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Die Veröffentlichung dieses Leitfadens geschieht mit freundlicher Genehmigung des Herausgebers.


Impressum

Herausgeber
Ministerium für Umwelt und Naturschutz,
Landwirtschaft und Verbraucherschutz
des Landes Nordrhein-Westfalen
40190 Düsseldorf,
Dezember 2003

Redaktion und Bearbeitung
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dietrich Stein (Ruhr-Universität Bochum)
Dipl.-Ing. Ansgar Brauer (visaplan GmbH, Bochum)

Bildautoren
visaplan GmbH, Bochum
Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner …

(Bild: 48557 - Portrait Bärbel Höhn)

Zur ordnungsgemäßen Erschließung von neuen Baugebieten gehört selbstverständlich auch die Abwasserbeseitigung. Auch zukünftig wird es erforderlich bleiben,Abwasserkanäle in NRW im Rahmen von Baulanderschließungen neu zu errichten. Bei der Sanierung von Kanälen, eine der Hauptaufgaben der Gemeinden in Zukunft, wird in Abhängigkeit von ihrer Auslastung und ihrem Zustand in zunehmendem Maße eine neue Trasse gewählt, …

(Bild: Nachteile bei der offenen Bauweise zur Verlegung von Abwasserleitungen und -kanälen (Teil 1) [GSTT])
(Bild: Nachteile bei der offenen Bauweise zur Verlegung von Abwasserleitungen und -kanälen (Teil 2) [GSTT])

In der Bundesrepublik Deutschland müssen nach neueren Schätzungen [Dohma97] bis zum Jahre 2015 ca. 2000 km Abwasserkanäle pro Jahr mit einem Investitionsvolumen von über 1,2 Mrd. € pro Jahr neu verlegt werden. Über 80 % dieser Kanäle …

(Bild: Prinzipskizze einer im Startschacht installierten Pressstation für den Mikrotunnelbau mit Schneckenförderung in Anlehnung an [FI-Lovatb] [Bild: S&P GmbH] (Abschnitt 3.2.1))
(Bild: Definition der Mindestlichtmaße für Arbeitsplätze und Verkehrswege im Vortriebsrohrstrang nach BGV C22 § 42 der TBG in Anlehnung an [BGVC22] [Bild: S&P GmbH] - Lichtraumprofil als Kreisquerschnitt)
(Bild: Definition der Mindestlichtmaße für Arbeitsplätze und Verkehrswege …

In der Bundesrepublik Deutschland werden folgende Verfahren des Pilotrohr-Vortriebs, in der Literatur auch Pilotrohr(bohr)verfahren genannt, eingesetzt, wobei der Vortrieb immer in zwei (Abschnitt 3.1.1.1) (Abschnitt 3.1.2) oder maximal drei (Abschnitt 3.1.1.2) aufeinanderfolgenden Phasen erfolgt:

  • Pilotbohrung mittels Bodenverdrängung und Aufweitbohrung mittels Bodenentnahme (Abschnitt 3.1.1)
    2-phasiger Vortrieb
    3-phasiger Vortrieb
  • Pilotbohrung …

(Bild: Verfahren mts 400 - Pilotrohrvortrieb in zwei Phasen - 1. Phase: Pilotbohrung mittels Bodenverdrängung in Anlehnung an [FI-Lovatb] [Bild: S&P GmbH])
(Bild: Verfahren mit mts 400 - Pilotrohr-Vortrieb in zwei Phasen - 2. Phase: Aufweitbohrung mittels Bodenentnahme und Vortrieb der Produktrohre in Anlehnung an [FI-Lovatb] [Bild: S&P GmbH])

(z.B. mts 400 [FI-Lovatb], RVS 80 und 160 [FI-Wirtha], BM 300, 400 und 500 [FI-Bohrt], PBA 85 [FI-Schmi])

(z.B. mts 400 [FI-Lovatb], RVS 80 und 160 [FI-Wirtha], BM 300, 400 und 500 [FI-Bohrt], PBA 85 [FI-Schmi])

(Bild: Verfahren mts 400 - Pilotrohr-Vortrieb in drei Phasen - 1. Phase: Pilotbohrung mittels Bodenverdrängung in Anlehnung an [FI-Lovatb] [Bild: S&P GmbH]) (Bild: Verfahren mts 400 - Pilotrohr-Vortrieb in drei Phasen - 2. Phase: Aufweitbohrung mittels Bodenentnahme und Vortrieb der Interimsrohre in Anlehnung an [FI-Lovatb] [Bild: S&P GmbH])
(Bild: 1. Phase: Pilotbohrung mittels Bodenentnahme in Anlehnung an [FI-Bohrt] [Bild: S&P GmbH])
(Bild: 2. Phase: Aufweitbohrung und Vortrieb der Produktrohre in Anlehnung an [FI-Bohrt] [Bild: S&P GmbH])

(z.B. BM 500 [FI-Bohrt])

Arbeitsweise und -ablauf

Phase 1: Gesteuerte Pilotbohrung (Bohrlochdurchmesser 419 mm) nach dem Bodenentnahmeprinzip mit Hilfe der im Startschacht installierten Pressstation bis in den Zielschacht unter Verwendung eines Pilotbohrstranges, …

Die unbemannt arbeitenden, steuerbaren Mikrotunnelbauverfahren basieren gewöhnlich auf dem Bodenentnahmeprinzip.

In Abhängigkeit der Art der Förderung des Bohrguts bzw. Bohrkleins unterscheidet man zwischen:

  • Mikrotunnelbau mit Schneckenförderung (Abschnitt 3.2.1)
  • Mikrotunnelbau mit hydraulischer Förderung (Abschnitt 3.2.2)
  • Mikrotunnelbau mit pneumatischer Förderung (Abschnitt 3.2.3).

In allen Fällen wird den verschiedenen Boden- und Felsarten …

(z.B. Verfahren mts 1000 [FI-Lovatb], RVS 100 A und 250 A [FI-Wirtha])

(Bild: Mikrotunnelbauverfahren mit Schneckenförderung beim einphasigen Vortrieb) (Bild: Mikrotunnelbauverfahren mit Schneckenförderung beim einphasigen Vortrieb - Variante: Antrieb des Bohrkopfes über die Förderschnecke) (Bild: Mikrotunnelbauverfahren mit Schneckenförderung beim einphasigen Vortrieb - Variante: Direktantrieb des Bohrkopfes und separat angetriebene Förderschnecke)

(z.B. Verfahren AVN [FI-Herreb], mts 1000 [FI-Lovatb], RVS 100 AS und 250 AS [FI-Wirtha], MTB-S [FI-Hazem])

(Bild: Mikrotunnelbauverfahren mit hydraulischer Förderung beim einphasigen Vortrieb)

Arbeitsweise und -ablauf

Mikrotunnelbauverfahren mit hydraulischer Förderung sind charakterisiert durch den Vortrieb von Rohren bei gleichzeitigem vollflächigen Abbau der mechanisch- und flüssigkeitsgestützten Ortsbrust durch einen Bohrkopf und kontinuierlicher …

(z.B. MTB-P [FI-Hazem], AVP [FI-Herreb])

(Bild: Mikrotunnelbauverfahren mit pneumatischer Förderung beim einphasigen Vortrieb)

Arbeitsweise und -ablauf

Mikrotunnelbauverfahren mit pneumatischer Förderung auf Basis einer Sauganlage sind charakterisiert durch den Vortrieb von Rohren bei gleichzeitigem vollflächigen Abbau der mechanisch- und erddruckgestützten Ortsbrust durch einen Bohrkopf und kontinuierlicher Abförderung des Bohrkleins mit Hilfe von …

Zur grabenlosen Verlegung von Leitungen mit Hilfe des Mikrotunnelbaus und des Pilotrohr-Vortriebs sind in der Regel immer Schächte erforderlich.

Unter dem Begriff Schacht wird eine Vertiefung der Geländeoberfläche durch Ausschachtung mit einer geeigneten Sicherung verstanden, die zum unterirdischen Herstellen von Bohrlöchern und für den Transport von Menschen, Maschinen, Stoffen (Bohrklein- bzw. Bohrgut, Luft zur Bewetterung, Wasser, Bentonitsuspension …

(Bild: Nutzung eines Schachtes für mehrere Vortriebe [Stein88b])
(Bild: Schachtabdeckungen während der Baupausen - Rechteckförmige Schachtabdeckung [Stein88b])
(Bild: Schachtabdeckungen während der Baupausen - Kreisförmige Schachtabdeckung [FI-KCMM])

Standorte und Anzahl der Schächte werden maßgeblich beeinflusst von der Trassierung des Kanals und den Anforderungen der geschlossenen Bauweise (z.B. technisch realisierbare Vortriebslänge (Abschnitt …

(Bild: Beispiele für Grundrissformen von Startschächten beim Mikrotunnelbau [FI-Herreb] - Kreisförmig (offener Senkschacht), Vortriebszylinder parallel zum Vortriebsrohr / zur Vortriebsmaschine angeordnet)
(Bild: Schachtsicherung auf Basis von Kanaldielen bzw. Spundbohlen - Blick in einen mit Spundbohlen und mehreren Gurt- und Steifenlagen gesicherten rechteckförmigen Startschacht (Vortriebszylinder vor dem Druckring angeordnet) [FI-Herreb])
(…
(Bild: Verfahren zur Sicherung von Schächten [Stein03])

Maßgeblich für die Wahl des Schachtbauverfahrens, d.h. der Maßnahmen zum Abteufen und Sichern eines Schachtes, sind z.B.:

  • Abmessungen (Länge, Breite und Tiefe des Schachtes)
  • Gewähltes Vortriebsverfahren
  • Geologische und hydrogeologische Verhältnisse
  • Örtliche Gegebenheiten (z.B. Platzangebot, Oberflächennutzung, Verkehrslasten)
  • Umweltschutz (Emissionsgrenzwerte während der Bauphase)
  • Zulässige …

Die weiteste Verbreitung zur Sicherung rechteckiger oder von der Kreisform abweichender Start-, Ziel- und Durchfahrschächte hat in Deutschland der senkrechte Verbau mit Kanaldielen oder Spundbohlen gefunden, da die ausführenden Firmen über ausreichende Erfahrungen beim Umgang mit diesem Verbau verfügen und in der Regel auch die dazu notwendigen Geräte besitzen.

Die stählernen Kanaldielen oder Spundbohlen mit Wanddicken zwischen 3 mm und 8 mm werden …

Ein offener Senkschacht ist ein unten offener Schacht, der in der Regel abschnittsweise in Ortbeton oder aus Stahlbetonfertigteilen (Bild 6.4.3) (Bild 6.4.3) (Bild 6.4.3) auf einer Herstellebene errichtet und sukzessive bei gleichzeitigem Aushub des Kerns auf seine Gründungsebene abgesenkt wird (Bild 3) (Bild 3) (Bild 3).

(Bild: Aufbau eines Fertigteil-Startschachtes aus Stahlbetonschachtringen [FI-Hume]) (Bild: Aufbau eines Fertigteil-Startschachtes …

Beim Mikrotunnelbau und Pilotrohr-Vortrieb werden folgende Vortriebsphasen unterschieden [Konra01] :

  • Ausfahren (Anfahren)
    Phase des Vortriebes vom Beginn des Öffnens des Verbaues bzw. dem Beginn des Anfahrens mit dem Bohrkopf in den anstehenden Baugrund bis zum Abschluss sämtlicher Sondermaßnahmen; die Abläufe der Tätigkeiten können sich während des Durchfahrens eines Durchfahrschachtes (Zwischenschachtes) wiederholen.
  • Auffahren
    Vortrieb auf dem …

Beim Herstellen der Aus- und Einfahröffnungen bei Vortrieben im grundwasserfreien Baugrund besteht die Hauptaufgabe darin, einen Grundbruch zu verhindern. In den Fällen, in denen zur Reduzierung der Mantelreibung der Ringraum mit einer Bentonitsuspension verpresst wird, oder trotz des Nichtvorhandenseins von Grundwasser Vortriebsmaschinen mit hydraulischer Förderung und Flüssigkeitsstützung der Ortsbrust eingesetzt werden, sind Abdichtungsmaßnahmen …

(Bild: Entwässerbarkeit von Bodenarten durch Wasserhaltungsmaßnahmen [Herth95])

Beim Vortrieb in grundwasserführendem Baugrund sind beim Durchfahren der Aus- und Einfahröffnungen folgende Maßnahmen zur Verhinderung von Grundbrüchen und Grundwassereinbrüchen möglich [Stein03] :

  • Offene Wasserhaltung
  • Grundwasserabsenkung
  • Grundwassersperrung.

Die einfachste Lösung stellen, wenn technisch möglich und erlaubt, Wasserhaltungsmaßnahmen zur Absenkung des …

Die Brillenwanddichtung besteht aus einer Einfach- oder Zweifach- bzw. doppelten Elastomerringdichtung (bei hohen Grundwasserdrücken) (Bild 6.5.2.1) (Bild 6.5.2.1) (Bild 6.5.2.1) (Bild 6.5.2.1), die zwischen der Schachtwand oder einem dort befestigten stählernen Festflansch, Aus- bzw. Einfahrfahrtopf o.ä. und ggf. zusätzlicher Zwischenringe sowie einem verschraubbaren, häufig in einzelne Segmente unterteilten Losflansch eingespannt ist. Das Dichtungselement …

Die Druckkammern haben die Aufgabe, den Druckunterschied zwischen dem atmosphärischen Druck im Schacht und dem außen, im Baugrund anstehenden Grundwasserdruck schadlos zu kompensieren und somit ohne Zusatzmaßnahmen zum Zeitpunkt der Öffnung der Schachtverkleidung ein ungehindertes Aus- und Einfahren der Vortriebsmaschine zu ermöglichen.

Die Druckkammern besitzen jeweils zwei Verschlüsse und eine integrierte Brillenwanddichtung (Abschnitt 6.5.2.1), …