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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung und Sanierung
von Schäden an unterirdischen Ver- und Entsorgungseinrichtungen
insbesondere Rohrleitungssystemen und deren Bettungs- und Überschüttungsböden.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren werden
vorrangig die Rohrbettungsbedingungen- und Überschüttungsbedingungen
signifikant verbessert. Bei gleichzeitiger Verfüllung anstehender
Hohlräume im umgebenden Boden und paralleler Sanierung
der Rohrleitung durch das Inlinerverfahren wird ein nachhaltiges
Sanierungssystem für ober- und unterirdische Infrastrukturanlagen geschaffen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden bestehende
Rohrleitungssysteme, ggf. bei gleichzeitiger Inlinersanierung der
Rohrsysteme, sowie deren umgebenden Böden und Hohlräume
durch Injektionstechniken stabilisiert und saniert, so dass die
darüber liegenden Bauwerke und -teile (z. B. Straßen,
Gebäude usw.) gesichert sind.
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Injektionsverfahren
zur Sanierung von Bestandsgebäuden oder Ingenieurbauwerken
werden schon seit einigen Jahren insbesondere bei der grundbaulichen
Sanierung unterirdischer Bauteile durch Abdichtungs- oder Verfestigungsinjektionen eingesetzt.
Der derzeitige Stand der Technik ist unter anderem im Schutzrecht
der Firma Uretek (AT000000313666E, Verfahren zur Stabilisierung
eines Baugrundes) beschrieben. Weitere Hinweise zur Injektionstechnik
können der einschlägigen Literatur (z. B. Kutzner,
C.: Injektionen im Baugrund, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1991;
Schlötzer, C. und Steinke, J.: Injektionen im Baugrund
zur Sanierung und Bestandssicherung, Der Bausachverständige 2/2007,
Jahrgang 3, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, Bundesanzeiger Verlag,
Köln, Seiten 9–13) oder auch dem Nachrichtenflyer
der Firma Uretek Deutschland GmbH, Jahrgang 2007 Nr. 13, entnommen
werden.
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Der
derzeitige Stand der Technik ist nachfolgend kurz beschrieben. Die
Beanspruchung von Böden unter Bestandsgebäuden
oder Ingenieurbauwerken nimmt mit zunehmender Tiefe degressiv ab. Durch
eine zielgerichtete Injektion von Injektionssuspensionen beispielsweise
auf der Basis von Feinstbindemitteln oder Injektionslösungen
sowie Kunststoffen wie beispielsweise Spezialharze in die am stärksten
belasteten Schichten lässt sich zunächst eine
Verspannung dieser Bereiche erzielen. Hierdurch wird gleichzeitig
auch die Tragfähigkeit der Böden vergrößert.
Sobald der Untergrund in seitlicher und in Abwärtsrichtung
in Folge der Verspannung einen ausreichend großen Widerstand
entwickelt hat, ist bei weiterhin aufrecht gehaltenem Injektionsdruck oder
bei Verwendung expandierender Injektionsmittel nur noch eine Ausweichbewegung
nach oben möglich. Die dabei auftretenden Hebungskräfte üben zu
diesem Zeitpunkt einen höheren Druck als die resultierenden
Baugrundspannungen aus den Bauwerkslasten und den über
der Injektionsstelle liegenden Böden aus.
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Zur
alleinigen Sanierung von undichten Rohrleitungen werden sogenannte
Renovierungsverfahren durch Inliner (z. B. Schlauchliner) eingesetzt. Auch
dieses bekannte Verfahren wird nachfolgend kurz erläutert.
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Inliner
sind Renovierungsverfahren zur Verbesserung der aktuellen Funktionstüchtigkeit
einer bestehenden defekten, undichten Rohrleitung. Es wird hierbei
ein flexibler Schlauch aus Trägermaterial mit einem Reaktionsharz
getränkt und i. d. R. über eine Robotereinrichtung
bei nicht begehbaren Rohrleitungen in den zu renovierenden Kanal
eingebracht. In begehbaren Rohrquerschnitten wird der Schlauch aus
Trägermaterial durch geeignetes Fachpersonal in die zu
sanierende Leitungshaltung gebracht.
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In
nicht begehbaren Querschnitten wird der Liner mit Wasser- oder Luftdruck
formschlüssig an die Rohrwandung des vorhandenen Altrohres
gepresst. Durch das anschließende Aushärten des
Reaktionsharzes entsteht ein neues muffenloses und gewebeverstärktes
Kunststoffrohr in der bestehenden Abwasserleitung. Der Aufbau eines
Liners besteht in der Regel aus einem dreischichtigen Wandaufbau.
Eine Innenfolie aus PEHD oder PU verhindert beim Aushärten
den Kontakt mit den Aushärtemedien und bildet nach der
Installation die Rohrinnenwand. Dahinter befindet sich der sog.
Verbund; eine Kombination aus ausgehärtetem Harzsystem, Trägermaterial
und/oder Verstärkung. Die letzte Schicht bzw. die Rohraußenwand
kann ggf. bei UP-Harz Liner durch eine Außenfolie gebildet
werden. Sie soll ein mögliches Austreten von überschüssigem
Harz verhindern.
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Die
Trägermaterialien der Liner werden zu Schläuchen
verarbeitet und bilden nach der Tränkung mit den jeweiligen
Harzsystemen das komplette Schlauchsystem. Sie lassen sich im Wesentlichen
in zwei Gruppen einteilen: Synthesefasern (Nadelfilz) und Glasfasergewebe
(z. B. korrosionsbeständiges E-CR-Glas). Die Trägermaterialien
müssen mit Harz möglichst vollständig
durchtränkt werden (Imprägnierung). Die Aushärtung
des Harzes wird durch überwiegend thermische Initiatoren
wie z. B. Härtung mit Dampf oder warmen Wasser durchgeführt.
Aber auch eine Lichthärtung über Fotoinitiatoren
ist möglich.
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Nach
derzeitigen Erkenntnissen sind jedoch Rohrleitungs- und Setzungsschäden
in einem unmittelbaren Zusammenhang zu sehen. Insbesondere bei defekten
Rohrwandungen können bei entsprechend hohem Grundwasserstand
baugrundtechnische Probleme entstehen, die zu Setzungen im Bereich
der Geländeoberfläche oder benachbarter Bestandsgebäude
führen können. Dabei werden Feinanteile mit dem
strömenden Wasser erosiv aus dem Bettungs- und Auffüllungsboden
ausgespült, in die defekte Rohrleitung infiltriert und
dort mit dem Abwasser abtransportiert. Dies kann zu Hohlräumen
im Bettungsmaterial und möglicherweise auch zu gefährlichen
Hohlräumen beispielsweise in den oberhalb der Leitung liegenden
Trag- oder Gründungsschichten z. B. von Straßen,
Wegen oder Gebäuden führen. Hieraus resultierend
ergibt sich ein hohes Risiko von örtlichen Setzungen, die
zu vielfältigen Rissschäden auch im Bereich benachbarter
Bestandsgebäude führen und teilweise das gesamte
statische System beeinträchtigen können.
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Ein
Nachteil aller vorgenannten Systeme besteht darin, das sie bei einzelner
Anwendung (nur Baugrundinjektion, oder nur Rohrinlinersanierung) zwar
Symptome wie Undichtigkeiten in den Rohrleitungen oder Hohlräume
im umgebenden Boden behandeln, aber nicht die Langlebigkeit beziehungsweise
Gebrauchstauglichkeit und statische Systemtauglichkeit der bestehenden
Ingenieurbauwerke verbessern. Grund hierfür ist, dass bei
der Anwendung der vorgenannten Sanierungsverfahren im Einzelfall
kein nachhaltiges statisch stabiles Ingenieurbauwerk entsteht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorgenannte Nachteile zu beseitigen,
in dem ein System geschaffen wird, welches eine Sanierung der baugrundtechnischen
Schäden bei gleichzeitiger nachhaltiger Sanierung der leitungsspezifischen Schäden
im Untergrund erzielt. Durch diese Erfindung werden bestehende Rohrleitungssysteme,
sowie die angrenzenden Bettungs- und Bodenschichten nachhaltig saniert,
sodass ein neues, dichtes und im angrenzenden Untergrund hohlraumfreies
und tragfähiges System entsteht.
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Dieses
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass während oder nach der Sanierung der defekten Rohrleitung
durch die bekannten Inliner- oder Partlinerverfahren die angrenzenden
Bettungs- und Überschüttungsböden in
unmittelbarer Nähe der Rohrleitung durch z. B. Tiefeninjektionsverfahren
stabilisiert werden.
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Vor
dem Beginn der Sanierung wird hierbei die Rohrleitung mittels einer
TV-Kamerabefahrung erkundet. Schäden an der Leitung werden
hierbei aufgezeichnet und vermessen. Nach dieser Bestandsaufnahme
kann z. B. durch eine zusätzliche Georadarbefahrung oder
akustische Messmethode in der defekten Rohrleitung oder durch eine
an der Oberfläche (z. B. Straßenoberfläche)
stattfindende georadartechnische oder seismische Untersuchung eine
Hohlraumerkundung der Bettungs- und Überschüttungsmaterialien
erfolgen. Nach dieser Bestandsaufnahme werden dann die erforderlichen
Sanierungsvorgänge eingeleitet.
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Die
defekte Rohrleitung wird entsprechend der vorgefundenen Schadensbilanz
mittels Inlinern/Partlinern oder über Injektionsverfahren
saniert. Parallel hierzu werden in unmittelbarer Nähe zur Rohrleitung
die angrenzenden Böden injiziert und dadurch saniert.
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Hierbei
wird mit dem Ziel einer Abdichtung und Verfestigung des Bettungs-
und Überschüttungsboden eine sogenannte Permeationsinjektion
vorgenommen. Das Bodengefüge wird hierdurch planmäßig
nicht verändert, sondern es werden nur die z. B. durch
eine Infiltration entstandene Hohlraumstruktur und die entstandenen
Porensysteme in den Rettungsböden verpresst und dadurch
verfüllt. Während des Verpressvorganges ist in
jedem Fall mit einem eindringfähigen und besonders auf
die baugrundtechnischen Verhältnisse abgestimmten Verpressmittel
wie beispielsweise Suspensionen auf der Basis hydraulischer Bindemittel,
chemische Injektionslösungen auf der Basis von Natriumsilikat
oder Kunststoffen zu arbeiten. Bei stark unterschiedlichen Boden-
und Rettungsmaterialien sind ggf. auch verschiedene Injektionsmittel
zu verpressen. Soll im Bedarfsfall auch eine Hebung im Baugrund
erzeugt werden, z. B. bei abgesackten Straßenoberflächen über der
Kanalhaltung oder zur Setzungsrückstellung beziehungsweise
zum Setzungsausgleich bei Ingenieurbauwerken ist das Bodengefüge
an den gewünschten Stellen gezielt aufzubrechen bzw. zu
cracken. Dies kann durch die Verwendung eines nicht eindringfähigen
Verpressmittels, z. B. einer Paste, eines Injektionsmörtels
oder einer feststoffhaltigeren Injektionssuspension erfolgen. Alternativ
kann hierbei auch mit einer Injektionslösung auf Kunststoffbasis
gearbeitet werden, die nach dem eigentlichen Verpressen im Hohlraumsystem
des anstehenden Bodens um das Rohr herum expandiert.
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Bei
den Verpressarbeiten muss zumindest an den Schadstellen der Rohrwandung
ein Gegendruck erzeugt werden, damit durch die Expansionskräfte
das Rohr beziehungsweise ein bereits eingebrachter Inliner/Partliner
nicht zerstört werden. Dieser Gegendruck kann z. B. während
der Inlinersanierung durch Wasser- oder Luftdruck auf den Inliner/Partliner
erzeugt werden. Der Inliner drückt sich hierbei gegen die
Altrohrwand und wirkt bis zur Aushärtung den von außen
Wirkenden Injektions- und/oder den Materialexpansionskräften
entgegen.
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Zur
Durchführung der Injektionen in den Bettungs- und Überschüttungsböden
der vorhandenen Leitungen sind zunächst die erforderlichen
Verpresselemente bis auf die notwendige Tiefe einzubringen. Dies
kann, je nach Baugrund, mittels Bohrungen, durch Einrammen, durch
Einvibrieren, durch Einrütteln oder auch durch Einspülen
erfolgen. Ist die Herstellung einer überwiegend horizontal
orientierten Sanierungsebene vorgesehen und soll jedes Verpresselement
nur einmalig beaufschlagt werden, kann mit Kunststoffelementen gearbeitet
werden, die nach Abschluss der Arbeiten im Boden verbleiben. Soll
eher ein überwiegend geneigter oder vertikal orientierter
Injektionskörper erstellt werden beziehungsweise in solchen
Fällen, in denen einzelne Injektionselemente mehrfach beaufschlagt
werden, z. B. bei sogenannten Mehrphasen- und bei Hebungsinjektionen,
wird allgemein mit Manschettenrohren gearbeitet.
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Mit
der Kombination der Rohrsanierung mittels Inliner- oder Partlinerverfahrens
im Altrohr und dem Injektionsverfahren im Bettungs- und Überschüttungsmaterial
des Rohrsystems können nunmehr langlebige, nachhaltige
Infrastruktursanierungen durchgeführt werden. Insbesondere
das ganzheitliche statische System der unterirdischen und oberirdischen.
Infrastruktursysteme wird durch dieses erfindungsgemäße
Verfahren wesentlich verbessert.
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Ein
Ausführungsbeispiel ist in 1 am Beispiel
eines Regenwasserkanals dargestellt. Hierbei zeigt 1 den
erfindungsgemäßen Inliner (1) der im
Altrohrsystem (2) angeordnet ist. Der Inliner (1)
liegt, wie voranstehend beschrieben, fest an der Altrohrwandung
(2a) an. Durch die Beaufschlagung mit Druck auf den Inliner
(1) wird während der Injektion durch das Verpresselement
(4a) im Bettungsmaterial (3) der erforderliche
Gegendruck für die Verpressung des Injektionsmittels (4)
zur wirksamen Hohlraumverfüllung (5) erzeugt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Kutzner, C.:
Injektionen im Baugrund, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1991;
Schlötzer, C. und Steinke, J.: Injektionen im Baugrund
zur Sanierung und Bestandssicherung, Der Bausachverständige
2/2007, Jahrgang 3, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, Bundesanzeiger
Verlag, Köln, Seiten 9–13 [0002]