Staukanal und GFK-Rohr: Traumpaar für die sichere Stadtentwässerung

08.05.2009

Die Installation von Staukanälen in öffentlichen Abwassernetzen ist die wirtschaftlich vorteilhafteste Antwort auf die Frage, wie die Stadtentwässerung künftig auf immer stärker werdende Niederschlagsspitzen reagieren kann. Das technische Potential des Rohrwerkstoff GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) verleiht dem Staukanal-Konzept zusätzlichen Anschub. Bei der Amitech Germany GmbH (Mochau), seit 15 Jahren Hersteller von GFK-Wickelrohren des FLOWTITE Systems, boomt der Produktbereich "Staukanäle" in den letzten Jahren. Eine Vielzahl spektakulärer Projekte der jüngsten Zeit wurde nicht zuletzt dadurch möglich, dass in Mochau inzwischen Nennweiten bis DN 3000 samt der dazu gehörigen Formteile und Sonderbauwerke maßgefertigt werden können.

Sommerdürren und Winterfluten
Die Botschaft der Klimaforscher an die Stadtentwässerung ist deutlich und einfach. Künftig wird im Sommer hierzulande deutlich weniger Regen fallen, während sich im Winter lang anhaltende und extreme Starkniederschläge häufen. Während also im Sommer geringer dimensionierte Kanalnetze benötigt werden, braucht man im Winter der Zukunft deutlich größere Nennweiten. Das stellt die Planer vor ein Dilemma: Baut man auf den Sommerbedarf hin, sind die Netze im Winter ständig überlastet; plant man hingegen für den Winter, sind die Kanäle im Sommer zu groß, das Abwasser fließt kaum noch ab, stinkt und bildet bei seinem vorzeitigen biologischen Abbau Schwefelwasserstoff, der an den Rohren und Schächten frisst und sie vorzeitig zerstört. Ganz abgesehen davon, dass ein auf den jährlichen Spitzenbedarf bemessenes Netz schon im Bau viel zu teuer ist.

Puffer im Kanalnetz
Die Lösung liegt auf der Hand und wird seit einigen Jahren konsequent in deutschen Kanalnetzen realisiert: Man schafft nicht im ganzen Netz gleichmäßige Überkapazität für Starkregen-Ereignisse, sondern nur punktuell. Große Pufferspeicher, die an hydraulisch kritischen Punkten installiert werden, fangen die Niederschlagsspitzen auf und geben die einströmenden Fluten systematisch gedrosselt ans nachgelagerte Kanalnetz ab. Die simpelste technische Variante der Drosselung ist ein einfacher Flaschenhals am Ablauf: Der Speicher lässt nicht mehr abließen, als die Nennweite des Ablaufes zulässt. Es geht aber auch anspruchsvoller: Über (ggf. ferngesteuerte) regulierbare Drosselklappen lässt sich der Ablauf bedarfsgerecht steuern.

Die Speicherbauwerke der ersten Generation wurden fast ausschließlich in Ort- oder Fertigbetonbauweise ausgeführt; ihr Bau war daher stets technisch aufwändig und vergleichsweise teuer, ganz abgesehen davon, dass die Baumaßnahmen sich meist über Monate hin ziehen. Das zieht je nach Örtlichkeit erhebliche Folgeprobleme mit sich, allem voran lang andauernde Verkehrsbehinderungen.

GFK-Speicher auf dem Vormarsch
Vor diesem Hintergrund haben sich groß dimensionierte GFK-Rohre als schnelle, kostengünstige und ungemein flexible Alternative in den letzten Jahren fest im Markt etabliert. Amitech Germany GmbH produziert in ihrem Mochauer Stammwerk, das seit 1993 existiert, Rohre nach dem patentierten FLOWTITE Wickelverfahren. Seit Bau einer dritten Fertigungsstraße 2006 ist man in der Lage, Rohre bis zur Nennweite DN 3000 zu fertigen. Produktionsbedingt ist dies sogar in zentimetergenauen Zwischenstufen möglich - je nach den Erfordernissen der Baustelle. Das Gleiche gilt für die Rohrlängen: Rohr bis zu 12 Metern Länge sind keine Seltenheit. Auch größere Längen wären durchaus möglich, stoßen aber an logistische Grenzen. Entscheidend für den rasanten Durchmarsch, den FLOWTITE im Staukanal-Markt hinlegte, ist aber die Systemkonzeption: Es kann auf Werkstoffbasis des GFK-Wickelrohres jedes beliebige Formteil und jedes notwendige "Spool" individuell durch Zusammenfügung von Rohrsegmenten in Glasfaser-Laminattechnik gefertigt werden. Im Staukanal sind dies vor allem in den Kanal integrierte, häufig tangential angelegte Schachtbauwerke mit vollständiger Sicherheitsausrüstung. Dazu gehören aber auch Abschlussdeckel der Staustrecken mit integrierten Abläufen oder Drosseln.

Quelltöpfe und andere Sonderbauwerke
Eine besondere Spezialität sind die sogenannten Quelltöpfe. Das sind Abläufe, die zugleich Abscheiderfunktion übernehmen. Viele Staustrecken sind mit einer Regenwasserentlastung in die Vorflut kombiniert. Bekanntlich mobilisiert bei Starkregen der erste Schwall des Niederschlags die Sedimente im Kanal. Das erste in den Staukanal gelangende Wasser ist also sehr stark verschmutzt, während die Niederschläge dann im Zeitablauf zunehmend sauberer werden. Bei der Abscheidung gilt es, den Schmutzeintrag zuverlässig zurück zu halten, um nur sauberes Regenwasser abzuschlagen, soweit notwendig. Quelltöpfe erfüllen diese Aufgabe exzellent und mit wenig Platzbedarf. Das sind schachtförmige Überläufe, die aufrecht im Staukanal stehen und mit einer rundum laufenden Überlaufrinne versehen sind. Die aufschwimmenden Verschmutzungen werden quasi "abkämmt", während sich die spezifisch schweren Segmente des Niederschlagswassers auf der Sohle des Staukanals absetzen. Die Reinigungswirkung ist umso besser, je geringer die Steiggeschwindigkeit im Quelltopf ist. Diese nimmt mit der Länge der Überlaufschwelle im Quelltopf ab. In einer runden Konstruktion wie dem Quelltopf lässt sich das Verhältnis dieser beiden Größen bei geringstmöglichem Raumaufwand optimieren. Und Raumaufwand bedeutet unmittelbar: Baukosten. De facto lässt sich buchstäblich jedes notwendige Bauelement nach den konstruktiven Vorstellungen der Planer maßfertigen und das wesentlich einfacher als bei einer vergleichbaren Beton-Konstruktion.

GFK-Wickelrohr spart Platz, Zeit und Geld
Mit GFK-Wickelrohren lässt sich aber nicht nur kostengünstiger und Platz sparender bauen als auf Beton-Basis, sondern vor allem wesentlich schneller. Das geringe Metergewicht der GFK-Rohre reduziert einerseits den Geräteaufwand auf der Baustelle. Wo große Stahlbetonrohre nur per Autokran gehoben werden können, reicht bei GFK gleicher Dimension ein normaler Bagger. Da GFK in wesentlich größeren Einzellängen installiert werden kann als Betonrohre, wird der Baufortschritt allein dadurch erheblich beschleunigt – um von den Zeitvorteilen gegenüber dem Tiefbau in klassischer Beton-Schalungstechnik erst gar nicht zu reden.

Hinzu kommen betriebliche Vorteile über den gesamten Lebenszyklus des Staukanals. Das beginnt bei der absoluten Korrosionsresistenz des GFK-Rohr auch über lange Zeitrume und bei Auftreten biogen gebildeter Schwefelsäure. Im Betrieb sehr wichtig ist aber auch die glatte Innenwand des GFK-Rohrs. Inkrustation und die zunehmende Verfestigung von Sedimenten ist wegen des exzellenten Ausspülverhaltens von GFK praktisch nicht möglich. GFK-Staukanäle haben daher schon beinahe selbstreinigende Eigenschaften, der wirtschaftliche Reinigungsaufwand wird ganz erheblich verringert

GFK-Staukanäle: Referenzliste wächst stetig
Auf der stetig wachsenden Amitech-Referenzliste stehen daher etliche spektakuläre Projekte. Bei fast allen der nachfolgend geschilderten Vorhaben setzte sich FLOWTITE Wickelrohr per Sondervorschlag gegenüber einer ursprünglich ausgeschriebenen Beton-Ausführung durch.

In der Schweriner Innenstadt wurden 2004 und 2005 mit drei Staukanälen rund 950 Kubikmeter Staukanal-Volumen geschaffen. Der letzte und größte davon war ein 150 Meter Langer Staukanal DN 2000 aus FLOWTITE Wickelrohr. Für die Werkstoffwahl sprach neben der leichten bauliche Handhabung in sehr beengtem Umfeld auch die bis zu 150 geringe Überdeckung des Staukanals: GFK mit seinen extremen statischen Kenndaten bietet hier optimale Sicherheiten. Außer dem Kanalrohren mit (PN 1, 41 mm Wandstärke) lieferte Amitech Germany für diesen Staukanal acht GFK-Schachtbauwerke, teils mit außenliegendem Absturz, und einen Schacht als Regulierungsbauwerk für den Stauraum.

In Halle/Saale wurde bei der Neugestaltung des Entwässerungssystems von Halle-Süd auf dem Gelände einer ehemaligen Kaserne ein 80 Meter langer Mischwasser-Staukanal DN 2200 mit 300 Kubikmeter Fassungsvermögen verlegt. (Zulauf DN 500, Ablauf DN 350 mit Drossel). Eine Besonderheit dieses Bauwerks war eine in die Sohle integrierte GFK-Trockenwetterrinne, die für schnellen Ablauf auch bei niedrigem Abwasseraufkommen sorgt. Die gleichen Rohrmodule fanden 2007 in Torgau/Elbe Anwendung, als dort 480 Meter Staukanal DN 2200 und 2400 in Verbindung mit einem Regenüberlaufbecken gebaut wurden. Auch hier gehörten GFK-Schachtbauwerke mit Tangential-Einstieg zum System.

Das Besondere an einem Staukanal DN 1200, der 2007 in Lautertal/Hessen gebaut wurde, war das Entlastungsbauwerk: Ein Quelltopf DN 2900 in GFK-Wickelrohr mit innenliegendem Absturz samt Überlaufrinne und Anschluss für einen Abfluss DN 800.

Gleichfalls über einen Quelltopf wird seit 2008 in Hildburghausen/Thüringen ein 120 Meter langer FLOWTITE Staukanal DN 1600 entlastet. Der Entlastungsschacht DN 3000 enthält einen Durchlauf DN 300 sowie einen Quelltopf DN 2400, aus dessen Überlaufrinne das mechanisch vorgereinigte Wasser über ein GFK-Wickelrohr DN 1000 in die Werra abgeschlagen wird. Zulaufseitig ist dem Staukanal ein Wickelrohr DN 900 mit integriertem tangentialem Einstiegschacht vorgeschaltet. Im Innenstadtbereich oberhalb des Staukanals ging es baulich so eng zu, dass über 30 Meter die GFK Kreisprofilrohre durch AMIREN-Eiprofil-Wickelrohre 700/1050 ersetzt wurden, um schmalere Rohrgräben zu ermöglichen.

2008 wurde in Lübbenau/Brandenburg ein vorhandener Beton-Staukanal DN 1200 durch einen FLOWTITE Staukanal DN 2500 ersetzt; dieser Niederschlagswasser-Stauraum wurde in drei parallel verlegten Strängen von je 85 Kubikmetern errichtet, die nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren miteinander gekoppelt sind. Zum Bauprogramm in Lübbenau gehörten je zwei GFK-Abschlussdeckel DN 2500 und insgesamt sechs Endstücke mit Tangentialeinstieg.

Konstruktives Highlight der letzten Jahre in Sachen Staukanal ist bislang zweifellos der weltweit einmalige GFK-Kaskaden-Staukanal in Berg bei Hof/Bayern; dieses Bauwerk belegte einmal mehr die Bedeutung der zum System gehörenden Beratungskompetenz der Amitech-Ingenieure. Hier wurden in drei miteinander verbundenen, in Höhenstufen übereinander liegenden Stauräumen rund 1000 Kubikmeter Stauvolumen geschaffen. Die gestufte Konstruktion wurde durch ein vierprozentiges Geländegefälle erzwungen. Eindrucksvoll sind neben den Dimensionen des Gesamtobjektes mit 150 Metern Wickelrohr DN 2900 die zwei Kaskadenbauwerke DN 2900 zur Verbindung der Stauräume. Zum Objekt gehören des Weiteren ein Zulaufbauwerk mit Zulauf GFK DN 600, ein Drosselschacht mit Ablauf DN 200 und schließlich ein Quelltopf-Überlauf DN 2900 mit Ablauf DN 600 GFK.

Die beschriebenen Objekte sind nur ein kleiner Ausschnitt aus dem aktuellen Spektrum der erfolgreich mit FLOWTITE Wickelrohr realisierten Staukanal-Projekte. Sie veranschaulichen aber das nahezu unbegrenzte Potential dieses Werkstoffs für individuelle Staukanal-Lösungen in allen Größenordnungen - auch unter extremen Randbedingungen. Für die Stadtentwässerung sind das Staukanal-Konzept und GFK-Wickelrohr in jedem Fall ein "Traumpaar" und Garant für einen sicheren und wirtschaftlichen Umgang Starkregen-Ereignissen der Zukunft.


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Am Fuchsloch 19
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