Instandhaltung von Kanalisationen / Hrsg.: Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH / Redaktion: D. Stein, R. Stein (2001)

Aufrechterhaltung der Abwasservorflut

Unter Vorflut versteht man nach DIN 4045 [DIN4045:1985] die "Möglichkeit des Wassers und Abwassers, mit natürlichem Gefälle oder durch künstliche Hebung abzufließen" (natürliche oder künstliche Vorflut).

Gleichgültig, ob es sich bei der Sanierung von Kanälen um eine Reparatur, Renovierung oder Erneuerung handelt, erfordert die Aufrechterhaltung der Abwasservorflut (Vorflutsicherung) während der Bauzeit besondere Beachtung, da sie sowohl aus technischer als auch wirtschaftlicher Sicht von entscheidender Bedeutung ist. Es ist daher sorgfältig zu untersuchen, wie dies technisch durchgeführt werden kann und welche Anforderungen an die in Frage kommenden Verfahren zu stellen sind. Die Auswirkungen von starkem Regen für die Baustelle sind in die Überlegungen mit einzubeziehen [ATVM143-1:1989] .

Zur Vorflutsicherung bieten sich in Abhängigkeit vom eingesetzten Sanierungsverfahren, der Menge des während der Sanierungsmaßnahme anfallenden Abwassers, der Anzahl der Anschlußkanäle und der Querschnittsgröße der jeweiligen Kanalhaltung folgende Möglichkeiten an:

1. Unterbrechung der Vorflut durch begrenzten Rückstau im Kanal oberhalb des Sanierungsabschnittes

Von dieser Möglichkeit wird bei der Reinigung und Inspektion von Kanalhaltungen Gebrauch gemacht. Die Anwendung bei Sanierungsmaßnahmen ist zeitlich nur begrenzt möglich. In allen Fällen ist sicherzustellen, daß die zulässige Rückstauebene nicht überschritten wird. Als Absperrorgane kommen die im (Abschnitt 4.5.1.2) erläuterten in Frage. Der Anwendungsbereich eines begrenzten Rückstaus kann durch den Einsatz eines Saugfahrzeuges erweitert werden. Dieses pumpt das Abwasser ab, transportiert es zum nächsten unterhalb gelegenen Schacht und leitet es dort wieder ein.

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Bild 5.5-1:  Beispiel einer Kanalabsperrung für eine abschnittsweise Sohlenreparatur aus dem Jahre 1921 in Anlehnung an [Gürsc21] [Quelle: Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH]

2. Aufrechterhaltung einer Teilvorflut durch in das Sanierungssystem integrierte Maßnahmen

Bestandteil einiger Sanierungssysteme ist die Teilvorflutsicherung, welche die Durchführung der Arbeiten ohne weitere Zusatzmaßnahmen ermöglichen soll. Beispiele hierfür sind:

  • Einsatz von Injektionspackern mit mittig angeordnetem Durchlaß (Abschnitt 5.2.2.4.1) zur Sicherstellung von 25 - 50 % des Abflußvermögens, solange sich kein Rückstau einstellt.
  • Ableitung des Abwassers über eine Saugleitung durch die Schildvortriebsmaschine beim Überfahren nichtbegehbarer Kanäle (Abschnitt 5.4.3.4) (Bild 5.5-19) .
  • Abschnittsweise Überleitung durch Erzeugung eines Teilrückstaus und Ableitung über Rinne, Rohrleitung oder Schlauch. Wie man um etwa 1921 eine abschnittsweise Überleitung für eine Sohlenreparatur ausführte, zeigt (Bild 5.5-1) . Die eigentliche Absperrung erfolgte durch eine Sandschüttung zwischen zwei hölzernen Profilscheiben oder durch Sandsäcke [Gürsc21] . Das Abwasser wurde über eine Holzrinne abgeleitet. Heute setzt man für diese Zwecke Absperrblasen mit einer Durchführung und angeschlossenem Schlauch ein.

3. Aufrechterhaltung der Vorflut durch Maßnahmen innerhalb der zu sanierenden Kanalhaltung

In diesem Fall wird das anfallende Abwasser durch eine innerhalb des Kanals (Bild 5.5-2) bzw. des aufgefahrenen Stollens provisorisch verlegte Rohrleitung gefaßt (Bild 5.5-3) (Bild 5.5-18) und bei geringen Abflußmengen im natürlichen Gefälle unter Verzicht auf eine Pumpstation abgeleitet [Damma85] . Eine spezielle Lösung zeigen (Bild 5.5-4) und (Bild 5.5-5) . Der zur Ableitung eingesetzte flexible Schlauch wird flach auf die Sohle des jeweiligen Kanals gelegt und während der Sanierungsmaßnahme durch Abdeckschalen geschützt [FI-Franc] . Die Anschlußkanäle werden über flexible Leitungen an die Vorflutleitung angeschlossen.

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Bild 5.5-2:  Teilauskleidung eines Abwasserkanals - Vorflut wird über ein Kunststoffrohr aufrechterhalten [Siebe83]
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Bild 5.5-3:  Vorflutsicherung beim Stollenvortrieb mit Getriebezimmerung durch Kunststoffleitungen: Provisorische Einbindung eines Hausanschlußes durch Herstellung eines Dükers unterhalb der Stollensohle [Düsse]
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Bild 5.5-4:  Vorflutsicherung über einen fexiblen Schlauch unter Abdeckschalen [FI-Franc] - Verlegung des Schlauches
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Bild 5.5-5:  Vorflutsicherung über einen fexiblen Schlauch unter Abdeckschalen [FI-Franc] - Querschnitt mit Bauzuständen (Auskleidung des Gasraumes)
 

Voraussetzungen für die Aufrechterhaltung der Vorflut durch Maßnahmen innerhalb der zu sanierenden Kanalhaltung sind:

  • Begehbarer Kanalquerschnitt bzw. Stollen
  • Ausreichendes Platzangebot für die Verlegung der Vorflutleitung und für die Durchführung der Sanierungsmaßnahme
  • Möglichst genaue Abschätzung der Abflußmenge und entsprechende Dimensionierung der Vorflutleitung
  • Möglichkeit, bei unerwartetem starkem Abwasseranfall die betreffenden Kanalhaltungen nach kurzer Vorbereitungszeit überfluten zu können. Dies kann z.B. bei im Mischverfahren betriebenen Kanälen im Falle von außergewöhnlichen Niederschlägen bei Überschreitung des Abflußvermögens der Vorflutleitung sowie des ausnutzbaren Rückstauvolumens notwendig sein.

Eine Variante dieser Technik, die beim Kurzrohrverfahren angewendet werden kann, ist unter der Bezeichnung "Kathetermethode" [Rothe89] (Bild 5.5-6) bekannt. Hierbei wird zur provisorischen Abwasserableitung anstelle einer Rohrleitung ein flexibler Schlauch in den zu sanierenden Kanal eingezogen. Im Bereich der Startbaugrube bzw. des Startschachtes ist der Schlauch mit einem Ausbaustück und Absperrarmaturen ausgestattet, die ein rationelles Einschieben der Kurzrohre ermöglichen. Dabei liegt der Schlauch auf der Sohle des Inliners.

4. Aufrechterhaltung der Vorflut durch Maßnahmen außerhalb des zu sanierenden Kanals

In diesem Fall wird die zu sanierende Haltung komplett außer Betrieb gesetzt und eine künstliche Vorflut durch Pumpen oder Heben und Ableiten des Abwassers durch eine oberirdisch verlegte Rohrleitung geschaffen. (Bild 5.5-7) zeigt eine solche Vorflutsicherung durch Pumpen mit separaten Vorflutleitungen rechts- und linksseitig einmündender Hausanschlüsse. Die Vorflutsicherung für die Hausanschlüsse umfaßt in diesem Fall folgende Maßnahmen [Pause88b] :

  • Schaffung eines provisorischen Schachtes und Aufstellung einer Fäkalienpumpe für jeden Hausanschluß. Durch entsprechende Tiefe des Schachtes wird der Zufluß des Abwassers von oben gewährleistet (Bild 5.5-8) (Bild 5.5-9) [FI-Broch] .
  • Anordnung von jeweils zwei Pumpen mit ähnlicher Arbeitsweise wie beim Hauptkanal.
  • Aufstellung eines entsprechenden Sammelbehälters.
  • Herstellung der Verbindung vom Anschlußkanal zur Fäkalienhebeanlage.
  • Herstellung der (zwei) provisorischen Druckleitungen als Verbindung der Fäkalienhebeanlage mit dem Kanalunterlauf.
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Bild 5.5-6:  Aufrechterhaltung der Vorflut mit der Kathetermethode in Anlehnung an [FI-Franc] [Quelle: Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH]
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Bild 5.5-7:  Leitungs- und Pumpenanordnung bei der Sanierung von Kanalhaltungen mit Hausanschlüssen [Pause88b]
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Bild 5.5-8:  Vorflutsicherung durch Maßnahmen außerhalb des zu sanierenden Kanals [FI-Broch] - Provisorische Hauptvorflutleitung auf der Straße verlegt
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Bild 5.5-9:  Vorflutsicherung durch Maßnahmen außerhalb des zu sanierenden Kanals [FI-Broch] - Fäkalienpumpe in einem provisorischen Schacht
 

Während des Betriebes der künstlichen Vorflut ist besonders auf die Sicherung gegen Betriebsausfälle in eventuellen Arbeitspausen zu achten. Kurzfristige Störungen werden durch das Aufnahmevolumen der Sammelbehälter überbrückt [Pause88b] .

Zur Reduzierung des Installationsaufwandes sollte in jedem Fall auch die Variante untersucht werden, die Anschlußkanäle direkt in die provisorische Hauptvorflutleitung einzubinden.

Bei den Sanierungsverfahren, die ein Abtrennen der Anschlußkanäle vor Beginn der Arbeiten erfordern (z.B. Berstverfahren, Überfahren und ggf. Auskleidung nichtbegehbarer Kanäle), wird die jeweilige Baugrube für die Installation der Fäkalienpumpe genutzt.

Anstelle der provisorischen Pumpwerke, die hohe Stromanschlußleistungen und intensive Wartung erfordern, wird seit einigen Jahren mit Erfolg der Heber eingesetzt [Karna94] .

Nach [Meyer70] versteht man unter Heber eine "Vorrichtung zur Entnahme von Flüssigkeiten aus offenen Gefäßen. Der Saug- oder Winkelheber stellt eine gebogene Röhre dar, mit der die Flüssigkeit über ein höher als der Flüssigkeitsspiegel gelegenes Niveau in ein tiefer gelegenes gefördert werden kann. Zum Betrieb muß die Flüssigkeit angesaugt werden, sie fließt dann aus, solange die Flüssigkeitsoberfläche im Gefäß höher als die Ausflußöffnung des Hebers liegt, d. h. ein Druckunterschied zwischen Eintrittsöffnung (Luftdruck und Druck der Flüssigkeit im Gefäß) und Austrittsöffnung (Luftdruck) besteht".

Ein Beispiel für die Aufrechterhaltung der Abwasservorflut mit einem Heber im Rahmen der Eneuerung eines begehbaren, gemauerten Abwasserkanals 1720/2150 ist im (Bild 5.5-10) dargestellt.

In diesem Anwendungsfall wurden die Kanalenden vor und hinter dem zu erneuernden Kanalabschnitt abgesperrt und jeweils ein Stahlrohr mit einem Durchmesser von 2 m neben diesen Endereichen bis unter die Kanalsohle abgeteuft. Nach dem Verschließen der Stahlrohrsohle mit Beton wurden beide Stahlrohre mit den in Betrieb befindlichen Kanalenden über jeweils ein großes Rohr verbunden, um den Abfluß des Abwassers in diese provisorischen Behälter zu ermöglichen. Beide Behälter wurden über ein Heberleitung verbunden, die jeweils ca. 0,5 m über der Sohle endete. Die Inbetriebsetzung der Heberleitung, d. h. das Füllen mit Abwasser bis zum selbstständigen Abfluß ohne Energiezufuhr, erfolgte mit Hilfe einer Vakuumanlage.

Für den störungsfreien Dauerbetrieb sind, wie Erfahrungen gezeigt haben, eine oder mehrere Vakuumanlagen im Hochpunkt unerläßlich. Sie müssen automatisch anspringen, wenn sich Gas angesammelt hat. Je nach anfallender Gasmenge und Zusammensetzung des Abwassers haben sich Automatiksteuerungen über Schwimmerschaltungen oder über Tauchelektroden bewährt (Bild 5.5-11) .

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Bild 5.5-10:  Aufrechterhaltung der Vorflut im Rahmen einer Kanalerneuerungsmaßnahme mit Hilfe eines Hebers in Anlehnung an [Karna94] [Quelle: Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH]
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Bild 5.5-11:  Heberleitung mit Entlüfter [Karna94]

Instandhaltung von Kanalisationen / Hrsg.: Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH / Redaktion: D. Stein, R. Stein (2001)