Erneuerung eines Deponieschachtes mit Schachtelementen aus GFK-Wickelrohr

19.06.2015

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) ist bekanntermaßen ein statisch, thermisch und chemisch hoch belastbarer Rohrwerkstoff. Ein aktuelles Musterbeispiel dafür ist die innovative Sanierung eines 60 Meter tiefen Deponieschachtes durch GFK-Wickelrohre des Systems FLOWTITE der Amiantit Germany GmbH, Mochau, durch Experten der bds Boden- und Deponie-Sanierungs GmbH (Herten) sowie der HKU Hopfgartner Kunststoff- und Umwelttechnik GmbH, Ingolstadt.

Immer wieder müssen bei Abfalldeponien, die sich in der Nachsorgephase befinden, Schachtbauwerke saniert werden. Während funktionsfähige Schächte unverzichtbar für die Wartung und für gegebenenfalls notwendige Sanierungsmaßnahmen der Deponie-Entwässerungssysteme sind, stellen sie zugleich regelmäßig eine bauliche Schwachstelle in der Deponie-Architektur dar. Erhebliche Außendrücke machen den Schächten zu schaffen - insbesondere, wenn sich in der Deponie aufgrund defekter Drainagesysteme Sickerwasser einstaut, kommen extreme Lasten zustande. Wenn dann zusätzlich der durchnässte Abfallkörper in Bewegung gerät, kann es zu Deformationen und schlimmstenfalls zum Kollaps der Schachtbauwerke kommen.

Aggressive Deponie-Sickerwässer und hohe Temperaturen in der Abfallschüttung tragen das Ihrige zum Verfall der Schächte bei. Ohne Schächte sind jedoch die Leitungen nicht mehr zu Sanierungszwecken zugänglich und ein geordneter Nachsorgebetrieb der Deponie ist praktisch nicht mehr möglich. Die Schachtbauwerke stehen deshalb im Fokus eines jeden Konzeptes zur Sanierung von Deponie-Entwässerungssystemen.

Im Falle großer Schachttiefen ist die Sanierung angegriffener Schächte eine material- und verfahrenstechnische Herausforderung erster Ordnung. So auch bei einer deutschen Hausmülldeponie, die bis zu ihrer Stilllegung Anfang der 90er Jahren rund 20 Jahre lang betrieben wurde. Im Tiefpunkt der Grubendeponie wurde ehedem ein 60 Meter tiefes Schachtbauwerk DN 2500 aus Betonstein-Elementen errichtet, das nach 20jährigem Betrieb in aggressivem Milieu deutliche Korrosionsspuren aufwies. Einstau von Sickerwasser in der Deponie und das Risiko eines Ausfalls des Schachtes machten eine Sanierung des Systems unumgänglich.

Diese wurde 2015 durch die bds Boden- und Deponie-Sanierungs GmbH (Herten) sowie die HKU Hopfgartner Kunststoff- und Umwelttechnik GmbH, Ingolstadt, durchgeführt. Dabei kam eine innovative Lösung zum Einsatz, bei der im vorhandenen Schacht Schritt für Schritt ein neuer Schacht aus GFK-Rohr-Elementen aufgebaut wurde. Die Wahl des Werkstoffs GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) beruht einerseits auf der hervorragenden statischen Belastbarkeit des Werkstoffs: Vor allem aber ist die Ringsteifigkeit der GFK-Elemente nicht von der Material- und damit von der Umgebungstemperatur abhängig - und eben diese schloss hier eine "Klassische", auf PE-HD-Schachtelementen basierende Lösung aus.

Wie Voruntersuchungen durch das planende Ingenieurbüro gezeigt hatten, herrschen im Untergrund der Deponie aufgrund von Druck und chemischen Reaktionsprozessen im Hausmüll Temperaturen bis zu 50°C. PE-HD als typischer thermoplastischer Kunststoff hätte, derart angewärmt, die notwendige Ringsteifigkeit jedoch nicht dauerhaft gewährleisten können.

GFK dagegen wiedersteht nicht nur solchen Temperaturen ohne Veränderung des Materialverhaltens, sondern, was hier ebenso wichtig ist, auch aggressiven Atmosphären und korrosiven Flüssigkeiten. Bei der Herstellung der GFK-Schachtringe wurde deshalb nicht nur auf maximale Qualität der verwendeten (ECR-)Glasfasern geachtet, sondern auch Vinylesterharz verwendet, das resistent auch gegen extreme chemische Angriffe ist. Als Schachtringe wurden von der Amiantit Germany GmbH GFK-Rohre DN 1600 mit 40 Millimeter Wandstärke im Wickelverfahren gefertigt. Die Bemessungs-Wandstärke ergab sich aus der planerisch geforderten Ringsteifigkeit (SN 16.000), die Nennweite aus derfür den Einbau maximal verfügbaren lichten Weite des neuen Schachtes abzüglich eines definierten, 20-30 Zentimeter tiefen Ringraumes.

Dieser spielt eine tragende Rolle im Betriebskonzept des Schachtes. Er wird nämlich parallel zum Aufbau des GFK-Schachtes mit Drainagekies verfüllt und nimmt das aus dem Abfall austretende Sickerwasser über jeweils drei, in definierten Ebenen horizontal angeordnete PE-Leitungen, die zu 2/3 gelocht ausgeführt sind, auf. Im Ringraum wiederum sind diese horizontalen Leitungen über senkrechte rundum gelochte PE-Leitungen per T-Stück miteinander verbunden. Die horizontalen Leitungen münden darüber hinaus jeweils in den Inlinerschacht.

Das aus den horizontalen Leitungen zugeführte Sickerwasser wird über diese senkrechten Rohrleitungen auf die unterste Ebene geführt und über die in der unteren Ebene angeordneten horizontalen Entwässerungsrohrein den Inlinerschacht geleitet, wo sich das Sickerwasser schlussendlich in einem Pumpensumpf sammelt und über eine Ex-geschützte Pumpe in einen entsprechend dimensionierten Speichertank auf dem Deponiegelände abgepumpt wird. Dieser wird regelmäßig per Tanklastzug geleert und sein Inhalt einer geeigneten Sickerwasser-Behandlungsanlage zugeführt.

Die im Ringraum verbleibenden Drainageleitungen mussten logischer Weise bereits vor Einbau des GFK-Schachtes und Einfüllen des Drainagekies 16/32 an der Wand des alten Schachtes installiert sein; ihr Raumbedarf definierte daher maßgeblich die maximal mögliche Nennweite des neuen Schachtes von DN 1600. Bei einer Schachttiefe von bis zu 60 Metern und angesichts der ungewöhnlichen Bedingungen des Arbeitsumfeldes, an dem nur unter höchsten Arbeitssicherheitsbedingungen gearbeitet werden konnte, nahm der Einbau des aus 16 Elementen bestehenden Schachtes im Frühjahr 2015 wie geplant rund drei Monate in Anspruch.

Hinzu kam, dass die bis zu 4,45 Meter langen und 4.450 Kilogramm schweren GFK-Schachtelemente gleich zweimal am Ausleger eine Schwerlastkranes in den Untergrund mussten: Im ersten Anlauf, um vor Ort die exakte Positionierung der Anschlussstutzen für die einmündenden Sickerwasserleitungen einzumessen, die dann oberirdisch mit GFK-Laminat passgenau eingefügt wurden - und schließlich beim endgültigen Einbau. Trotz der extremen Randbedingungen hat sich der innovative Lösungsansatz bereits in der Bauphase rundum bewährt. Durch die optimale Auswahl des für den Anwendungsfall verfügbaren Werkstoffes GFK werden die Forderungen der Deponieverordnung (DepV) bestens erfüllt, so dass auch über die Nachsorgephase hinaus ein standsicheres Bauwerk geschaffen wurde.

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