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