Zusätzliches Kennzeichen für ein Schnittrohr ist ein „SR“ an der Muffenstirnseite.
Vor dem Schneiden sollte die ZMU auf der Länge 2 L bzw. 2 LS entsprechend der nachstehenden Tabelle entfernt werden. (Bei Überschiebern ist das Maß für das „Überschieben“
zusätzlich zu berücksichtigen).
Ls
2 Ls
L
2L
DN
80
100
125
150
200
250
300
350
400
500
600
700
800
900
1000
TYTON®/BRS®
L (mm)
BLS®
LS (mm)
95
100
100
105
110
115
120
120
120
130
145
205
220
230
245
165
175
185
190
200
205
210
–
230
245
300
315
330
345
360
ZMU-freie Einsteckendlänge TYTON® gilt für Muffen entsprechend
DIN 28 603
bis
DN 600 Form A
ab
DN 700 Form B (Langmuffe)
Die ZMU wird über den gesamten Rohrumfang bis etwa zur Hälfte der Schichtdicke
der ZMU eingeschnitten. Dabei ist darauf zu achten, dass das Gussrohr nicht beschädigt
wird.
Dann wird die ZMU in Längsrichtung zwischen den beiden Umfangsschnitten ebenfalls eingeschnitten. Anschließend werden alle Schnitte mit einem Meißel getrennt. Danach lässt sich die ZMU ringsum durch leichte Hammerschläge – beginnend an der
Längstrennstelle – ablösen. Bei Rohren DN 700 - DN 1000 könnte es erforderlich
133
Einbauanleitungen
werden, vor dem Ablösen der ZMU diese mit einer Propangasflamme zu erwärmen.
Das Einsteckende ist mit Schaber und Drahtbürste zu säubern.
Die Rohre können nun mit Trennschleifgeräten geschnitten werden. Zum Schneiden
eignen sich Trennscheiben für Stein, z.B. Typ C 24 RT Spezial.
Beim Trennen der Rohre sind Schutzbrille und Atemschutz zu tragen.
Die Schnittkante wird mit einer Handschleifmaschine entsprechend dem Originaleinsteckende angefast. Anfallende Späne sind aus dem Rohrinnern zu entfernen. Die entstandenen, verzinkten Spitzenden sind unbedingt mit einer geeigneten Deckbeschichtung nachzustreichen!
Montage von Anbohrarmaturen
Bei der Montage von Anbohrarmaturen sollte im Bereich der Dichtfläche die ZMU so
entfernt werden, dass die Dichtung der Anbohrschelle gegen die gesäuberte Oberfläche
des Rohres abdichtet. Nach dem Anbringen der Anbohrarmatur ist die noch freiliegende Rohroberfläche entsprechend nachzuisolieren.
Alternativ kann die ZMU im Bereich des Bohrloches bis unter die Netzbandage mit
einer Handschleifmaschine oder einer Raspel geglättet werden. Eine auf die ZMU abgestimmte Anbohrarmatur wird anschließend auf diesen Bereich gesetzt und dichtet
auf der ZMU ab.
Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Anbohrarmaturen, die im Bohrloch
abdichten. Siehe auch DVGW-Merkblatt W 333.
Baustellenseitiges Ausbessern der ZMU
Abgelöste Stellen der ZMU dürfen nur mit dem vom Rohrhersteller mitgelieferten Reparatur-Set ausgebessert werden.
Das Reparatur-Set enthält ein Zement-Sand-Kunststofffaser-Gemisch, Gazeband und
Mörtelvergütung. Der Inhalt des Reparatur-Sets wird gemischt, bis ein spachtelfähiger
Mörtel entsteht. Dabei kann je nach Außentemperatur mit Wasser angereichert werden. Die schadhaften Stellen der ZMU werden gesäubert, angefeuchtet und mit Mörtel
ausgespachtelt. Größere Schadstellen (ab Handtellergröße) müssen nach dem Mörtelauftrag mit Gazeband abgedeckt werden.
Für Rohre mit reparierter Zementmörtel-Umhüllung wird empfohlen, mindestens
zwölf Stunden bis zum Einbau zu warten oder die Reparaturstelle ausreichend vor mechanischer Belastung zu schützen.
134
135
136
07/09
Buderus-Handbuch
Buderus Giesserei Wetzlar GmbH
Gussrohrtechnik
Postfach 1240
35573 Wetzlar
Telefon: 0 64 41 - 49-24 01
Telefax: 0 64 41 - 49-14 55
E-Mail: gussrohrtechnik@gussrohre.com
www.gussrohre.com
Grabenloser Einbau duktiler Gussrohre
Buderus-Handbuch
© BGW/RV • 049 • 07/09 • d 2 500 • DN
Grabenloser Einbau
duktiler Gussrohre
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