Sanierung von Sickerwasserdrainageleitungen im ...

Inhalt
Sanierung von Sickerwasserdrainageleitungen im
Tandemschachtverfahren auf der
Deponie Kahlenberg
Sebastian Loof 1 , Ralf Genuit 2
1. Einleitung
2. Das Sanierungsprojekt
3. Sanierung mit dem Tandemschachtverfahren
4. Besonderheiten der Sanierung
5. Fazit
6. Literatur
1. Einleitung
Durch chemische und physikalische Beanspruchungen sind Sickerwasserfassungssysteme
auf Deponien oft in ihrer Funktionstüchtigkeit eingeschränkt oder bereichsweise sogar
wirkungslos. Auf der Deponie Kahlenberg waren derartige Probleme ebenfalls vorhanden
und somit eine Sanierung unumgänglich.
Deponiespezifische Randbedingungen erfordern zur Sanierung von Sickerwasserleitungen
spezielle Verfahren. Ein qualifiziertes Verfahren stellt das Tandemschachtverfahren mit
Stahlrohrverbau und Einzug der neuen Drainagerohre mittels Berstlining dar. Aufgrund der
zahlreichen Vorteile (Schachttiefen bis zu 50 Meter) und den speziellen Erfordernissen
(Punktgenaue Schachtabteufung) am Standort Kahlenberg wurde das
Tandemschachtverfahren zur Ausführung gebracht. Ausschlaggebend waren hier vor allem
auch die Reduzierung der erforderlichen Aushubmengen sowie die Emissionsminimierung
durch das Tandemschachtverfahren.
Innerhalb von vier Jahren wurden so Sickerwassersammelleitungen mit einer Gesamtlänge
von über 1.200 m mittels Tandemschachtverfahren und dynamisches Berstlining durch die
Fa. BHG Brechtel erfolgreich saniert.
2. Das Sanierungsprojekt -Deponie Kahlenberg-
Die Deponie Kahlenberg in Ringsheim, wird durch den Zweckverband Abfallbehandlung
Kahlenberg (ZAK) seit 1971 auf einer Fläche von ca. 100 ha betrieben. Seit den 30er Jahren
bis 1968 erfolgte am Standort Kahlenberg Eisenerzabbau. Seit 1973 wurde im südlichen
Abschnitt mit der Abfallablagerung als „geordnete Deponie“ begonnen. Zwischen 1980 und
1990 wurden weitere Deponieabschnitte nach dem jeweiligen Stand der Technik errichtet.
Hierzu gehörte u.a. auch die Errichtung einer mineralischen Basisabdichtung und einer
Sickerwasserfassung im Deponieabschnitt Nord. Die Sickerwasserleitungen bestehen
1 Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Loof, BHG Brechtel GmbH, Abteilung Deponiesanierung, Industriestraße 11A, 67063
Ludwigshafen, Tel. 0621/69004-61, Fax 0621/69004-24, E-Mail: Loof.Sebastian@bhg-brechtel.de
2 Dipl.-Ing. (FH) Ralf Genuit, Umwelttechnik Bojahr, Staudenstr. 6, 88276 Ravensburg-Berg, Tel. 0751/56190-0, Fax
0751/56190-20, E-Mail: info@u-t-b.de
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überwiegend aus Steinzeug DN 200. In den folgenden Jahren des Abfalleinbaus wuchs die
Abfalleinlagerung bis zu einer Mächtigkeit von 50 m an.
Bild 1: Übersicht Deponiebereiche Deponie Kahlenberg
Im laufe der Jahre konnten die regelmäßigen Hochdruckreinigungen und TV-Befahrungen
u.a. aufgrund zunehmender Scherbenbildungen nicht mehr in vollem Umfang durchgeführt
werden. Diese Scherbenbildungen und die sich bildenden Inkrustationen führten zu einer
weiteren Verschlechterung der Durchgängigkeit von Leitungen.
Als folge dieser Entwicklung wurden weitgehende Planungen und das erstellen eines
Sanierungskonzeptes zwingend notwendig.
Die Planung und Bauleitung der Sanierung erfolgte durch das Ingenieurbüro Umwelttechnik
Bojahr.
Mit der Durchführung der Sanierungsarbeiten wurde die Firma BHG Brechtel GmbH
beauftragt.
Bild 2: Schadensbilder Sickerwasserdrainageleitungen
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3. Sanierung mit dem Tandemschachtverfahren
3.1 Die Randbedingungen am Standort Kahlenberg
Das Sanierungskonzept hatte hierbei einige wesentliche Randbedingungen zu
berücksichtigen.
Abfallüberdeckung bis 50 Meter
Emissionsschutz (Wohnbebauung reicht bis an die Deponie)
Reduzierung der erforderlichen Aushubmengen
Weiterbetrieb der Deponieentgasung zum Emissionsschutz und zur
Energiegewinnung
Sanierung der Sammelleitungen aus Steinzeug DN 200
Anschluss der Saugerleitungen an die jeweiligen Sammelleitungen zur großflächigen
Entwässerung der Deponie.
3.2 Verfahrensbeschreibung
3.2.1 Auswahlkriterien
Die nachfolgenden Auswahlkriterien, wie
� Sicherer Baugrubenverbau bis 50 m Tiefe
� Punktgenaue und lotrechte Niederbringung der Baugruben
� Reduzierung umzulagernder Abfallaushubmengen
� Emissionsminimierung durch Stahlrohrverbau, arbeitstägliche Schachtabdeckung und
Anschluss von Schächten an die vorhandene Gasabsaugung
� Keine Abfallausbrüche und Mehraushub durch kraftschlüssigen Einbau
� Ausreichender Arbeitsraum auf der Schachtsohle zur Durchführung des Berstlinings
� Geringer Platzbedarf der eigentlichen Baustelle
� Keine aufwendige und teure Wasserhaltung in den Baugruben
� Vermeidung von Beschädigung der Basisabdichtung
� Kompletter Rückbau des Verbaus
� Kostengünstige Realisierung
gaben den Ausschlag zur Sanierung mit dem Tandemschachtverfahren.
3.2.2 Allgemeine Verfahrensbeschreibung
Bei dem Tandemschachtverfahren handelt es sich um einen Stahlrohrverbau, bestehend aus
Stahlrohrsegmenten, die mit einem patentierten Verbinder versehen sind. Der Durchmesser
beträgt 2.500 mm. Bei der Erstellung des Schachtes erfolgen Abschnittsweise der
Abfallaushub mittels Greiferbohrung und eine Bohrlochaufweitung. Der Einbau des Verbaus
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erfolgt sukzessive dem Aushub im nacheilenden Verfahren. Der Verbau wird mittels
Rohrziehanlage bis zu einer Tiefe von 50 m, durch die kinetische Energie der Rohrgewichte
eingerammt. Die Feilegung der Drainageleitung erfolgt manuell unter Vollschutz und
umgebungsunabhängiger Atemluftversorgung.
Die Anordnung von 2 Einzelschächten im Abstand von ca. 2,00 Meter nennt man
Tandemschacht. Die anschließende Verbindung dieser Schächte auf der Deponiebasis
erfolgt mittels patentiertem hydraulischen Verfahren. Der Schacht kann nun aufgrund der
sich ergebenden Länge des Arbeitsraumes von 7 m unter Einhaltung des Biegeradius der
neuen Drainageleitung als Start- oder als Zielschacht für das Berstlining genutzt werden. Die
Baugrube wird nach dem Rohreinzug und Herstellung der Anschlüsse auf der Deponiebasis
verfüllt. Hierbei können beim Schachtrückbau je nach Anforderung auch Dränageschichten
und/oder Dichtungsschichten ausgeführt werden. Der Verbau wird komplett zurückgebaut.
Bild 3: Blick in die Baugrube Bild 4: Tandemschacht
Das Berstliningverfahren unterscheidet sich kaum von dem seit Jahrzehnten im kommunalen
Bereich eingesetzt und bekannten Berstlining. In der Deponiesanierung ist das Prinzip das
gleiche, wobei jedoch aufgrund der veränderten Randbedingungen und des sehr großen
Risikos auch höhere Anforderungen bei der Auswahl und Beschaffenheit der
Berstausrüstung bestehen.
3.2.3 Sanierungsablauf SWS 5
Im vorliegenden Projekt wurden im Zeitraum von mehr als 4 Jahren auf diese Weise 6
Sickerwassersammler auf einer Länge von mehr als 1.200 m saniert. Nachfolgend wird der
Sanierungsablauf eines ausgewählten Sickerwassersammlers kurz dargestellt.
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Bild 5: Entwässerungssystem mit Sickerwassersammler 5
Aufgrund fehlender Leitungsdaten aus aktuellen TV-Befahrungen, die den Zustand der zu
sanierenden Leitung beschreiben könnten, wurde die erste Baugrube am Tiefpunkt des
Sickerwassersammlers (SWS) 5 am Werkstoffübergang PEHD/Steinzeug (Beginn
Sanierungsbereich) mit dem zuvor beschriebenen Verfahren abgeteuft.
Nach Freilegung der Sickerwasserleitung auf der Baugrubensohle in ca. 45 m Tiefe erfolgte
eine weitere TV-Befahrungen zur Erkundung des SWS 5 gegen die Fließrichtung.
Die hierbei erlangten Daten, dienten zur Festlegung des 2. Schachtstandortes am
nächstgelegenen Abzweigbereich, mit einer Entfernung von ca. 15 m zum 1. Schacht. Diese
2. Baugrube (BG2) wurde als Tandemschacht errichtet, um als Startgrube für das
dynamische Berstlining zu dienen.
Die erste Sanierungsstrecke stellte der Abschnitt bis zu einem weiteren Abzweig (Errichtung
BG3) im Abstand von ca. 56 m bei einer durchgehenden Überdeckung von immerhin ca. 45
m dar.
Die nächste Haltung zwischen dieser BG 3 und BG 4 wies eine Tiefe von 34 m auf. Während
des dynamischen Berstlining der ca. 40 m langen Strecke zwischen den Baugruben BG 3
und BG 4, ergab die Auswertung des Berstprotokolls, dass genau bekannte Einlagerungen
(große Betonbrocken) eine deutliche Verringerung der Einzuggeschwindigkeit nach der
Hälfte der Strecke bewirkten. Das Problem derartiger Ablagerungen, zudem bei dieser
Überdeckung, liegt darin, dass sie zum Stillstand des Berstvorganges führen können.
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Vortriebsgeschwindigkeit (m/h)
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
0 10 20 30 40 50
Bild 6: Berstprotokoll SWS 5 Strecke BG3-BG4
Berststrecke (m)
Die Baugrube BG 5 wurde auf Grundlage weiterer Sondierungen als Zielschacht mit einer
Tiefe von ca. 37 m und im Abstand von 45 m von der Baugrube BG 4 errichtet. Auch diese
Strecke wurde mit Einzug einer neuen Leitung PE 100, da 280, SDR 7,4 erfolgreich saniert.
Nach Festlegung und Herstellung eines weiteren Tandemschachtes BG 6 konnte mittels
GFK-Stab die Länge und Lage des Einsturzbereiches zwischen BG 5 und 6 ermittelt werden.
Zur Behebung der Schäden und zur Sicherstellung des Wasserabflusses wurde hierzu über
einen Abzweigbereich ein Einzelschacht zur Behebung des Einsturzes abgeteuft. Die
Strecke zwischen der BG 6 und der BG 5 betrug ca. 40 m.
Aufgrund des starken Sickerwasseranfalls im oberen Bereich der Sickerwasserleitung und
zur Sicherstellung der zukünftig erforderlichen Leitungsspülungen und Kamerabefahrungen
der SWS 5 wurde auch die letzte verbleibende Steinzeugstrecke des SWS 5 saniert. Hierfür
wurde der Werkstoffübergang in seiner Lage bestimmt und ein weiterer Zielschacht (BG 7)
errichtet. Das letzte Teilstück der Haltung wurde dann ebenfalls durch das dynamische
Berstlining erfolgreich saniert.
Die Errichtung der 7 Tandemschächte erfolgte schrittweise, so dass allenfalls immer nur zwei
Tandemschächte gleichzeitig (Start- und Zielschacht) notwendig wurden.
Eine abschließende Hochdruckspülung und Abnahmebefahrung der kompletten
Sickerwasserleitung dokumentierte die erfolgreiche Sanierung.
4. Besonderheiten bei der Sanierung
4.1 Asbestbereich
Ein Augenmerk lag neben der gezielten Umsetzung der Vorschriften zum Gesundheits- und
Arbeitsschutz in der Errichtung eines Tandemschachtes innerhalb eines
Monoablagerungsbereiches für asbesthaltige Abfälle.
Durch den Planer wurde in Abstimmung mit der zuständigen Aufsichtbehörde ein Konzept
zur Realisierung der Aufgabenstellungen erstellt.
Die Baustelle musste in diesem Bereich den Vorgaben der TRGS 519 entsprechen.
Zu den organisatorischen Maßnahmen zählt u.a. eine entsprechende Schulung und separate
Einweisung der Mitarbeiter.
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Umsetzung des technischen Konzeptes zur Vermeidung der Freisetzung während der
Aushubarbeiten beinhaltete u.a. permanente Befeuchtung, sofortiger Wiedereinbau und
Abdeckung, sofortiger Einbau Baugrubenverbau.
Die Arbeiten wurden gezielt durch die Überwachungsbehörde und den Planer begleitet und
überwacht.
4.2 Bestandspläne und Vermessung
Ein weiterer wesentlicher Punkt bestand in der punktgenauen Errichtung der Baugruben auf
den jeweiligen Saugerpaaren.
Lageabweichungen waren aufgrund der notwendigen Platzverhältnisse zur Anbindungen der
jeweiligen Saugerpaare im Dezimeter-Bereich zu begrenzen.
Die Einmessung erfolgte jeweils durch einen unabhängigen Vermesser, der als Grundlage
vorhandene Bestandsdaten zur damaligen Bauausführung der jeweiligen Saugeranschlüsse
zurückgreifen konnte.
Ein Beispiel soll dies mal verdeutlichen: Bei einer Abweichung von 1 cm/1m (1/100) ergibt
sich bei einer Tiefe von 50 m folglich eine Abweichung von 50 cm.
Sämtliche Baugruben wurden stets ohne Lageabweichungen und innerhalb dieser Toleranz
niedergebracht, wodurch keine zusätzlichen Baugruben und Kosten anfielen.
5. Fazit
Es lässt sich festhalten, dass die Entwässerung des gesamten Deponiebereiches, wie auch
die Zulaufwerte der Sickerwasseraufbereitungsanlage belegen, wesentlich verbessert wurde
und eine langfristige Entwässerung der Deponie hierdurch sichergestellt ist.
6. Literatur
UTB: Ausführungsplanung (LP 5) zur Sanierung SWS 5, vom 26.04.05
UTB: Ausführungsplanung (LP 5) zur Sanierung SWS 13, vom 28.11.06
UTB: Arbeitsplan Asbestaushub, vom 18.01.06
BUND (2002): Verordnung über Deponie und Langzeitlager (Deponieverordnung - DepV)
vom 24. Juli 2002
LGA (2000): Forschungsvorhaben Bemessung von Rohren beim Berstliningverfahren in
Deponie, Untersuchung im Auftrag des Bayerischen Landesamtes für Umweltschutz
Technische Regeln für Gefahrstoffe (TRGS 519) Asbest, Abbruch-, Sanierungs- oder
Instandhaltungsarbeiten, Herausgegeben vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales,
Ausgabe: September 2001
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