Grundlagen der Kanalsanierung Dipl.-Ing. Michael Hippe€¦ · Grundlagen der Kanalsanierung Dipl.-Ing. Michael Hippe Übersicht über Verfahren zur baulichen Sanierung von Entwässerungssystemen

Grundlagen der Kanalsanierung Dipl.-Ing. Michael Hippe


1. Sanierungsverfahren

a) Reparaturen

b) Renovierungen

c) Erneuerungsverfahren

2. Planung und Ausführung

a) Integrales Kanalmanagement

b) Maßnahmenplanung

c) Bauliche Umsetzung

3. Strategie und Kosten

a) Kostenvergleich

b) Gebühren und Bilanz

c) Sanierungsstrategie


Reparaturen • Renovierungen • Erneuerungsverfahren

Definitionen gemäß DIN EN 752:

• Reparatur:

Maßnahmen zur Behebung örtlich begrenzter Schäden

• Renovierung:

Maßnahmen zur Verbesserung der aktuellen Funktionsfähigkeit von Abwasserleitungen und -kanälen unter

vollständiger oder teilweiser Einbeziehung ihrer Substanz

• Erneuerung:

Herstellung neuer Abwasserleitungen und -kanäle in der bisherigen oder einer anderen Linienführung,

wobei die neuen Anlagen die Funktion der ursprünglichen Abwasserleitungen und -kanäle mit einbeziehen

ErneuerungRenovierungReparatur

Sanierungsverfahren • Planung und Ausführung • Strategie und Kosten


Übersicht über Verfahren zur baulichen Sanierung von Entwässerungssystemen

(Quelle: DWA M 143 Teil 1, alt)




Übersicht über Verfahren zur baulichen Sanierung von Entwässerungssystemen

(Quelle: DWA M 143 Teil 1, alt)




Kleinbaugrube

• Austausch von einem oder mehreren Rohren bzw. Rohrabschnitten in offener Baugrube

- Ausbesserungsverfahren, gängiges Verfahren zur Behebung gravierender Schäden

- Anschluss an Altrohr mit Manschetten

- Aufwand abhängig von Tiefenlage und Oberfläche

• Anwendung der Kleinbaugrube bei Überschreitung der Einsatzgrenzen grabenloser Verfahren, z. B.:

- gravierende Schäden wie Verformung, Einsturz

- stark außermittige Anschlüsse

- fehlende Zugangsmöglichkeit

- kleine Nennweiten, Lageänderungen

• Achtung: Eingriff in Baugrund, damit Voruntersuchungen erforderlich

• Vorteil: bewährtes Verfahren mit sicherem Sanierungserfolg

• Nachteil: hohe Kosten und Beeinträchtigung der Oberfläche

• Regelwerk: DIN EN 1260, DWA A 139




Reparatur von Hand

• Reparatur in begehbaren Kanälen, Schächten oder Bauwerken in Handarbeit

- Ausbesserungsverfahren, Verbindung von Fräs-, Stemm- und Spachtelarbeiten

- ggf. vorab temporäre Abdichtung gegen eindringendes Grundwasser erforderlich

- sorgfältige Untergrundbehandlung notwendig: Entfernung von losen Bestandteilen, Ablösungen,

Absandungen, Kiesnestern; ggf. Abtrag von verunreinigter Schichten

• Anwendung der Reparatur von Hand hauptsächlich:

- Ausbesserung von Fehlstellen

- Ausbesserung von Fugen bei Mauwerk (Auskratzen, neu verfugen)

- Behandlung frei liegender / korrodierter Bewehrung

• Material: kunststoffmodifizierter Zementmörtel (PCC), ggf. Handlaminat

• Vorteil: flexible Arbeit unter direkter Beobachtung, geringer Geräteeinsatz

• Nachteil: schwierige Arbeitsbedingungen, Arbeitsschutz beachten

• Regelwerk: VSB-Empfehlung Nr. 8




Foto: KA-TE PMO AG Foto: KA-TE PMO AG

Roboterverfahren

• Reparatur von einzelnen Schadstellen durch Fräsen, Verspachteln und Injektionsarbeiten

- Ausbesserungsverfahren, universeller Einsatz bei verschiedensten Schadensbildern

- Einsatz im nicht begehbaren Bereich DN 200 – 600, darüber und darunter mit Einschränkungen

• Anwendung des Roboterverfahrens hauptsächlich:

- Auffräsen und Verpressen von Rissen

- Auffräsen und Verpressen undichter Rohrverbindungen

- Auffräsen und Verspachteln von Fehlstellen

- Anwendungsgrenze: flächige Schadensbilder (z. B. Netzrisse) und Scherben

• Material: Epoxidharze, Silikatharze, kunststoffmodifizierte Zementmörtel

• Vorteil: kostengünstig und vielseitig ab DN 200

• Nachteil: stark eingeschränkter Anwendungsbereich < DN 200

• Regelwerk: DWA M 143-16, VSB-Empfehlung Nr. 1




Partielle Injektion

• Abdichtung von Rohrverbindungen oder anderen partiellen Undichtigkeiten mit Packern oder Injektionslanzen

- Injektionsverfahren, Abdichtung im umgebenden Boden

- Einsatz von Packern im nicht begehbaren Bereich, Injektionslanzen im begehbaren Bereich

• Anwendung der partiellen Injektion hauptsächlich:

- Boden- und/oder Hohlrauminjektion im Bereich der Leitungszone

- Rissinjektion

- Injektion zur Abdichtung der Rohrverbindung

- Vorabdichtung als Vorbereitung einer Reparatur oder Renovierung

• Beispiele: Penetryn-Verfahren, Posatryn-Verfahren, Cherne-Verfahren, Janßen-Verfahren

• Material: Wasserglas, Acryl-, Epoxid-, Polyurethan- und Silikatharze, Suspensionen,

Zementmörtel und -pasten

• Vorteil: kostengünstig

• Nachteil: Sanierungserfolg abhängig von Baugrund und Schadensbild


Fotos: www.epros.de




Flutungsverfahren

• Abdichtung eines gesamten Leitungsnetzes oder von Leitungsabschnitten durch nacheinander

Befüllen mit 2 Lösungen, die miteinander reagieren

- Injektionsverfahren, Abdichtung verzweigter Netze in einem Arbeitsgang möglich

- Abdichtung außen am Rohr unter undefinierten Bedingungen und mit geringerem Druck als bei

Muffenverpressung mit Packer, möglicherweise Schrumpfung des Gels

- Mindestdruck 0,2 bar am höchsten Punkt

- Wasserverlust in 15 min bei vorheriger Wasserdruckprüfung

< 70 % des Leitungsvolumens

• Anwendung des Flutungsverfahrens hauptsächlich:

- Abdichten von Grundleitungsnetzen

- Abdichtung bei schwieriger Zugänglichkeit

- Anwendungsgrenzen: Risse mit einer Breite > 5 mm (radial)

bzw. 3 mm (axial), Wurzeleinwuchs, Grundwasser

• Material: Natriumsilikat + Kieselsäure-Sol oder Chlorcalcium-Lösung

• Vorteil: Abdichtung verzweigter Leitungsnetze ohne Aufgraben

• Nachteil: Sanierungserfolg abhängig von Baugrund und Schadensbild

• Regelwerk: GSTT Information Nr. 23, VSB-Empfehlung Nr. 9

Wasser + Komponente T1 + T2

Ablauf der Reaktion Komponente T1 mit T2




Flussdiagramm Flutungsverfahren (Quelle: GSTT Information Nr. 23)




Kurzliner

• Kunstharzgetränkte Filz- bzw. Gewebeschläuche, die vor Ort kalt zu einem neuen Innenrohr aushärten

- Positionierung und Anpressen des Kurzliners mit Packer

- Anschließende Verklebung und Aushärtung am Altrohr

- Untergrundvorbehandlung für Klebewirkung erforderlich

• Anwendung des Kurzliners hauptsächlich:

- flächige Schadensbilder, z. B. Netzrisse

- undichte Rohrverbindungen

- Übersicht zu Anwendungsbereich und Anforderungen

siehe übernächste Folie

• Material: Trägermaterial: Glasfasergewebe oder Polyesternadelfilz

• Kunstharz: Epoxidharz oder Polyurethan

• Vorteil: kostengünstig

• Nachteil: Sanierungserfolg abhängig von Vorbehandlung


Einbau eines Kurzliners




Innenmanschetten

• Abdichtende und/oder stabilisierende Manschetten, die entweder verklebt oder verspannt werden

- Abdichtung durch Elastomerprofil oder Epoxidharzverklebung

- Positionierung und Anpressen der Manschette mit Packer

- Anschließende Verklebung oder Verspannung am Altrohr

• Anwendung der Innenmanschette hauptsächlich:

- flächige Schadensbilder, z. B. Netzrisse

- undichte Rohrverbindungen

- Übersicht zu Anwendungsbereich und Anforderungen siehe nächste Folie

• Material: Edelstahl oder Kunststoff

• Vorteil: schnelle, dauerhafte Abdichtung auch bei Grundwasser

• Nachteil: begrenzter Einsatzbereich in der Grundstücksentwässerung


Packer für Manschetteneinbau (Quelle: Fa. Uhrig)




Zulaufanbindung: Verpresstechnik

• Verpressung mit Kunstharzen oder kunststoffmodifizierten

Zementmörteln im Zulaufbereich

- Anwendung einer Schalungstechnik, mit deren Hilfe die zu

verpressenden Bereiche abgesperrt werden

- Reparaturtiefe in der Zulaufleitung abhängig von Packerlänge

• Anwendung der Verpresstechnik hauptsächlich:

- undichte Zulaufeinbindungen

- Anwendungsgrenzen: starke Auswinklung und Versatz des Zulaufes

• Material: Kunstharz: Epoxidharz, Polyurethanharz, Silikatharz

Kunststoffmodifizierte Zementmörtel (PCC)

• Vorteil: gute Dichtwirkung im Zulaufbereich

• Nachteil: schwieriger Übergang im Bereich des Hauptkanals


Fräsbild zur Zulaufreparatur

Fräsbild zur Zulaufanbindung an Liner (Quelle: VSB-Empfehlung Nr. 3)




Zulaufanbindung: Hutprofil

• Kunstharzgetränkte Filz- bzw. Gewebeschläuche mit angesetzter Krempe,

die den Einbindungsbereich von Zuläufen überbrücken

- Positionierung mit Spezialpacker und Aushärtung vor Ort

- Reparaturtiefe in der Zulaufleitung abhängig von Packerlänge

• Anwendung der Hutprofils hauptsächlich:

- undichte Zulaufeinbindungen

- Anwendungsgrenzen: starke Auswinklung und Versatz des Zulaufes

• Material: Trägermaterial: Polyesternadelfilz oder Glasfasergewebe

Kunstharz: Epoxidharz oder Silikatharz, ggf. Polyurethanharz

• Vorteil: optisch saubere Zulaufeinbindung

• Nachteil: Gefahr der Hinterwanderung


Einsatz eines Hutprofils (Quelle: Hächler AG)




Schlauchlining

• Kunstharzgetränkte Filz- bzw. Gewebeschläuche, die vor Ort zu einem neuen Innenrohr aushärten

- Einbau über Schacht durch Einstülpen oder Einziehen, Aushärtung durch Heißwasser oder UV-Licht

- sehr universell einsetzbar, auch bei kleinen Nennweiten und Bögen

- Anwendungsgrenzen: Verformung, Hohlräume, Einsturz, stark geschädigte Rohroberfläche

- Anschlusseinbindung: Verpresstechnik, Hutprofil oder Kleinbaugrube

- statische Berechnung oder Anwendung Regelstatik erforderlich (siehe DWA-M 143-3)

• Material: Trägermaterial: Polyesternadelfilz oder Glasfasergewebe

Kunstharz: Polyesterharz, Epoxidharz oder Vinylesterharz

• Vorteil: kostengünstig und sehr universell einsetzbar

• Nachteil: Herstellung und Aushärtung unter

Baustellenbedingungen

• Regelwerk: DIN EN 13566, DIN 18326, DWA M 143-3,

M 144-3

Einbau eines Schlauchliners




Schlauchlinerbestandteil Gängige Werkstoffe

Harzsystem UP-, VE- oder EP-Harze

Trägermaterial/ Verstärkung

Synthesefasern/Polymerfasern/korrosionsbeständige Verstärkungen z. B. Glasfasern,PA (Polyamide), PAN (Acrylnitril-Polymerisate), PET (Polyterephthalate), PP (Polypropylen) oder Kombinationen daraus

Folien und Beschichtungen

PE, PP, PUR, PA, PVC oder Kombinationen daraus

Schlauchlining

Bestandteile von Schlauchlinern (Quelle: DWA-M 143-3)

Wandaufbau Schlauchliner

(Quelle: DWA-M 143-3)




Schlauchlining

• Prüfungen:

• Optische Inspektion

• Dichtheitsprüfung im Kanal nach DIN EN 1610 und am Probestück

(Folie teilweise integraler Bestandteil)

• Faltenbildung:

- Bogenradius > 10 DN: ≤ 2 % DN bzw. 6 mm (größerer Wert gilt)

- Bogenradius 5 – 10 DN: ≤ 3 % bzw. 20 mm (kleinerer Wert gilt)

- Bogenradius < 5 DN: Sonderbetrachtung erforderlich

• Materialprüfung am Probestück: Biegefestigkeit, Biege-E-Modul, Wanddicke,

Dichte, 24 h-E-Modul, Kriechneigung

• alternative Prüfung bei Grundstücksentwässerung: DSC-Analyse: Probestück

in der Größe eines 2 €-Stückes, Bestimmung der Glasübergangstemperaturen

und Vergleich mit den Zulassungswerten




Rohrstrangverfahren

• Einbau von neuen Rohren in das Altrohr mit / ohne Ringraumverfüllung

- Einzug über Startbaugrube, Länge von zulässigem Biegeradius abhängig

L = Länge der Startbaugrube in m, H = Rohrsohlentiefe in m, R = Mindest-Biegeradius in m

L* = reduzierte Länge bei kleinen Rohrdimensionen durch Anheben des Rohrstrangs

(Rollenware: Einhaltung des Biegeradius auf der Trommel)

• Anbindung der Anschlussleitungen: von innen sorgfältige vorherige Vermessung erforderlich,

alternativ Anbindung von außen in offener Bauweise

• Material: PE-HD, PVC, PP

• Vorteil: neues, werkseitig hergestelltes Rohr

in grabenloser Bauweise

• Nachteil: Einziehbaugrube erforderlich

• Regelwerk: DIN-EN 13566, DWA M 143-13,

VSB-Empfehlung Nr. 12

Startbaugrube für den Einzug des Rohrstrangs (Quelle: DWA-M 143-13)




Close-Fit-Lining

• Einbau eines neuen Rohres in das Altrohr durch vorherige Vorverformung und anschließende Rückstellung

- U-Liner: Vorverformung der Rohre werksseitig in einer U-Form und

anschließende Aufwicklung auf eine Trommel

- Einbau aufgrund des bis zu 30 % reduzierten Querschnitts möglich,

Rückverformung durch Wasserdampf bis maximal 130°C mit definiertem

Aufheizungs- und Abkühlungsprozess

- Anwendung nur für kleine Nennweiten,

Voraussetzung: freier Querschnitt mit nur geringen

Abweichungen in der gesamten Haltungslänge

• Material: PEHD, PVC

• Vorteil: neues werksseitig hergestelltes Rohr

in grabenloser Bauweise

• Nachteil: aufwendige Rückverformung

• Regelwerk: DIN EN 13566, DWA-M 143-11,


Prinzipdarstellung Close-Fit-Lining (Quelle: DWA-M 143-11)




Einzelrohr-Verfahren

• Einbau von neuen Rohren in das Altrohr durch Einziehen oder Einschieben einzelner Rohre in die alte Leitung

- Einbau mit anschließender Ringraumverfüllung, in eingeschränktem Einsatzbereich auch ohne Ringraum

- bei kurzen Rohren Einbau über Schacht nach Abheben des Konus möglich,

bei längeren Rohren Baugrube erforderlich

- Anbindung der Anschlussleitungen durch genaues Einmessen und Auffräsen oder in offener Bauweise

• Material: PEHD, PVC, PP

• Vorteil: neues werksseitig hergestelltes Rohr in grabenloser Bauweise

• Nachteil: viele Verbindungen und schwierige Hausanschlusseinbindung

• Regelwerk: DIN EN 13566, DWA-M 143-12, VSB-Empfehlung Nr. 6

Prinzipdarstellung (Quelle: DWA-M 143-12)




Wickelrohrverfahren

• Örtliche Herstellung eines neuen Rohres durch Einbringen eines

umlaufenden, längsseitig verbundenen Stegprofils

- Herstellen des neuen Rohres mit und ohne Ringraum

- Einbau mit fest installierter Wickelmaschine im Schacht oder mitlaufender Wickelmaschine

- längsseitige Verbindung formschlüssig analog Nut- und Feder-Verbindung

• Material: PVC-U, P-HD, PP, PVDF

• Vorteil: Einsatz über Schacht, flexibel in Geometrie

• Nachteil: extrem lange Rohrverbindung

• Regelwerk: ATV-DVWK-M 143-9

Prinzipdarstellung Profilquerschnitt gemäß EN 13566-7 (Quelle: ATV-DVWK-M 143-9)




Noppenschlauchverfahren

• Einbau eines Kunststoffstegprofils mit hochfester Zementmörtelverfüllung

- Ringraumverfüllung übernimmt nicht nur die Druckübertragung, sondern auch die Tragfähigkeit insgesamt

- Anlegen des Schlauches an das Altrohr durch Wasser oder Druckluft

- Einbau alternativ mit oder ohne Außenschlauch

- Anbindung der Hausanschlüsse in offener Bauweise oder durch von innen eingeschweißte Hutkrempe

• Material: PE

• Vorteil: Herstellung eines PE-ausgekleideten Rohres

über Schachtöffnung

• Nachteil: hochfester Mörtel (unter Baustellen-

bedingungen) als Tragschicht kritisch

• Regelwerk: DWA-M 143-10

Ringraumverfüllung (Quelle: DWA-M 143-10)Schichtaufbau (Außenschlauch optional, Quelle: DWA-M 143-10)




Montageverfahren

• Voll- oder Teilauskleidung mit vorgefertigten Elementen in begehbaren Kanälen und Bauwerken

- Verbindung von GFK-Bauwerksteilen mit Handlaminaten, Anbringung von PE-Platten durch Andübelung

- Beispiele: Einbau einer Sohlschale, Auskleidung des Gasraumes, Einbau von GFK- oder PE-Platten-/Profilen

• Material: GFK, PE-HD, PP, PVC-U, Steinzeug, Polymerbeton, Edelstahl

• Vorteil: flexible Anwendungsmöglichkeiten

• Nachteil: Hoher Arbeitsaufwand im Kanal

• Regelwerk: ATV-DVWK-M 143-4

Polymerbeton Sohlschale (Foto: Firma Hofmann Polymerbeton Vertrieb)




Beschichtungsverfahren

• Aufbringen eines Beschichtungmörtels im Kanal oder im Bauwerk

- Methode der Aufbringung: Aufspritzverfahren, Anschleuderverfahren,

Handbeschichtung, Auspressverfahren, Verdrängungsverfahren

- Schichtdicken bei Mörtelbeschichtungen zwischen 5 und 40 mm

- Anwendung vor allem in begehbaren Kanälen und Schächten

- Anwendung bis hin zur Erstellung einer neuen Innenschale möglich

• Material: Zementmörtel, kunststoffmodifizierter Zementmörtel, Kunststoff

• Vorteil: flexibler, kostengünstiger Einsatz

• Nachteil: Sanierungserfolg stark von Haftzugfestigkeit am Altrohr (Vorbehandlung) abhängig

• Regelwerk: DWA-M 143-17 (nur Mörtel und kunststoffmodifizierter Mörtel)

Anforderungen an die Festigkeit des Untergrundes vor der Beschichtung


Bei Rohren und Schächten bis 1,50 m Durchmesser und Vollauskleidung

(unabhängig vom Untergrund) Bei allen anderen Fällen

Schichtdicken [mm]

< 15 15 – 40 Beton Mauerwerk

Mittelwert 1) Mittelwert 1) Mittelwert 1) Mittelwert 1) Kleinster Einzelwert

Oberflächen- zugfestigkeit [MPa]

Wie „Bei allen anderen

Fällen“ > 0,5 > 1,0 > 0,5 ³ 0,3

Druckfestigkeit [MPa] > 20 > 15 > 20 > 20 > 15

1) Mittelwert aus mindestens 3 Einzelwerten

Anschleuderverfahren für Schächte


Spritzverfahren





Offene Bauweise

• Austausch der gesamten Kanalhaltung in offener Baugrube

- gängiges Verfahren bei schweren Schäden in größerem Umfang

- Aufwand abhängig von Tiefenlage und Oberfläche

• Achtung: Eingriff in Baugrund, damit Voruntersuchungen erforderlich

• Vorteil: bewährtes Verfahren mit sicherem Sanierungserfolg

• Nachteil: Beeinträchtigung der Oberfläche (Straße, Verkehr)

• Regelwerk: DIN EN 1610, DWA A 139

Erneuerung in offener Bauweise




Berstverfahren

• Unterirdischer Austausch der gesamten Kanalhaltung durch Zerstörung (dynamisch oder statisch)

und Verdrängung des Altrohres und Einziehen eines neuen Rohres

- Einsatz auf kleinere Nennweiten beschränkt

- Aufweitung in geringem Maße möglich

• Vorteil: Erneuerung bei gleichzeitigem Schutz der Oberfläche

• Nachteil: schwierige Anschlusseinbindung

• Regelwerk: DIN EN 12889, DWA M 143-15, GSTT-Information Nr. 19-3,


Berstverfahren (Quelle: DWA M 143-15)




Vortriebsverfahren

• Unterirdischer Austausch der gesamten Haltung durch Überfahren mit Abbau

des Altrohres und Einpressen einer neuen Leitung

- nicht begehbarer Bereich: Pipe Eating

- begehbarer Bereich: bemannter Vortrieb

• Vorteil: Erneuerung bei gleichzeitigem Schutz der Oberfläche

• Nachteil: hohe Kosten und schwierige Hausanschlusseinbindung

• Regelwerk: DIN EN 12889, DWA A 125, GSTT Information Nr. 19-3

Vortriebsverfahren (Quelle: bi-Umwelt)




Stollenbau

• Unterirdischer Austausch der gesamten Kanalhaltung im Schutz eines bergmännisch

vorgetriebenen Stollens

- Einsatz in kleineren und größeren Nennweiten

- Flexibilität hinsichtlich Profilform und Richtungsänderungen

- Einbau des neuen Kanals auch in größerer Nennweite

• Vorteil: unterirdischer Einbau einschließlich der

Hausanschlussanbindung

• Nachteil: sehr hohe Kosten

Kanalerneuerung im Stollenbau





a) Reparaturen

b) Renovierungen







a) Kostenvergleich




Integrales Kanalmanagement

Grundlage: DIN EN 752 und DIN EN 14654-2

Fließschema des integralen Kanalmanagements

(Quelle: DIN EN 14654-2)

Integrales Kanalmanagement • Maßnahmenplanung • Bauliche Umsetzung



Zusammenfassung des Prozesses des Managements und der Überwachung von Sanierungsmaßnahmen





Zusammenfassung des Prozesses des Managements

und der Überwachung von Sanierungsmaßnahmen





Wahl der Maßnahmenart

- Auswahl unter Berücksichtigung des Sanierungsplans/ der gewählten Sanierungsstrategie,

maßgebende Kriterien: Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit

- Grundlage für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung: in der Regel dynamische Kostenvergleichsrechnung,

zunehmend auch betriebswirtschaftliche Aspekte wie Restbuchwerte und Gebührenwirksamkeit




Entscheidungsprozess

für die Auswahl der

baulichen Lösungen

(Quelle: DIN EN 752)




Hydraulische Betrachtung

Hydraulische Betrachtung grundsätzlich mindestens bei Erhaltungsmaßnahmen

(Renovierung und Erneuerung) erforderlich

Bei Reparaturen kann aufgrund begrenzter Kosten und eines begrenzten Zeitraums darauf verzichtet werden.

Grundlagen:

- Möglichst vorliegende Generalentwässerungsplanung / hydrodynamische Kanalnetzberechnung

- Im Einzelfall vereinfachte Abschätzung (Wassermengen, Rohrtabelle) angemessen, soweit damit

eine eindeutige Einschätzung möglich ist

Anforderung: gemäß DIN EN 752 und DWA-A 118:

Einhaltung einer maximalen Jährlichkeit

für Einstau und Überstau

Definition von Einstau, Überstau und Überflutung




Hydraulische Betrachtung

Abwägung bei hydraulischem Sanierungsbedarf:

- Rechnerischer, hydraulischer Sanierungsbedarf nicht immer durch praktische Beobachtung verifiziert

- Hydraulische Sanierungsmaßnahmen oft von größerem Umfang und weiter in der Zukunft eingeplant

- Vorgezogene Auswechslung einer Haltung in größerer Nennweite problematisch, da bei

hydraulischer Sanierung vielfach auch Trassen und Tiefenlagen geändert werden

- Ggf. dringende bauliche Sanierung ohne Berücksichtigung des hydraulischen Sanierungsbedarfs

ausführen oder bauliche Maßnahme zeitlich verschieben, soweit bezüglich des Schadenspotentials tolerierbar

- Verschlechterungsverbot beachten

Ort Überstauhäufigkeiten Überflutungshäufigkeiten

Ländliche Gebiet 1 in 2 Jahren 1 in 10 Jahren

Wohngebiete 1 in 3 Jahren 1 in 20 Jahren

Stadtzentren, Industrie-und Gewerbegebiete

seltener als 1 in 5 Jahren

1 in 30 Jahren

Unterirdische Bahnanlagen, Unterführungen

seltener als1 in 10 Jahren

1 in 50 Jahren




Einbeziehung Dritter

Koordinierung der Tätigkeit im Straßenraum, um

- Kosten zu sparen

- Gegenseitige Beschädigungen zu vermeiden

- Straßenaufbrüche und die damit verbundenen Verkehrsbehinderungen sowie

Lärm- und Staubbelästigungen zu minimieren

Probleme:

- Strategieansätze der einzelnen

Sparten nicht deckungsgleich

- Optimale Zeitpunkte der Sanierung

unterschiedlich

Lösungsansätze:

- Regelmäßige, z. B. jährliche

Abstimmung der Beteiligten

- Koordinierungsstelle bei der

Stadt

- Erarbeitung koordinierter

Strategieansätze (Forschung)

Baumaßnahmen im Straßenraum




Planungsgrundlagen

Qualität der Planungsgrundlage hat entscheidenden Einfluss auf die Qualität der Planung

Wesentliche Planungsgrundlagen:

- Aktuelle Videoaufzeichnung

- Topografische Aufnahme (bei geschlossener Bauweise ggf. entbehrlich)

- Baugrundgutachten (abhängig vom Umfang der Maßnahme), auch bei Renovierung

zur Beurteilung der Bettungs- und Grundwassersituation

- Lage der Versorgungseinrichtungen

- Ggf. Hindernisrecherche benachbarter Einbauten oder Fundamente

- Hydraulische Belastung

- Ggf. Materialuntersuchungen insbesondere im begehbaren Bereich




Statische Berechnung

- Reparaturverfahren: In der Regel keine statische Berechnung erforderlich,

da Behebung eines örtlich begrenzten Schadens

- Erneuerung: Statische Berechnung nach der für den Neubau gültigen Verfahren

-- Erneuerung in offener Bauweise: Bemessung nach DWA-A 127 (Silotheorie)

-- Erneuerung in geschlossener Bauweise: Berechnung nach DWA-A 161

Renovierung: Statische Berechnung nach gesondertem Verfahren erforderlich; Nachweise sowohl für Betriebszustand

als auch für Bauzustände erforderlich

Grundlage: ATV-M 127-2

Modelle mit voller Bettung des Kreisringes (Quelle: ATV-M 127-2)




Nachweise für den Betriebszustand

Unterscheidung von drei Altrohrzuständen für die unsanierte Altleitung (Quelle: ATV-M 127-2):

Altrohrzustand I:

Altrohr allein tragfähig (z. B. Undichtigkeiten in Rohrverbindung, Wandung; keine Risse, ausgenommen Haarrisse).

Altrohrzustand II:

Altrohr-Bodensystem allein tragfähig (z. B. Längsrisse mit geringer Rohrverformung bei überprüfter funktionsfähiger

seitlicher Bettung. Bestätigt z. B. durch Langzeitbeobachtung und/oder Rammsondierung.

Altrohrzustand III:

Rohr-Bodensystem langzeitig allein nicht mehr tragfähig; deutliche Verformungen; gegenüber Altrohrzustand II wird

der Liner auch durch Erd- und Verkehrslasten beansprucht.

Sonderbetrachtung erforderlich für breite Ringrisse/Muffenspalte > di/10 oder 10sL sowie fehlende Rohrteile > di/2

Altrohr mit Liner (Quelle: ATV-M 127-2)




Berücksichtigung von Imperfektionen

Größe der Imperfektion nach Inspektionsergebnis oder als Mindestwert:

- Vorverformung wv: 2 % des Linerradius

- Ovalisierung wGR,V: 3 % des Linerradius

(außer Altrohrzustand I)

- Ringspalt ws: Schlauchverfahren 0,5 % des Linerradius

vorverformte Liner 2 % des Linerradius

(bei Altrohrzustand III ist für den Nachweis von Erd- und Verkehrslasten eine Spaltbildung

auf der sicheren Seite zu vernachlässigen)

Imperfektionen des Altrohrs und des Liners (Quelle: ATV-M 127-2)




Abfluss-, Abfall- und Verkehrslenkung

Sorgfältige Betrachtung bereits im Zuge der Planung erforderlich (Achtung: bei DIN EN 14654-2 erst bei Umsetzung

der Maßnahme eingeordnet)

Abflusslenkung

Abfluss muss in vollem Umfang schadlos abgeleitet werden können - ggf. mit Räumung der Baustelle

(entsprechende Warnvorkehrungen treffen)

- Offene Bauweise: Aufrechterhaltung des Abflusses während der Bauzeit in der Baugrube, in der Regel

sukzessive Aufnahme der seitlichen Zuläufe an den von unten beginnend gebauten neuen Kanal

- Reparatur in geschlossener Bauweise: In der Regel unter Betrieb möglich, Absperrung der Sanierungsstellen

erforderlich, Durchleitung des Trockenwetterabflusses (z. B. Durchflusspacker), Räumung der Baustelle bei

Starkregen

- Renovierung: Lenkung des Abflusses im Hauptkanal

und Wartung des Abflusses aus den Hausanschlüssen

erforderlich

Hamburger Heber




Abfalllenkung

Abfallmanagement gemäß Kreislaufwirtschaftsgesetz erforderlich

- Belastete Materialien im Ergebnis des Baugrundgutachtens identifizieren und klassifizieren

- Maßnahmen zur Wiederverwendung prüfen (Recycling)

- Maßnahmen zur Abfallvermeidung prüfen, insbesondere geschlossene Bauweise

- Entsorgungswege definieren, klären und vorgehen

Verkehrslenkung

Umfang der Betrachtung abhängig vom Umfang der Sanierungsmaßnahme

- Reparaturen: in der Regel Tagesbaustellen – örtliche Betrachtung ausreichend

- Renovierung: ebenfalls kurze Bauzeit, aber insbesondere bei größeren Durchmessern aufgrund des Equipments

vorsorgliche Betrachtungen in etwas größerem Umfang erforderlich

- Erneuerung: längere Bauzeit und größere Eingriffe – neben dem direkten Baustellenbereich auch

Großraumbetrachtung sinnvoll, Prüfung von Verkehrsumleitungsstrecken mit entsprechenden

Verkehrsberechnungen




Vergabe von Sanierungsleistungen

Vergabe von Kanalsanierungsarbeiten überwiegend durch öffentliche Auftraggeber, damit Anwendung der Vergabe-

und Vertragsordnung für Bauleistungen (VOB)

Leistungsverzeichnis und Vertragsbedingungen

- Sanierung in offener Bauweise und in geschlossener Bauweise in der Regel durch unterschiedliche Firmen,

damit sinnvollerweise auch getrennt ausschreiben

- Spezielle Sanierungen mit besonderen Anforderungen, z. B. Großprofilsanierung ebenfalls sinnvollerweise

getrennt vergeben

- Genaue Beschreibung der durchzuführenden Arbeiten

- Ausreichende Grundlagen für die Kalkulation des Auftragnehmers, ggf. Möglichkeiten zur Einsichtnahme

(Schadensbilder, Videoaufzeichnungen)

- Vorgabe zusätzlicher technischer Vertragsbedingungen zur Definition der Ausführungsqualität,

Grundlage: ZTV des Verbands der zertifizierten Sanierungsberater für Entwässerungssysteme (VSB),

derzeit sukzessive in Reihe DWA-M 144 überführt

- Renovierungsverfahren inzwischen genormt, für Reparaturverfahren läuft derzeit die Normung

- Geforderte Prüfungen (z.B. Materialprüfung) in der Ausschreibung definieren

- Vergabe nicht rein nach Preis, sondern auch nach Qualitätskriterien




Überwachung der Sanierungstätigkeit

Bauüberwachung bei offenen oder geschlossenen Sanierungsverfahren sehr unterschiedlich:

a) offener Bauweise: in vielen Fällen direkte Überprüfung Vorort sinnvoll und erforderlich,

ggf. zusätzliche Fotodokumentation

b) Geschlossene Bauweise: Überprüfung anhand von Videoaufzeichnungen vor, während und nach der

Sanierung, teilweise verfahrensbedingte Aufzeichnungen des Sanierungsablaufes, Einfordern der gemäß

Leistungsverzeichnis verlangten Dokumentationen

- Materialprüfungen von unabhängigem Institut

- Überprüfung der Einhaltung der Vorgaben aus dem Zulassungsverfahren (DIBt-Zulassung)

- Qualitäts-, Termin- und Kostenkontrolle im Zuge der örtlichen Bauüberwachung

- Einleitung von Gegenmaßnahmen durch Bauoberleitung bei festgestellten Defiziten

- Ausreichende Überprüfung vor Gewährleistungsablauf





a) Reparaturen

b) Renovierungen







a) Kostenvergleich




Grundlagen

Leitlinien zur Durchführung dynamischer Kostenvergleichsrechnungen (KVR-Leitlinien) von DWA und DVGW,

früher LAWA

Grundsätze der dynamischen Kostenvergleichsrechnung:

- Betrachtung der Gesamtkosten innerhalb des Betrachtungszeitraums (Investition, Reinvestition, Betrieb)

- Berücksichtigung der Kostenzeitpunkte durch entsprechende Auf- oder Abzinsung auf einen einheitlichen

Betrachtungszeitpunkt (Akkumulation oder Diskontierung)

- Berücksichtigung eines Realzinssatzes für den Kostenvergleich, welcher sowohl den Nominalzins, als auch die

Inflationsrate berücksichtigt:

ir = 111

i

n

i

iir = Realzinssatz; in = Nominalzinssatz; ii = Inflationsraten = Abstand vom Bezugszeitpunkt in Jahren

Abzinsung für Einzelkosten in der Zukunft: DFAKE (i;n) =

Summierung und Abzinsung für gleichförmige Kostenreihen in der Zukunft: DFAKR (i;n) =

ni)( 1

1

n

n

ixi

i

)(

)(

11 1

Kostenvergleich • Gebühren und Bilanz • Sanierungsstrategie



Besonderheiten bei der Anwendung der KVR-Leitlinien in der Kanalsanierung:

1. Bisher nur begrenzte Erfahrungen zur Nutzungsdauer der einzelnen Verfahren

2. Ergebnis stark abhängig von der gewählten Nutzungsdauer der Reparatur beim Vergleich zwischen Renovierung/Erneuerung und Nutzungsdauer der Renovierung

3. Nutzungsdauer des Reparaturverfahrens nur bedingt maßgeblich, vielmehr Nutzungsdauer des reparierten Kanals (Auftreten neuer Schäden, schwierig zu berücksichtigen)

4. Umgang mit nachrangigen Schäden ungeklärt, wenn nur Schäden der höchsten Zustandsklasse behoben werden

5. Aussagen aus optischer Inspektion begrenzt (Dichtheit, Rohrbettung), Umgang mit potentiellen, nicht sichtbaren Schäden schwierig

6. Mögliche Sanierungsabfolgen nicht geklärt (Reparatur der Reparatur, Renovierung der Renovierung)

7. Nur bedingt Nutzengleichheit, insbesondere bei der Reparatur




zu 1.: Absicherung der Nutzungsdauern der Verfahren

- Liningverfahren -• Leitlinien: 25 – 40 (50)

• Patent: 1971 (Insituform)

• breite Anwendung in Deutschland seit den 90er Jahren

• Liner bei Inspektion gemäß Selbstüberwachung

in der Regel schadensfrei

• Starke Entwicklung der Qualitätssicherung (VSB, Hamburg,

süddeutsche Kommunen, DWA, DIBt)

• Nutzungsdauer 30 – 40 Jahre ohne weiteres gerechtfertigt




zu 1.: Absicherung der Nutzungsdauern der Verfahren

- Reparaturverfahren -• Leitlinien: 2 – 15 Jahre

• deutlich schwieriger: Verfahrensbreite,

z. T. fehlende Qualitätssicherung

• Entwicklung: ZTV VSB / DWA, DIBt, Warentests,

Reparaturtag

• Normungsantrag des VSB

• Nutzungsdauer 10 – 15 Jahre für die meisten

Verfahren angemessen




zu 2.: Verhältnis der Nutzungsdauern

• Leitlinien: Nutzungsdauer Neubau 50 – 80 (100) Jahre

• Fall 1 – Abschreibung auf 80 Jahre: Neubau 80 Jahre, Renovierung 40 Jahre

• Fall 2 – Abschreibung auf 50 Jahre: Neubau 50 Jahre, Renovierung 25 Jahre




Betrachtungszeitraum 80 Jahre, Realzinssatz 3 %:

Fall 1 - Abschreibung auf 80 Jahre

• Gesamtdiskontierungsfaktor Erneuerung: 1,00000

• Gesamtdiskontierungsfaktor Renovierung: 1,30656

• Verhältnis der Diskontierungsfaktoren: 1,30656

Fall 2 - Abschreibung auf 50 Jahre

• Gesamtdiskontierungsfaktor Erneuerung: 1,22811

• Gesamtdiskontierungsfaktor Renovierung: 1,81467

• Verhältnis der Diskontierungsfaktoren: 1,47761

Fazit: Nutzungsdauer von Renovierung und Reparatur nicht wegen kurzer Abschreibungsdauer zu gering wählen.

zu 2.: Verhältnis der Nutzungsdauern




zu 3.: Nutzungsdauer des reparierten Kanals

• nicht Nutzungsdauer der Reparatur, sondern

Nutzungsdauer des reparierten Kanals maßgebend!

-> größtes Problem beim Variantenvergleich

• genaue Abschätzung oder gar Berechnung derzeit

nicht möglich

• strategische Planung: Prognosemodelle – netzbezogen,

nicht haltungsbezogen

-> Schadensbild bewerten (einmalig / fortschreitend)

-> Einschätzungshilfe: Substanzklassifizierung – Abnutzungsvorrat (Leitfaden)

0%

10%

20%30%

40%

50%

60%

70%80%

90%

100%

2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100

Zustandsprognose Substanzklassifizierung




zu 4.: Berücksichtigung nachrangiger Schäden

typische Vorgehensweise:

1. Es werden nur die Schäden in den

maßgeblichen Zustandsklassen behoben.

2. Zusätzlich werden die Schäden geringerer

Zustandsklasse behoben, bei denen das gleiche

Sanierungsverfahren zur Anwendung kommen kann.

3. Es werden alle Schäden in der zu sanierenden Haltung behoben.

-> Variante 1 und 2 mit KVR nicht zutreffend darstellbar

-> Behelf ähnlich Substanzklassifizierung: Wichtungsfaktoren




zu 5.: Berücksichtigung nicht sichtbarer Schäden

• Möglichkeiten der optischen Inspektion begrenzt (Bsp. Außenschäden)

• mangelhafte Rohrbettung: ggf. Künzelung oder Georadar

-> Möglichkeit Erhöhung eines späteren Sanierungsbedarfes durch

nicht erkennbare Schäden

-> Möglichkeit: Berücksichtigung bei Sanierungsabfolge

(keine Reparaturwiederholung)




zu 5.: Berücksichtigung nicht sichtbarer Schäden

• größtes Problem: Beurteilung der Dichtheit

• Berücksichtigung bauartbedingter Undichtheit?

• derzeit noch tolerierter Zustand ggf. zukünftig nicht mehr akzeptiert

-> Möglicher Ansatz in Substanzklassifizierung:

gering klassifizierter Streckenschaden

Sanierungskosten ohne Abdichtung Sanierungskosten mit Abdichtung




zu 6.: Mögliche Sanierungsabfolgen

Kann man eine Reparatur reparieren?

• Roboter, Packer etc.: ja

• Kurzliner, Hutprofile: bedingt

• Manschette: schwierig

• neue Schäden: ja




zu 6.: Mögliche Sanierungsabfolgen

Kann man eine Renovierung renovieren?

• Undichtigkeit: in der Regel ja

• statische Schäden: in der Regel nein

-> als Durchschnittswert erscheint jeweils eine einmalige Wiederholung angemessen




zu 7.: Nutzengleichheit

• Nutzengleichheit Voraussetzung für Anwendung der KVR

aber: Nutzengleichheit zwischen Reparatur und Renovierung

streng genommen nicht gegeben

-> Umweltschutz

-> Nachhaltigkeit

• besondere Sanierungsziele beachten!

Technische

Ziele

Betriebswirt-

schaftliche

Ziele

Rechtliche

Ziele

Dichtheit

Standsicherheit

Betriebssicherheit




Berücksichtigung der Kanalsanierung in der Bilanz

- Reparatur:

Unterhaltsmaßnahme (konsumtiv), Berücksichtigung der vollen Kosten als Aufwand im Jahr der Reparatur

- Erneuerung:

Erhaltungsmaßnahme (investiv), Abschreibung des neuen Kanals über die angesetzte Nutzungsdauer,

jährliche Kosten in Höhe von Abschreibung + Zinsen

- Renovierung:

a) wesentliche Verlängerung der ursprünglichen Nutzungsdauer des Kanals:

Erhaltungsmaßnahme (investiv),

Abschreibung über die Nutzungsdauer der Renovierung;

jährliche Kosten: Abschreibung + Zinsen

b) keine wesentliche Verlängerung der Nutzungsdauer des Altkanals:

Unterhaltungsmaßnahme, Ansatz der vollen Kosten als Aufwand im Jahr der Renovierung




Berücksichtigung des Altkanals in der Bilanz

- Reparatur: keine Änderung in der Bilanzierung

- Erneuerung: Abschreibung auf 0 im Jahr der Außerbetriebnahme (Sonderabschreibung)

- Renovierung:

Fall a): Addition des Restbuchwertes zu den Renovierungskosten und gemeinsame

Abschreibung über neue Nutzungsdauer

Fall b): Keine Änderung






Berücksichtigung der Sanierung in der Gebührenbedarfsrechnung

- Reparatur: wie Bilanzierung

- Renovierung: wie Bilanzierung

- Erneuerung: wie Bilanzierung

- Altkanal: Sonderabschreibung bleibt unberücksichtigt und damit nicht durch Gebühren

refinanzierter Teil des Altkanals

Abschwächung durch Erhöhung des Abschreibungssatzes bei geplanter Stilllegung möglich,

allerdings nach OVG-Rechtsprechung nicht Abschreibung auf 0, sondern Erhöhung auf den

Abschreibungssatz, der sich aus der neuen Gesamtnutzungsdauer ergibt.




Bewertungspraxis

- lineare Abschreibung ohne Zustandsberücksichtigung

derzeit die Regel

- Einführung Doppik: Zustandsbewertung für Straßen,

aber nicht für Kanäle

- keine realistische Abbildung des vorhandenen Vermögens

- Forschungs- und Änderungsbedarf




Vermögensbewertung

- Eröffnungsbilanz

- Bilanzkorrektur

- Wertminderung

- Anpassung der Restnutzungsdauern

- Sonderabschreibungen

- Besonderheiten Gebühren




Nutzungsdaueränderung

Anpassung

- nach Abwasserbeseitigungskonzept

- nach Sanierungskonzept

- nach Zustandsprognose

Auswirkungen


Optimierung - Zielsetzung:

- Handlungsspielräume für eine nachhaltige Sanierung schaffen

- Refinanzierung nachhaltig sichern

- Erträge und Aufwendungen verstetigen

Lösungsansätze:

- Zustandsabhängige Verkürzung oder

Verlängerung der individuellen Restnutzungsdauern

- Prognosegestützte Wahl der Nutzungsdauer neuer

Abwasseranlagen

- Berücksichtigung von Wertzuschlägen oder

Wertabschlägen

- Umstellung der Abschreibung für die Gebühr

von Anschaffungs- auf Wiederbeschaffungswerte

oder umgekehrt




Technische Ziele:

- Dichtheit

- Standsicherheit

- Betriebssicherheit

Betriebswirtschaftliche Ziele:

- Erhalt des Substanzwertes

- Aufstellen von Investitionsbedarfsplänen

- Verstetigung des Finanzmittelbedarfs

- Vorausschau und Verstetigung der Abwassergebühr

- Verstetigung des Kapitalbedarfs

- Verstetigung des Bauvolumens

- Verstetigung personeller Ressourcen

Rechtliche Ziele:

- Rechtssicherheit für den Betreiber

- Allgemeine rechtliche Betriebssicherheit




Hinweise und Erläuterungen zum Substanzwert:

Substanzwert: SW = WBW · ( 1 – Alter/Nutzungsdauer)

mit SW = Substanzwert; WBW = Wiederbeschaffungswert

netzbezogener Substanzwert aus der längengewichteten Integration der Haltungswerte.

mit n = Anzahl der Haltungen des Netzes

relativer Substanzwert: SWrel = SWNetz / WBWNetz






Zustandsstrategie

Runderlass NRW "Anforderungen an den Betrieb und die Unterhaltung von Kanalisationsnetzen„

Kanäle

Beeinträchtigung der Standsicherheit: unverzüglich

Beeinträchtigung der Funktion einer Haltung: innerhalb von 5 bis 10 Jahren

(abhängig vom Umfang der Beeinträchtigung)

Exfiltration: unverzüglich bis innerhalb von 10 Jahren

abhängig von Abwasserbeschaffenheit und wasserwirtschaftlichen Verhältnissen

Schachtbauwerke

Schäden an Kanaldeckeln, Schmutzfängern, Steigeisen: unverzüglich

Undichtigkeiten am Schachtkörper: wie Kanäle

schadhafter Allgemeinzustand: gemäß Kanalsanierung




Gebietsbezogene Strategie

Kostenverteilung bei

Sanierung in 15 Jahren

ohne Zustandsklasse 3


Alterungsmodelle

Haltungsbezogene Modellierung

Detaillierte Programme nötig

Hoher Eingabe- und Prüfungs-

aufwand

Globalbetrachtung

Summarische Auswertung

Keine haltungsbezogenen

Aussagen möglich

Einfache Eingabe und Auswertung



Substanzwertstrategie




Substanzklassifizierung

Normierungsfunktion


Zustandsprognosemodelle

Prognose der Zustandsentwicklung des Entwässerungsnetzes und seiner Einzelbestandteile mit statistischen

Methoden

Modelltypen: Kohortenüberlebensmodelle, Semi-Markov-Modelle, Nutzungsdaueroptimierungsmodelle

- Modellierung der Alterung für Gruppen von Kanalhaltungen, die vorab nach material- und belastungsspezifische

Verhalten ausgewählt werden

- Grundlage: Demografische Modelle der Bevölkerungsprognose (Überlebenswahrscheinlichkeit)

- Kohorten = Jahrgänge ähnlichen Alterungsverhaltens (in der Kanalisation üblicherweise nach Material und

Kanalart)

- Verteilungsfunktion: Weibull- und Herz-Verteilung, Alterungsparameter: Resistenzzeit (Zeitraum ohne

Zustandsverschlechterung, Alterungsfaktor (Geschwindigkeit des Alterungsprozesses), Übergangsfaktor

(abrupte Zustandsverschlechterung)

Beispiel Zustandsverlauf ohne Eingriff Beispiel der Zustandsentwicklung für verschiedene Handlungsoptionen






Funktionsbezogene Strategie

Reaktivierung Trennsystem Troisdorf

Reaktivierung eines zurzeit im Mischsystem angeschlossenen Trennsystems

flächendeckende Farbbeprobung

flächendeckene Untersuchung der öffentlichen und privaten Kanalisation

flächendeckende Abdichtung des Schmutzwassersystems

Regenwasserbehandlung im Trennsystem mit Fremdwassersteuerung




Mehrspartenstrategie

Documents

Grundlagen der Kanalsanierung Dipl.-Ing. Michael Hippe€¦ · Grundlagen der Kanalsanierung Dipl.-Ing. Michael Hippe Übersicht über Verfahren zur baulichen Sanierung von Entwässerungssystemen