Grabenlose Hausanschlussverfahren Teil 1: Verfahren für die grabenlose Neulegung von Hausanschlüssen für Ver- und Entsorgungsleitungen

Zum Einen trägt der Hausbesitzer in der Regel die Kosten für die Erstellung, Sanierung oder Erneuerung der Hausanschlussleitung. Da sind alle auftretenden direkten Baukosten so gering wie möglich zu halten. Zum Anderen sollen die baulichen Unannehmlichkeiten für den Hausbesitzer möglichst gering gehalten werden. Zu diesen Unannehmlichkeiten zählen:

• lange Bauzeit,
• Zerstörung von Oberflächen des Privatgeländes,
• Schädigung des Gartenbewuchses,
• Behinderung der Bewegungsfreiheit des Hauseigentümers durch offene Gräben,Belästigung durch Lärm und Schmutz,
• Verkehrsbehinderungen im Wohngebiet durch Transportfahrten für Bodenaushub,
• Ärgernisse durch unsachgemäß verfüllte Baugruben und Gräben, z.B. Setzungen der Oberfläche im Leitungsbereich in den Monaten nach der Baumassnahme, etc.

Der Bedarf an Neulegungen und insbesondere Erneuerungen von bestehenden Hausanschlüssen ist riesig. Von den klassischen Neulegungen für Gas, Wasser und Abwasser einmal abgesehen, wächst der Bedarf an Hauschlüssen im Kommunikationsbereich rasant. Treibende Kraft hier ist das Internet. In den kommenden Jahren ist ein erheblicher Ausbau der Citynetze im Glasfaserbereich zu erwarten.
No-Dig Bauverfahren haben sich in den letzten 30 Jahren mehr und mehr durchgesetzt. Sie sind schnell, kostengünstig und arbeiten im Wesentlichen ohne Eingriffe in die wertvollen Oberflächen.
In diesem ersten Teil des Artikels stellt der Autor den aktuellen Stand der eingesetzten grabenlosen Verfahren für die Neulegung vor. Der zweite Teil behandelt die Verfahren für die grabenlose Erneuerung und Auswechslung von Hausanschlussleitungen. Daran schließt sich an ein dritter Teil von Dieter Bulawa, welcher sich mit geeigneten Mauerdurchführungen für grabenlose Bauverfahren beschäftigt.
Welche grabenlose Hausanschlusstechnik eingesetzt werden kann, hängt von verschiedenen Kriterien ab. Für kurze Strecken bei geradlinigem Verlauf und einsehbarem Gelände eignen sich ungesteuerte Erdraketen besonders gut. Ist der Leitungsverlauf kurvig oder verlangt die Streckenlänge eine kontrollierte Bohrung, eignen sich je nach Durchmesser steuerbare Erdraketen oder Kleinbohranlegen, die nach dem Prinzip des Horizontal-Spülbohrverfahren arbeiten. Grundsätzlich unerlässlich vor Beginn einer Tiefbaumassnahme sind genaue Informationen über die örtlichen Baugrundverhältnisse sowie Kenntnisse über die Lage vorhandener unterirdischer Leitungen und Bauwerke. Weitere Kriterien sind:

• Verlegetiefe
• Durchmesser des Hausanschlussrohres
• Durchflussmedium
• Rohrwerkstoff

Ungesteuerte Verfahren
Bodenverdrängungsverfahren mit Erdrakete
Das wohl am längsten bekannte und am häufigsten eingesetzte grabenlose Verfahren für die Neulegung von Hausanschlussleitungen ist das Bodenverdrängungsverfahren mit Erdraketen (Bodenverdrängungshammer). Beim Bodenverdrängungsverfahren handelt es sich um ein seit 3 Jahrzehnten etabliertes Verfahren (Bild 1).
Ein Bodenverdrängungshammer ist ein zylindrischer, pneumatisch betriebener Hammer, der sich selbstständig durch das Erdreich treibt und so eine Erdröhre herstellt, in welche Medienrohre für Ver- und Entsorgung sowie Mantelrohre bis Da 160 mm über Längen von bis zu 25 m grabenlos eingezogen werden. Voraussetzung für die Einsetzbarkeit des Bodenverdrängungsverfahrens ist ausreichend verdrängungsfähiger Baugrund. Normalerweise wird eine Erdrakete aus einer Grube an der Versorgungsleitung gestartet. Falls erforderlich, kann der Start aber auch aus einem Kopfloch an der Kellerwand oder sogar aus dem Keller heraus erfolgen. Die Erdrakete liegt in der Regel auf einer einjustierbaren Startlafette. Mittels Peilvorrichtung wird das Ziel anvisiert und die Maschine auf der Startlafette exakt in Höhe und Seite ausgerichtet. Eine sorgfältige Ausrichtung auf den Zielpunkt ist wichtig. Denn, wenn die Erdrakete erst einmal in das Erdreich hineingelaufen ist, kann der Bedienungsmann keinen Einfluss mehr auf die Richtung nehmen. In der Startphase läuft die Erdrakete langsam und unter ständiger Kontrolle durch den Bediener in das Erdreich hinein. Nach dem Einlaufen in den Boden läuft die Erdrakete richtungsstabil.

Die Zielgenauigkeit der Verdrängungsbohrung hängt von der genauen Ausrichtung durch den Bedienungsmann ab. Genauso beeinflusst wird die Zielgenauigkeit aber auch durch die Bodeneigenschaften und die Überdeckung, welche zumindest das 10-fache des Erdraketendurchmessers betragen soll, um Aufwölbungen an der Oberfläche zu vermeiden. Ein weiterer wichtiger Faktor für die Zielgenauigkeit einer Verdrängungsbohrung ist das Arbeitsprinzip der Erdrakete:

Erdraketen arbeiten nach zwei Grundprinzipien:
a) Kopf stufig oder schlank, fest mit dem Gehäuse verbunden (sogenanntes einteiliges Gehäuse ? Ein-Takt-Verfahren). Der Kolben beaufschlagt nur das Gehäuse und treibt so die gesamte Erdrakete und anhängenden Rohrstrang in einem Stoß (Takt) nach vorn.
b) Kopf und Gehäuse zweiteilig, Kopf stufig und längsbeweglich - Zwei-Takt-Verfahren, bei dem der Kolben jeweils im ersten Takt auf einen beweglichen Meißelkopf schlägt. Dieses System ist besonders in steinigen Böden und wechselnden Bodenformationen zwangsläufig zielgenauer, weil sich die volle Schlagleistung zuerst auf den Meißel konzentriert, um den Spitzenwiderstand zu brechen und die Zertrümmerungsarbeit zu leisten. Es entsteht eine Pilotbohrung, in der im zweiten Takt das Gehäuse Schlag für Schlag nachrückt.

Erdraketen erreichen je nach Boden realistische Vortriebsgeschwindigkeiten bis 15 m/h. Heutzutage sind alle auf dem Markt angebotenen Erdraketen mit einem Rückwärtsgang ausgestattet, der je nach technischem Stand unterschiedlich komfortabel und sicher ist.
Im Hinblick auf im Bodenverdrängungsverfahren einbaubare Rohre sind heute vielfältige Zubehörteile für den Einzug Kunststoff- und Stahlrohren erhältlich. Wichtig ist, dass nicht jedes Rohr und nicht jede Muffenform für das Verfahren geeignet ist. Am besten einsetzbar sind Rohre mit glatten Außenkonturen, z.B. PE-Rohrstränge, oder aber PVC Rohre mit gesteckten Muffen.
Wenn immer möglich sollte das neue Medien- oder Mantelrohr in einem Arbeitsgang mit der Verdrängungsbohrung eingezogen werden (Sofortverrohrung). Auf diese Art und weise wird verhindert, dass die Verdrängungsbohrung zusammenfällt und die Abluft der Erdrakete kann immer nach außen entweichen.

Steuerbare Verfahren
Bodenverdrängungsverfahren mit der lenkbaren Erdrakete
Eine freilaufende Erdrakete (d.h., ohne Bohrgestänge) nicht nur ortbar sondern auch lenkbar zu machen, um Kurskorrekturen durchführen zu können, war ein lange gehegter Wunsch. Seit einigen Jahren ist dies nun für den Hausanschlussbereich durch eine gemeinschaftliche Entwicklung des Gas Technology Institutes (GTI) in Chicago und dem Lennestädter Unternehmen Tracto-Technik möglich (Bild 2).
Die lenkbare Erdrakete ist ebenfalls ein Bodenverdrängungshammer und insofern wesensverwandt mit der ungesteuerten Erdrakete. Die Möglichkeit, den Lauf zu überwachen und zu korrigieren erlaubt es dem Anwender, größere Distanzen im schwer zugänglichen und unübersichtlichen Gelände bis zu 60 m Länge zurückzulegen.
Der einzuziehende maximale Rohrdurchmesser liegt derzeit bei DA 63 und ist daher zur Verlegung von Hausanschluss-Versorgungsleitungen besonders gut geeignet, was jedoch andere Einsatzmöglichkeiten nicht ausschließt. Wegen des geringen Platzbedarfs ist die lenkbare Erdrakete beim Start aus dem Keller gegenüber anderen gesteuerten Bohrsystemen im Vorteil.
Gestartet wird die lenkbare Erdrakete wie eine ungesteuerte Erdrakete. Im vorderen Maschinengehäuse befindet sich ein Sender, welcher die exakte Position sowie die Verrollung und Neigung der Erdrakete anzeigt. Der nächste Schritt ? sofern erforderlich - ist die Kurskorrektur. Durch Drehen des torsionsfesten Druckluftschlauches mit einem Handgriff wird die Lage des charakteristischen, unsymmetrisch konischen Lenkkopfes so verändert, bis die Auslenkung in die gewünschte Richtung zeigt. Die asymmetrische Kopfform bewirkt somit den Steuereffekt. Bei einer durchschnittlichen Vortriebsgeschwindigkeit von 10 m/h kann er einen Kurvenradius von 27 m fahren. Start und Austritt ist auch oberirdisch möglich.
Nach Ankunft der steuerbaren Erdrakete in der Zielbaugrube oder an der Oberfläche und abschalten des Kompressors wird die Erdrakete vom Druckluftschlauch abgekoppelt. Für den Einzug des neuen Rohres wird nun ein Zugkopf an den Druckluftschlauch angeschlossen. Auf diese Weise kann während des Zurückziehens des Druckluftschlauches das neue Rohr direkt mit eingezogen werden.

Horizontal-Spülbohrverfahren mit Kleinbohranlangen
Je nach Bohrlänge, Rohrdurchmesser, Bodenart, Topographie und Schwierigkeitsgrad ist ein Einsatz von ungesteuerten oder auch lenkbaren Erdraketen nicht möglich. In solchen Fällen ist der Einsatz eines Horizontal-Spülbohrverfahrens ratsam. Da aber die aus der Neulegung von Versorgungsleitungen bekannten oberflächengestarteten Horizontalbohrgeräte recht viel Platz benötigen, haben sich in den vergangenen Jahren grubengestartete Kleinbohranlagen bei der Neulegung von Hausanschlussleitungen durchgesetzt. Anwendungsfälle sind vor allem die Herstellung von Hausanschlussleitungen für Gas-, Wasser- und Telekommunikation sowie Entwässerungsleitungen. Durch die Überwachung und Steuerbarkeit können auch Längsverlegungen, Fahrweg und kleine Gewässerkreuzungen mit einer hohen Verlegegenauigkeit realisiert werden.

Zunächst wird wie beim klassischen Horizontal-Spülbohrverfahren eine gesteuerte Pilotbohrung erstellt, d.h. das Bohrgestänge mit Steuerkopf wird spülungsunterstützt in Richtung Zielbaugrube oder Kellerwand gebohrt. Anschließend werden in der Zielbaugrube bzw. im Keller Bohrkopf und Sendergehäuse gegen einen Backreamer und Zugkopf für das Neurohr ausgetauscht. Im zweiten Arbeitsschritt wird die Pilotbohrung spülungsunterstützt durch den Backreamer aufgeweitet und das neue Rohr bis DN 150 über Bohrlängen bis 100 m in den aufgeweiteten Querschnitt eingezogen.
In schwer bohrbaren Böden kann eine druckluftbetriebene Hammerbohrlanze angebaut werden. Die Regel ist jedoch der Einsatz aus einer Anschlussgrube mit dem Standard- Spülbohrkopf. Je nach Erfordernis kann das Kleinbohrgerät mit einer einfachen Wasser-Polymerspülung oder mit einer Bentonitsuspension betrieben werden.

In vielen Orten, gerade in der Mitte und im Süden Deutschlands müssen Hausanschlüsse häufig in Hanglagen ausgeführt werden. Die Hausanschlüsse sind dann oft länger und teurer als in den Ebenen. Im Vergleich zu den offenen Bauweisen bieten Kleinbohranlagen viele Vorteile. Erdaushub ist nur im Bereich der Anbindegrube an der Versorgungsleitung erforderlich. Die übrige Strecke bis hin zur Hauswand wird bohrtechnisch an die Hangkontur angepasst gelöst. Aufwendige Aushubarbeiten und Verstrebemaßnahmen gegen den Hang entfallen. Stützmauern und Treppenanlagen können relativ problemlos unterquert werden. Die Bauzeit ist kurz und die Kosten sind niedrig, d.h. die Tatsache, dass an einem Hang gebohrt wird, erzeugt selbst keine Mehrkosten.

Je nach Anforderungen wurden spezielle Maschinentypen entwickelt, von denen beispielhaft zwei hier vorgestellt werden:
Wenn es besonders schnell gehen soll, z.B. beim Anschluss eines kompletten Wohngebietes an ein Gasnetz, wenn also Hausanschlüsse in Serie eingebaut werden müssen, ist ein Kleinbohrgerät der Compact-Klasse besonders effizient (Bild 3).
Hierbei handelt sich dabei um eine vollmechanisierte Bohranlage für kleinste Baugruben (b/l = 0,60 / 1,00 m). Antrieb, Mischstation und Bohrgerät mit Gestängebox sind als Bohr-, Fahr- und Trägereinheit auf einem Raupenfahrwerk installiert. So kann das gesamte Bohrequipment auf kleinstem Raum zu schwer zugänglichen Einsatzorten transportiert werden oder insbesondere bei Serien von Hausanschlüssen schnell von einer Baugrube zur nächsten gefahren werden. Der Fahr- und Bohrbetrieb wird über eine Fernbedienung geregelt. Die Bedienung erfolgt außerhalb der Grube.

Am Trägergerät befindet sich der klappbare Lafettenbaum mit integriertem Bohrgerät, der horizontal in Transportstellung und vertikal in Arbeitsstellung ausgefahren werden kann. Der Verbaurahmen mit Bohrgerät wird mittels Hebevorrichtung hydraulisch in die Arbeitsgrube abgesenkt und ist nach der Verspannung knapp über der vorhandenen Transportleitung sofort in jeder Richtung einsatzbereit (Bild 4).
Das Bohrgestänge wird manuell oben in den Lafettenbaum eingelegt und ähnlich wie bei einem Lift dem Bohrgerät zugeführt, wo es automatisch verschraubt den Bohrbetrieb aufnimmt.
Die im Rückwärtsgang eingezogene Hausanschlussleitung wird bis Geländeoberkante gezogen und dort mit den notwendigen Vorrichtungen (Fittings, etc.) für den Anschluss versehen; anschließend wird die Leitung wieder so weit zurückgezogen, dass sie über der Anschlussstelle zu liegen kommt und dort mit speziellen "Manipulatoren" gas- und druckdicht angeschlossen werden kann.

Eine zweite Maschinenentwicklung entstand durch Anforderungsprofile, die durch Anbieter von Glasfaserkabeln aufgestellt wurden. In diesem Marktsegment wird weiterhin das Ziel verfolgt, im Rahmen des Projektes "Fibre to the Home" bzw. "Fibre to the User" möglichst viele private Haushalte an das Glasfasernetz anzuschließen. Vor Jahren schon hat man damit begonnen, Glasfaserkabel in vorhandene Abwasserrohre einzubauen. Das Problem ist immer noch die "letzte Meile", d.h. wie kann die letzte Strecke Glasfaserkabel bis ins Haus gelegt werden, ohne offene Bauweisen anwenden zu müssen. Mit einem besonderen Schachtbohrgerät der Grundopit-Klasse können diese Glasfaserkabel nun ohne Graben direkt aus einem Schacht bis in den Keller des Nutzers in DN 50 Mantelrohren oder von Schacht zu Schacht in DN 100 Mantelrohren eingebaut werden (Bild 5).
Die Bohrlafette wird auf einer Arbeitsbühne installiert, die zuvor im Schacht positioniert und verankert wurde. Die hydraulisch ausfahrbare Bühne passt sich dem Schachtinnendurchmesser an und stützt sich an der Schachtwand ab. Zusätzlich sichern Halteseile die Arbeitsbühne (Bild 6).

Zuerst erstellt ein an das Bohrgerät angeschlossener Kernbohrer durch die Schachtwand eine 150 mm Kernbohrung. Danach wird das Bohrwerkzeug gewechselt und der Standard-Bohrkopf oder eine Hammerbohrlanze für schwere Böden mit dem 50 cm langen Bohrgestänge verschraubt. Zügig wird nun das Gestänge sukzessiv vorgetrieben und dabei der Bohrverlauf überwacht und falls notwendig korrigiert. In der Regel ist eine Spülbohrung erforderlich, die in der dazugehörigen Bohrflüssigkeitsanlage angemischt wird. Die gebrauchte Bohrspülung wird aufgefangen und entsorgt. Die Bohrlanze kann in eine vorgebohrte Kernbohrung durch die Hauswand in den Keller "einfahren". Nach der Pilotbohrung wird die Bohrung aufgeweitet und das Mantelrohr wie zuvor beschrieben eingezogen.


Zusammenfassung
Die hier beschriebenen grabenlosen Techniken für die Neulegung von Hausanschlussleitungen sind wirtschaftlich, schnell und umweltschonend. Durch sie wird unnötiger Aufbruch von Oberflächen vermieden und sollten der offenen Bauweise, wo immer möglich vorgezogen werden.