Bei der Verlegung von Rohrleitungen für die Gas- und Wasserversorgung bewirkt eine Verringerung der Grabenbreite erhebliche Kosteneinsparungen. Doch auch die Qualität im Leitungstiefbau muss gewahrt bleiben, die Gefahr von Beschädigungen der Rohre darf durch die Verschmälerung der Gräben nicht erhöht werden. Denn bei schmaleren Gräben ist der Eingriff in den Straßenraum geringer und verursacht weniger Schäden an der Straßenoberfläche. Gemeinsame deutsch-französische Forschungen des DVGW und der GDF SUEZ zeigen, dass es möglich ist, eine verringerte Grabenbreite ohne Abstriche bei Sicherheit und Qualität zu erreichen. Ermöglicht wird dies durch eine optimale Kombination von Baustoffen, Geräten und Verfahren.
Das Ziel der Forschungen war es zunächst, Arbeitsmethoden zu konzipieren, die den Eingriff in den Straßenraum durch den Leitungstiefbau reduzierten. Die Untersuchungen bezogen sich dabei einerseits auf den Aushub der Gräben, andererseits auf die Bettungsmaterialien und die Verdichtung der Grabenverfüllung. Es wurden sowohl unterschiedliche Bettungsmaterialien als auch unterschiedliche Verdichtungsgeräte geprüft. Außerdem sollten die Ergebnisse mit französischen Daten abgeglichen werden, die zu ähnlichen Verfüllmaterialien vorliegen.
Bisher werden zum Aushub der Gräben vor allem Mobil- oder Minibagger verwendet. Für schmale Gräben eignet sich jedoch besonders der Aushub mittels Grabenfräsen, deren Einsatz eher außerhalb von Ballungsgebieten und Verkehrsflächen verbreitet ist. Grabenfräsen und Saugbagger können auch kombiniert angewandt werden.
Zur Verdichtung der schmalen Gräben können keine konventionellen Vibrationsstampfer der Klasse über 60 Kilogramm Betriebsgewicht eingesetzt werden. Hier kommen leichtere Stampfer zum Einsatz, wobei allerdings streng auf die Begrenzung der Schüttlagendicke geachtet werden muss. Auch spezielle Verdichtungsräder können zur Anwendung kommen. Auf neun Versuchsbaustellen untersuchten die Forscher die Anwendung verschiedener Verdichtungsgeräte. Die beste Qualität der Verfüllung und die höchste Wirtschaftlichkeit erreichen hierbei leistungsfähigere Verdichter mit hohem Betriebsgewicht bzw. hoher „Einzelschlagarbeit“, da diese eine bessere Tiefenwirkung erreichen als leichte Verdichtungsgeräte.
Untersucht wurde auch die Eignung unterschiedlicher Bettungsmaterialien für die Verlegung von Gasleitungsrohren aus PE 100 der Abmessungen da 32 und 110. Es wurden jeweils 12 Meter lange Rohre der beiden Abmessungen verlegt und die Gräben mit den folgenden vier unterschiedlichen Materialien verfüllt:
Danach wurden die verfüllten Gräben verdichtet. Zur Simulation von Verkehrslasten wurden Rüttler eingesetzt. Anschließend untersuchten die Forscher die Rohre auf Verformungen und Beschädigungen der Rohroberfläche.
Sie stellten fest, dass Rohre, die in Gleisschotter-Aushubgemisch, Sand oder reinem Aushub verlegt waren, nur geringe oberflächliche Beschädigungen in Form von Aufrauungen der Oberfläche zeigten. Bei Verfüllung mit reinem Gleisschotter kam es allerdings teilweise zu Einkerbungen der Oberfläche.
Durch das Forschungsprojekt wurde die technische Machbarkeit des Verfahrens belegt. Eine anforderungsgerechte Verdichtung der Verfüllung in schmalen Gräben ist technisch problemlos umsetzbar. Wie gezeigt werden konnte, kann in Zukunft auch die Verfüllung mit grobkörnigem Material erwogen werden. Vor der Aufnahme dieser Methode ins DVGW-Regelwerk müssen allerdings noch Untersuchungen zu den Langzeitwirkungen folgen.
Mit Hilfe der Forschungen konnten die technischen Vorteile einer Verringerung der Grabenbreite und damit der wiederherzustellenden Oberfläche aufgezeigt werden. Die dafür erforderlichen Bauverfahren wurden mit ihren jeweiligen Vorteilen und ihren technischen und wirtschaftlichen Anwendungsgrenzen dargestellt. Auch konkrete Handlungsempfehlungen für Aushub, Verfüllen und Verdichten der Gräben sowie die Aufbereitung von Aushubböden und die Wahl von geeigneten Verfüllmaterialien wurden abgeleitet.
Als weiterer Nutzen wurden die wirtschaftlichen Randbedingungen für die Ausführung schmaler Gräben beleuchtet. Optimal ist danach eine Umstellung des Bauverfahrens auf eine Kombination von Aushub-Fräsen und einer Verfüllung mit selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen.
Auch die Zusammenlegung mehrerer Sparten in einem schmalen Graben kann Einsparungen beim Bau der Leitungen bringen. Positiv ist hierbei die Zeitersparnis beim Verfüllen durch selbstverdichtende Verfüllstoffe und die verminderte Unfallgefahr an der Baustelle durch den Einsatz von Grabenfräsen zu bewerten. Außerdem ist die Belästigung der Anwohner weniger stark als bei den herkömmlichen Verfahren. Eine Zusammenlegung mehrerer Sparten in einem schmalen Graben kann jedoch bei Betrieb und Instandhaltung zu Mehrkosten führen. Der DVGW-Hinweis W 409 „Auswirkungen von Bauverfahren und Bauweise auf die Wirtschaftlichkeit von Betrieb und Instandhaltung (operative Netzkosten) der Wasserverteilungsanlagen“ behandelt diese Thematik.
Durch die Zusammenarbeit mit der GDF SUEZ wurde ein fruchtbarer gegenseitiger Erfahrungsaustausch zwischen Frankreich und Deutschland ermöglicht, der in weiteren Forschungsprojekten zu gemeinsamen Qualitätskriterien für selbstverdichtende Verfüllmaterialien fortgesetzt wird.
Aktuell ist ein Forschungsprojekt zur wissenschaftlichen Untermauerung der Anforderungen an schmale Rohrgräben gestartet worden. In diesem Vorhaben, das wiederum gemeinsam mit der französischen Seite durchgeführt wird, sollen die Ergebnisse der bisherigen Forschungen in Richtung Regelsetzung weitergeführt werden.
Das Ziel ist die Entwicklung von Qualitätskriterien, Anforderungen und Prüfverfahren für den Einsatz von flüssigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen in der Gas- und Wasserwirtschaft, um die technischen und wirtschaftlichen Vorteile dieser Materialien besser nutzbar zu machen. Die Ergebnisse der Untersuchungen sollen in ein entsprechendes Merkblatt des DVGW-Regelwerks einfließen.
Selbstverdichtende Verfüllmaterialien werden in flüssigem Zustand verarbeitet, enthalten geringe Bindemitteldosierungen und müssen nicht verdichtet werden. Die Festigkeitsentwicklung der Materialien soll so eingestellt sein, dass ein Wiederaushub auch nach längerer Zeit möglich ist. Schwerpunkte der Forschungen sind insbesondere die Festigkeitsentwicklung des Verfüllmaterials in Bezug auf die Überbaubarkeit, die Lösbarkeit beim Wiederaushub, die Langzeitstabilität und Tragfähigkeit der verfüllten Gräben sowie die Gasdurchlässigkeit und Detektierbarkeit von Gasleckagen. Des Weiteren wird die Verträglichkeit des Materials mit Rohrwerkstoffen wie PE überprüft.
Der Einsatz dieser neuen, selbstverdichtenden Verfüllmaterialien und -methoden findet zurzeit immer mehr Verbreitung. Für neue schmale Leitungsgräben, flache Gräben oder die Verlegung von mehreren Sparten in einem möglichst schmalen Graben eignen sich diese Materialien gut. Ein weiterer Vorteil im Vergleich zur klassischen Grabenverfüllung ist die homogene Verfüllung der Leitungszone.
Zu erwarten ist, dass die beschriebenen Bauweisen in Zukunft an Bedeutung gewinnen, zumal die qualitativen Anforderungen an die Verfüllung stetig steigen und die Leitungsbelegung in den Ballungsgebieten immer dichter wird.
Zur Verdichtung von Gräben können eine Vielzahl verschiedener Geräte verwendet werden. Für Gräben ab einer Breite von 25 cm werden in der Regel konventionelle Vibrationsstampfer der Klasse über 60 kg Betriebsgewicht eingesetzt. Für schmalere Gräben sind dagegen nur leichtere Stampfer oder spezielle Verdichtungsräder geeignet.
Bei der Verdichtung mit leichten Stampfern muss streng auf die Begrenzung der Schüttlagendicke geachtet werden.
Diese Ausgabe als PDF (PDF, 862 KB)
FFI - Fernwärme-Forschungsinstitut in Hannover e.V.
Gaz de France (GDF SUEZ)
FITR - Forschungsinstitut für Tief- und Rohrleitungsbau Weimar e.V.
Ingenieurbüro Smoltczyk & Partner
DGGT Deutsche Gesellschaft für Geotechnik
Schmale Leitungsgräben (PDF, 626 KB) von M. Kahle und H. Reichenbach
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