Anbauausrüstungen für den effizienteren Kanal- und Leitungsbau

Öffnen des Grabens

Bei vielen Kanal- und Leitungsbauarbeiten muss vor dem Ausschachten des Grabens der Asphalt- oder Betonbelag entfernt werden, denn nicht immer lassen sich Verbundpflaster oder Gehwegplatten einfach hochnehmen. Asphalt wird oft auf brachiale Gewalt mit dem Tieflöffel los- und aufgebrochen, oder der Straßenbelag wird mit einem Hydraulikhammer perforiert und dann mit dem Tieflöffel aufgenommen.

Das Entfernen des Straßenbelages kann schneller, leiser, weniger störend für die Anwohner sowie umweltverträglicher und vibrationsärmer als mit dem Hydraulikhammer erfolgen, indem am Schnellwechsler eine hydraulische Anbaufräse montiert wird. Messungen beim Verlegen von Wasserleitungen, dies sogar im felsigen Untergrund, mit der Anbaufräse WS60 von Terex Schaeff, die an Häusern nahe der Baustelle durchgeführt wurden, ergaben für die Fräse Schwingungswerte von nur 0,02 mm/s, beim Hydraulikhammer hingegen deutlich höhere von 7,5 mm/s.

Anbaufräsen bieten zwei weitere Vorteile: Der Grabenverlauf wird präziser herausgelöst, also ohne abgebrochene Asphaltschollen, so dass auf schmalerer Breite asphaltiert werden muss, was letztlich auch Material einspart. Außerdem bleibt nach dem Fräseneinsatz eine gezackte, unebene Asphaltkante am Rand des Grabens zurück. Das sorgt für eine bessere und stärkere Verbindung bzw. Verzahnung mit der neu aufgebrachten Asphaltdecke als bei glatten Schnittkanten.

Geeignete Anbaufräsen für Hydraulikbagger der Gewichtsklassen, die im Kanal- und Leitungsbau häufig vertreten sind, gibt es von zahlreichen Herstellern, beispielsweise von Eickhoff, Erkat, Genesis, MTS, Simex, Terex Schaeff und Wimmer. Bei einem Fräseinsatz waren auf 300 m Länge Gas- und Wasserleitungen zu ersetzen und auf 700 m Elektrokabel für Hausanschlüsse und Straßenbeleuchtung zu verlegen. Ein kompakter Mobilbagger löste vorab mit einer 678 mm breiten Anbaufräse WS30 von Terex Schaeff auf 800 mm Grabenbreite Asphalt und Schotter aus der Fahrbahndecke, dies bei 30 m/h Vortriebsleistung. Die Anbaufräsen entwickeln Antriebsleistungen von 15 bis 120 kW und Meißelumfangskräfte von 18 bis 105 kN, in diesem Fall waren es 28 kN.

Wimmer aus dem österreichischen Thalgau präsentierte jüngst die Anbaufräse Raptor WF 60. Schon seit 2002 werden Raptor-Fräsen mit drei Trommelvarianten für Gestein, Aufbruch und Profilieren angeboten. Mit der Raptor WF25 wurde 2007 eine Zwischengröße eingeführt, die auf die Baggergewichtsklassen von 12 bis 20 t abgestimmt ist. Ende 2008 wurde in der oberen Gewichtsklasse eine Ergänzung vorgenommen. Für Bagger mit 40 bis 60 t Gewicht steht mit der WF 60 eine leistungsstarke Hydraulikfräse mit einem äußerst hohen Schneidkopf-Drehmoment zur Verfügung.

Ausschachten

Ebenso unverzichtbarer wie langwieriger Bestandteil des Kanal- und Leitungsbaues sind Aushub und Ausschachten des Grabens, wofür Tieflöffel oder Zweischalengreifer verwendet werden. Während der Tieflöffel zumeist für grobe, umfangreiche Aushubarbeiten gewählt wird, eignet sich der Greifer besser für das genauere Ausschachten, auch zwischen Verbauspindeln hindurch. Der Tieflöffel wird vom Baggerausleger im Radius des sich bewegendes Löffelstiels geführt, der Greifer kann dagegen vertikal abwärts bewegt werden und tief unten Erdreich fassen. Deshalb werden beim Grabenaushub Greifer bevorzugt. Die aber haben den Nachteil, dass sie nicht so exakt wie der Tieflöffel am Ausleger geführt werden, sondern am Stielende frei pendeln.

Dadurch geschieht es häufig, dass einseitig zu schneidendes Erdreich den Greifer zwangsläufig in den freien Grabenraum drückt. Die pendelnde Aufhängung des Greifers gestattet keinerlei „Gegensteuern“ durch den Baggerfahrer, was viele zusätzliche, aber unnötige Greiferschnitte erfordert. Bei dieser Vorgehensweise werden die Grabenwände nicht exakt und parallel, sie sind gezackt und laufen konisch zu, was beachtlichen Mehraushub bewirkt und oft weitere Handarbeit notwendig macht. Solche Grabenwände erschweren zudem den schnellen und fachgerechten Verbau.

Um diese Probleme und die sich daraus ergebenden Nachteile auszuschalten, entwickelte Dipl.-Ing. Zinsser aus Hochdorf eine neuartige, patentierte Greiferführung. Das System wurde ursprünglich für das eigene Bauunternehmen konstruiert, entstand also aus der Praxis, und ist nun kommerziell erhältlich. Die seitlich an einer Greiferseite angebaute, einstellbare Abstands- und Führungseinrichtung von Zinsser gestaltet das Ausschachten merklich einfacher. Die Führung verhindert das Abrutschen des Greifers in den freien Grabenraum. Aufgrund der seitlichen Abstandsführung des Greifers werden die Grabenwände genau parallel gebaggert. Ausbrüche und Hohlräume gehören wie die Handschachtung der Vergangenheit an. Außerdem soll sich der Verbau passgenau voreinstellen und leicht fachgerecht einbauen lassen.

Viel zeitraubende Handarbeit kann an engen, schwer für Greifer und Tieflöffel zugänglichen Bereichen wie an Rohren, Schächten und Fremdanlagen mit speziellen Räumspaten eingespart werden, die an 2 bis 4 m langen, dünnen Stielen mit dem Schnellwechsler des Baggers verbunden werden und eigens für das saubere Räumen der Grabensohle konzipiert wurden.

  Von der Riedlberger GmbH aus Schiltberg wurde ein solcher Räumspaten namens „magicboy“ entwickelt. Die Ausrüstung lässt sich wahlweise mit Universalplatte oder Schnellwechsler-Adapterplatte ausstatten. Der Räumschild unten am Spaten ist auswechselbar und in verschiedenen Größen und Breiten lieferbar, damit er allen Graben- und Aushubbedingungen gut anzupassen ist.

Paal Baugeräte aus Erbach-Ersingen empfiehlt die Verwendung des Verteil- und Räumspaten in Verbindung mit einem Schwenkrotator. Besonders effektiv soll der Spaten beim Einbau von Schüttgutschichten in Rohrgräben sein, oft wegen querverlaufender Einbauten, höherliegender Kabel und Rohre ein schwieriges und zeitaufwändiges Vorhaben. In solchen Problembereichen mussten viele Arbeiten wie das Freilegen von Leitungen und Kabeln, das Durchstechen von verfestigten Erdgutstegen unter Rohrleitungen und das Verteilen von Schüttgut bei Querverbauten von Hand erledigt werden. Mit dem Verteil- und Räumspaten gestalten sich diese Arbeiten schneller, sicherer und auch sauberer.

Mit dem Wimag-Rohrverlegegerät heben Bagger mit einem Tragedorn bis zu 3 t schwere Rohre an, richten sie aus und schieben sie in das zuvor verlegte Rohr ein. (Foto: Wimag)

Mit dem hydraulischen Schachtbohrgerät von AS-Baugeräte am Baggerausleger wird das Bohren bis zu 400 mm großer Löcher in bis zu 1600 mm großen Schächten erheblich vereinfacht. (Foto: AS-Söder)

Anders als handgeführte Stampfer und Rüttelplatten wirken Anbauverdichter wie der Ammann RAV 1000-P im Auflastbetrieb und verdichten deshalb deutlich größere Schichtdicken. (Foto: Ammann)

Hub- und Verlegearbeiten

Auch das Heben und Verlegen von Rohren, Schachtringen, -hälsen und anderen Bauteilen ist oftmals zeitraubend, umständlich und auch gefährlich, da auf vielen Baustellen unter Termindruck gearbeitet wird. Deshalb werden manche Lasten schnell an Greifer oder Tieflöffel gehängt oder mit Ketten an Lasthaken oder Schnellwechsler angeschlagen.

Um diese sich ständig wiederholenden Arbeiten zu entspannen und sicherer zu gestalten, wurden ausgeklügelte Hub- und Verlegeeinrichtungen entwickelt, von Paal Baugeräte beispielsweise der 90 kg wiegende Schachtfix, der bis zu 2 t schwere Schachtböden und -ringe mit 600 bis 1500 mm Durchmesser sowie Schachtkonen von 625 und 800 mm schnell und sicher hebt. Für das An- und Abhängen genügt der Baggerführer, weiteres Personal ist nicht erforderlich. Die Schachtteile, auch Konen, hängen stets waagerecht. Da keine überstehenden Teile außerhalb der Schachtringe stören, kann das Einheben und präzise Aufsetzen vergleichsweise sehr schnell erfolgen.

Sowohl das Heben als auch Verlegen übernimmt der hydraulische Rohrverleger von Wimag aus Obernburg „im Alleingang“, ebenfalls eine Anbauausrüstung für den Bagger-Schnellwechsler. Der Rohrverleger ermöglicht den einfachen und schnellen Einbau von Kanalrohren, auch bei Verwendung von Verbauelementen, ohne dass der Fahrer die Kabine verlassen muss und ohne das sonst erforderliche Anschlagen an Ketten und Hebezeuge. Mit der Ausrüstungen wird das Rohr sicher aufgenommen und ohne Pendeln gehalten und genau geführt. Für sichere Rohrverbindungen ist eine zusätzliche Rohrdrückeinheit verfügbar. Mit der Ausrüstung ist beim Rohrverlegen der 1-Mann-Betrieb möglich. Außerdem befindet sich kein Mitarbeiter in gefährlichen Bereichen dicht neben der Last im Graben. Der Rohrverleger wurde zum Heben und Verlegen von bis zu 3 t wiegenden Rohren konstruiert. Die Lastaufnahme erfolgt mittels Tragedorn innerhalb des Rohres. Auf diese Weise können sogar eng auf dem Lkw liegende Rohre vom Bagger einwandfrei und ohne jegliche Fremdhilfe aufgenommen und im Graben verlegt werden.

Ein ebenfalls am Bagger-Schnellwechsler arbeitender Rohrleger wurde von Liebherr entwickelt. Mit der maximal 1,5 t hebenden Anbauausrüstung lassen sich Rohrlängen bis 3,5 m und Rohrdurchmesser von DN 300 bis DN 600 Nennweite aufnehmen und verlegen. Das Rohr wird hydraulisch aufgenommen, an der Muffe des bereits zuvor verlegten Rohres ausgerichtet und mittels längs verbautem Hydraulikzylinder in das bereits verbaute Kanalrohr eingeschoben.

Auf vielen Kanalbaustellen müssen Betonteile gebohrt werden, doch auch hier können Bagger mit Anbauausrüstungen helfen. Dabei werden keine Bodenrahmen und Erdnägel zur Befestigung des Gerätes in der Baugrube mehr benötigt, außerdem muss das Gerät nicht mehr mit Spannbändern am Rohr gehalten werden. AS-Baugeräte Söder aus Burkardroth entwickelte mit dem Schachtbohrer ein Anbaugerät für die 1-Mann-Bedienung zum Anbohren von Betonrohren und Schächten von bis zu 1600 mm Durchmesser. Die Bohrdurchmesser reichen bis 400 mm. Die Drehzahl ist stufenlos verstellbar, für die schnelle Rückstellung ist ein Eilgang vorhanden. Ein hydraulischer Rohrgreifer übernimmt das Festklammern am Schacht, weshalb Spanngurte oder Vakuumgeräte nicht erforderlich sind. Die Bedienung wird durch elektrohydraulischen Bohrvorschub, hydraulischen Bohrantrieb und automatische Wasserberieselung vereinfacht.

Schneller, sauberer und genauer als mit dem Bagger-Tieflöffel oder –Greifer übernimmt ein Radlader, hier ein Volvo L30B, mit einer Seitenkippschaufel das Verfüllen. (Foto: Volvo CE)

Mit einem kleinen, schmalen Anbaufertiger am Schnellwechsler schließt der finnische Norcar-Lader (Nadler Straßentechnik, Schweitenkirchen) den Graben sauber und effizient. (Foto: Norcar)

Verfüllen

Ein unvermeidbarer, aber mühsamer und langwieriger Verfahrensschritt ist das Verfüllen und lagenweise Verdichten des Grabens. Oft wird improvisiert, indem mit Greifer oder Tieflöffel, mit Radlader und sogar Handschaufeln so lange verfüllt wird, bis „der Graben zu“ ist. Nicht selten werden sogar etliche Greiferfüllungen über zig Meter befördert, da kein Kleindumper zur Verfügung steht. Auch hier lassen sich die Arbeiten mit geeigneten Anbauausrüstungen meist effektiver ausführen. Schon eine Seitenkippschaufel, die anstelle der Standardschaufel am Schnellwechsler des Radladers montiert wird, kann unzählige Arbeitsspiele des Baggers erübrigen und das Verfüllen dabei noch merklich beschleunigen.

Obwohl die meisten kleineren Radlader knickgelenkt sind, gibt es doch einige mit Allradlenkung. Wie manche Baggerlader können solche Maschinen normalerweise schräg im Hundegang fahren. Wird nun an den Schnellwechsler ein Räumschild oder auch nur eine (vorne aufgeklappte) 4-in-1-Mehrzweckschaufel gesetzt, wirkt dies wie ein schrägstehender Planierschild. Wird im Hundegang parallel zum Graben gefahren, „fließt“ der Aushub am Schild seitlich ab und in den Graben hinein, was eine überaus schnelle Methode zum Verfüllen ist.

Interessante Perspektiven bieten sich beim Verfüllen mit Schaufel- bzw. Löffelseparatoren, mit denen Material aller Art gesiebt und aufbereitet werden kann, sogar bindiger Aushub. Solche Schaufeln mischen zudem Erdreich und Baustoffe durch und währenddessen bedarfsweise Bindemittel ein. Durch das Absieben von groben Körnungen und Steinen kann das im Schaufelseparator verbleibende Feinkorn zur Bettung verwendet werden. Durch das Mischen der Schaufeln ist es daher oftmals nicht erforderlich, Aushub abzufahren und Sand oder Füllmaterial anzutransportieren. Das erspart Lkw-Fahrten, entlastet Straßen und ist meist kostengünstiger. Die Aufbereitung an Ort und Stelle ist inzwischen auch im Kanal- und Leitungsbau eine Alternative zur Deponierung und zur Beschaffung von Fremdmaterial.

Schaufelseparatoren sind in einer breiten Größenskala von zahlreichen Herstellern erhältlich, wobei sich die Konstruktionen und Sieb- bzw. Mischverfahren teilweise beträchtlich voneinander unterscheiden. Der wohl älteste Hersteller von Schaufelseparatoren dürfte die finnische Firma Ideachip mit den Allu-Separatoren sein (Allu Deutschland, Bünde). Die aktuelle D-Serie der Separatoren beinhaltet 37 verschiedene Modelle für 10 bis 45 t schwere Bagger und 4 bis 30 t schwere Radlader. Drei unterschiedliche Rahmenausführungen stehen zur Verfügung: normal, Standard and Heavy Duty. Da die Wellen mit austauschbaren Schlegeln ausgerüstet sind, können die Separatoren schnell und einfach modifiziert und so für den nächsten Arbeitseinsatz umgerüstet werden, ob zum Absieben von Deckboden oder Sieben und Brechen von Aushub. Je nach Wellentyp werden Korngrößen von 0 bis 15 mm oder 0 bis 25 mm erzielt. Deshalb eignen sich Schaufelseparatoren auch vorzüglich für Bettungsarbeiten.

Verdichten

Jeder ausgeschachtete Graben kann nicht „in einem Stück“ verfüllt werden, sondern in einzelnen Lagen, um das verfüllte Material ausreichend verdichten zu können. Die noch vor wenigen Jahren ausschließlich verwendeten Stampfer, Vibrationsplatten („Rüttelplatten“) oder Grabenwalzen erbringen aufgrund ihrer recht geringen Eigenmasse eine Verdichtungswirkung, die nur für dünne Erdlagen ausreicht.

Nun aber brachten in den letzten Jahren zunehmend mehr Hersteller Anbauverdichter für Bagger-Schnellwechsler auf den Markt. Dabei ist zwischen zwei grundsätzlich verschiedenen Bauweisen zu unterscheiden, zwischen hydraulisch angetriebenen Vibrationsplatten und Verdichterrädern, die sowohl rein statisch als auch vibrierend wirken können.

Durch die „drückende“ Gewichtslast des Baggers erzielen die Anbauverdichter erheblich bessere Verdichtungsleistungen und größere Wirktiefen als kleine, handgeführte Stampfer und Rüttelplatten. Aufgrund des starken Baggermotors wirkt bei Anbauverdichtern zudem eine höhere Leistung als bei Rüttelplatten oder Stampfern mit vergleichsweise schwachen Motoren. Die von der Baggerhydraulik erzeugte größere Schlagkraft sorgt in Verbindung mit der ebenfalls höheren Auflast für bemerkenswerte Verdichtungsleistungen. Anbauverdichter arbeiten ständig im Auflastbetrieb, springen und „rütteln“ also nicht, und erzeugen demnach eine andere Amplitude als Stampfer oder Rüttelplatten. Da ein Anbauverdichter statisch durch den Bagger belastet wird, erhöht sich das Verhältnis Gesamtgewicht zu Unterteilgewicht stark. Deshalb wechselt ein Anbauverdichter bei zunehmender Bodensteifigkeit nicht vom Auflast- in den Sprungbetrieb. Durch die vergrößerte statische Last und die hohe Antriebsleistung des Baggers ist mit Anbauverdichtern eine zwei- bis dreimal höhere Verdichtungstiefe als mit Stampfern und Rüttelplatten zu erzielen.

Deshalb dürfen Anbauverdichter größere Schütthöhen als handgeführte Stampfer und Rüttelplatten bearbeiten, nämlich von bis zu 1 m Lagendicke. Eine Verdichtungslage mit dem Anbauverdichter entspricht etwa drei bis vier Lagen mit herkömmlichen Verdichtungsgeräten. Aus diesen Gründen wird der Graben in weniger Arbeitsschritten verfüllt, was mit einem beachtlichen Zeitgewinn gleichzusetzen ist.