Vortrieb für Gewässerschutz

(bi Umweltbau, Nr. 2 März/April 2009)

Bauwerk und Bauverfahren sollen gleichermaßen die Umwelt schonen: In Magdeburg entsteht grabenlos auf einer Länge von 2975 Metern ein neuer Kanal, der den Mischwasserzufluss in die Elbe reduzieren soll.

Eine der Hauptschlagadern des Magdeburger Entwässerungsnetzes, für das die Städtischen Werke Magdeburg GmbH (SWM Magdeburg) die Betriebsführung im Auftrag der Abwassergesellschaft Magdburg durchführen, besteht aus einer Druckleitung, die mit drei Pumpwerken und entsprechenden Abschlagbauwerken den südlichen Teil von Magdeburg entsorgt. Die Genehmigung für den Betrieb dieser Pumpwerke läuft Ende des Jahres aus und wird nicht verlängert. Um den verschärften Umweltanforderungen gerecht zu werden, muss ab 2010 die Menge an Mischwasser, die nach größeren Niederschlagsereignissen unbehandelt in die Elbe abgeschlagen wird, deutlich reduziert werden.
Um hierfür die technischen Voraussetzungen zu schaffen, wird derzeit mit einem Investitionsvolumen von etwa 4 Millionen Euro ein neuer Kanal gebaut. Er soll die bestehende Druckleitung, die Pumpwerke und die Abschlagbauwerke ersetzen, und mit dem notwendigen Stauvolumen das Mischwasser direkt im Freigefälle einem neuen Pumpwerk zuführen.

2975 m Rohrvortrieb

Der neu zu bauende Kanal hat eine Gesamtlänge von 2975 Metern. Im Einzelnen sind dies 2700 Meter in der Nennweite DN 800 und 275 Meter im Durchmesser DN 400. Der Kanal verläuft in Tiefenlagen zwischen 6 und 14 Metern unter Geländeoberkante und durchquert in unmittelbarer Nähe zur Elbe ein Wasserschutzgebiet und teilweise unter Naturschutz stehende Flächen.
„Bei diesen Tiefenlagen und bei den hier vorliegenden Randbedingungen ist eine Verlegung in offener Bauweise wirtschaftlich nicht zu realisieren“, erläutert Dipl.-Ing. (FH) Ingo Ubl vom Technischen Service, Planung/Bau Abwasser der SWM Magdeburg. Aus der Sicht des Auftraggebers gab es in diesem Fall zum Rohrvortrieb keine vernünftige Alternative. „Das Verfahren ist erprobt, präzise und schnell und es minimiert bei den Arbeiten in dem hochwassergefährdeten Gebiet das Schadensrisiko im Falle einer Überflutung der Baustelle“, so Ubl weiter. Da es sich bei dem zu durchquerenden Gebiet um ein Wasserschutz- und ein Naturschutzgebiet handelt, liefern das vereinfachte Genehmigungsverfahren und die geringe Beeinträchtigung der Ökologie weitere Argumente für den Rohrvortrieb. Das bis zu 8 Meter über Rohrscheitel anstehende Grundwasser und der kiesige Baugrund mit seiner hohen Wasserdurchlässigkeit hätten bei offener Bauweise eine extrem aufwändige Wasserhaltung erforderlich gemacht, die bei dieser Tiefenlage jeden wirtschaftlich vernünftigen Rahmen gesprengt hätte.

Drei Maschinen im Einsatz

Geplant wurde die Maßnahme von den SWM Magdeburg. Den Auftrag erhielt nach erfolgter Ausschreibung gemäß der gültigen Beschaffungsrichtlinie der SWM Magdeburg die Firma Lemme aus Berlin. Als der Auftraggeber in Vertragsverhandlungen auf Grund eines auf den 1. September 2008 verzögerten Baubeginns und des knappen Zeitplanes bis zum definitiven Fertigstellungstermin am 25. Juni 2009 den Wunsch äußerte, mit drei Vortriebsanlagen gleichzeitig zu arbeiten, schlug Lemme vor, zusammen mit der Berliner Firma Gildemeister als Nachunternehmer zu arbeiten. „Dem hat der Bauherr zugestimmt, und so sind wir zusammen mit drei Maschinen vom Typ AVN 800 von Herrenknecht durchgestartet“, so Björn Gebhard von der Firma Lemme.
Sowohl Lemme als auch Gildemeister sind auf den Rohrvortrieb spezialisierte Firmen. „Wir verdienen unser Geld zu 80 Prozent mit diesem Bauverfahren und fahren Vortriebe von DN 150 bis DN 3000 und Vortriebe im mittleren Durchmesserbereich, also mit 800er und 1000er Maschinen, sind für uns normales Tagesgeschäft“, erläutert Gebhard.
Die kürzeste Vortriebsstrecke in Magdeburg liegt bei 22 Meter, die meisten Haltungen sind zwischen 100 und 120 Meter lang. Die Besonderheit bei dieser Maßnahme ist in der zu durchfahrenden Geologie zu sehen, so Stephan Tolkmitt, Technischer Leiter Rohrvortrieb bei Gildemeister. „Wir haben es hier mit groben Sanden zu tun und die Problematik, die es zu beherrschen gilt liegt zum einen in der Stützung der Ortsbrust und zum anderen in der Schmierung des Rohrstranges.“ Angesichts des rauen Bodens mit einem hohen Kf-Wert und entsprechend hohen Reibungswiderständen kommt es besonders auf das Feingefühl der Maschinenfahrer an, mit möglichst wenig und geringen Steuerbewegungen Verwinkelungen im Rohrstrang zu minimieren. „Wir haben zunächst 7 Bentonitrohre zur Schmierung des Rohrstranges auf einer Haltungslänge von 120 Metern vorgesehen, inzwischen sind wir bei drei und fahren mit weniger als 50 Prozent der zulässigen Vortriebskräfte“, so Björn Gebhard, der damit indirekt den Maschinefahrern beider Unternehmen und der Präzision beim Steuern der Vortriebe ein ausgezeichnetes Zeugnis ausstellt.
Die Startschächte mit einem Durchmesser von 3,20 Meter und die Zielschächte mit 2,60 Meter sind aus Stahlbeton und werden im Absenkverfahren eingebracht und gegen den Eintritt von Grundwasser und gegen Auftrieb mit Grundwasserplomben gesichert. Die Schächte blieben nach Abschluss der Vortriebsmaßnahmen in ihrer Größe erhalten. Sie werden zu Revisionsschächten ausgebaut und schaffen so zusätzliches Stauvolumen.

Vortriebsrohre mit Reserve

Die Entscheidung, bei dieser Maßnahme Steinzeug-Vortriebsrohre einzusetzen, hatte aus Sicht des Auftraggebers technische und wirtschaftliche Gründe. Von Seiten der beiden ausführenden Firmen wird die Rohrwahl aus vortriebstechnischen Gründen begrüßt. Auf Grund der größeren Wandstärke gegenüber einem GFK-Vortriebsrohr mit gleichem Innendurchmesser werde der Vortrieb mit einer um eine Nummer größeren Maschine aufgefahren. Dies bedeute ein Plus an Sicherheit, da auch größere Hindernisse im Boden überfahren werden können, sind sich Stephan Tolkmitt und Björn Gebhard einig. Beide bestätigen auch die Aussage von Christel Flittner, Produktmanagerin Rohrvortrieb bei Steinzeug I Keramo, die diese Baustelle als Technische Beraterin für den Rohrhersteller betreut. Sie weist darauf hin, dass die Qualität der Vortriebsrohre vor etwa drei Jahren noch einmal deutlich verbessert werden konnte. Dies betrifft zum einen die deutlich verringerten, fertigungstechnisch bedingten Maßtoleranzen und zum anderen die verbesserte Ausbildung des Spitzendes mit der edelstahlverstärkten Druckübertragung, die bei den großen Rohren ab DN 600 eingesetzt wird. „Beide  Maßnahmen können als Erfolg für die Sicherheit bei Rohrvortrieben gewertet werden“, sagt Christel Flittner. Darüber hinaus bietet das 800er Vortriebsrohr mit 370 Tonnen zulässiger Vortriebskraft erhebliche Sicherheitsreserven, „wobei wir alles tun, um die nicht ausschöpfen zu müssen“, betont Björn Gebhard.

Unter Wasser in den Schacht

Bei den hohen Grundwasserständen bis zu 8 Metern über dem Rohrscheitel ist die Einfahrt in den Zielschacht ein besonderes Problem. „Spätestens hier scheidet sich bei den Vortriebsfirmen die Spreu vom Weizen“, betont die Kennerin der Vortriebsszene Christel Flittner. Lemme und Gildemeister verfolgen hier das gleiche Konzept und fahren in den gefluteten Zielschacht. Der Freischnitt wird von einem Spezialtaucher abgemauert. In dem anschließend gelenzten Schacht wird dann die Gummidichtung exakt zentrisch über den eingefahrenen Bohrkopf montiert. Dann kann der Rohrstrang wieder angefahren und die Maschine im Zielschacht geborgen werden.

Dieser Methode gegenüber birgt das Einfahren in den trockenen Schacht erhebliche Risiken. Hier muss die Dichtung bereits vorher montiert sein. „Entsprechend millimetergenau muss die Maschine zentrisch die vorbereitete Stelle treffen, ohne dass aus der Schachtwand ausgebrochenes Material die Dichtung zerstört“, erklärt Stephan Tolkmitt und Björn Gebhard ergänzt: „Die Kosten für den Tauchereinsatz kann ich genau kalkulieren. Wenn ich mir aber im Schacht die Dichtbrille von der Wand fahre, dann geht das Improvisieren los und das kostet viel Zeit und Geld.“

Qualität ist wirtschaftlich

Qualität sei auch oder gerade im Rohrvortrieb die Basis für wirtschaftliches und erfolgreiches Arbeiten, sind sich Gebhard und Tolkmitt einig. Das beginnt mit der Vorbereitung einer Baustelle, führt über die qualifizierte und kompetente Vortriebsmannschaft, die qualitativ einwandfrei erbrachte Leistung bis hin zur technischen Ausstattung sowie der Pflege und Wartung der Maschinen. Denn die müssen, wenn der Vortrieb erst einmal begonnen hat, auch zuverlässig die Zielgrube erreichen.
Diese Voraussetzungen sind auf der Baustelle in Magdeburg offenkundig gegeben. „Wir sind mit den bisher erbrachten Leistungen rundum zufrieden“, sagt Ingo Ubl von Seiten des Auftraggebers. Und auch Prüfingenieur Ulrich Ehlers vom Güteschutz Kanalbau, der hier die Gelegenheit nutzte, zwei Mitgliedsfirmen einen Baustellenbesuch abzustatten, kommt zu einem positiven Urteil: „Man sieht bei diesem anspruchsvollen Projekt deutlich, dass hier zwei wirkliche Fachfirmen arbeiten.“
Vertraglich ist eine Bauzeit vom 1. September 2008 bis zum 25. Juni 2009 vereinbart. Darin sind auch mögliche Verzögerungen - beispielsweise durch Hochwasser – einkalkuliert. Bisher laufen die Vortriebe jedoch reibungslos. Bis zum Jahresende waren bereits 1500 Meter Kanal DN 800 in der Erde. „In den am stärksten überflutungsgefährdeten Bereichen ist der Vortrieb bereits abgeschlossen und wenn jetzt nichts gravierendes mehr dazwischen kommt, wird das Projekt vertragsgemäß an den Bauherrn übergeben“, so Björn Gebhard.

Bilder: Hans Lemme Hoch-, Tief- und Stahlbetonbau GmbH & Co.KG