Vortriebsrohre für den Hauptsammler West in Heidelberg

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Das Besondere an der Tiefbaumaßnahme, für die die Schäfer Stahlbeton GMBH, ein Mitgliedsunternehmen der FBS-Fachvereinigung Betonrohre und Stahlbetonrohre e. V., Stahlbetonvortriebsrohre in der Nennweite DN 2600 geliefert hat, waren die außergewöhnlichen bautechnischen Rahmenbedingungen. Um die vorgesehene Trassenführung einhalten zu können, musste die Haltung mit einem Radius von 225 m aufgefahren werden – eine Aufgabe, die das ausführende Unternehmen mit dem Einsatz der so genannten Hydraulischen Fuge des Schweizer Unternehmens Jackcontrol AG sowie produktionstechnisch speziell auf diese Vortriebsmaßnahme abgestimmten Vortriebsrohren hervorragend lösen konnte. Das Bauvorhaben ist ein Abschnitt des letzten Großprojektes aus dem Generalentwässerungsplan von 1994, das sich in insgesamt fünf Bauabschnitte gliedert. Nach vollständigem Ausbau des Stauraumkanals werden 15000 m³ verschmutztes Regenüberlaufwasser zurückgehalten, das bisher in den Neckar abfloss. Wenn das Kanalnetz bei Trockenwetter Kapazitäten aufweist, wird das Überlaufwasser aus dem Staukanal über den Hauptsammler Süd der Großkläranlage zugeführt. Dadurch wird der Schmutzstoffeintrag in den Neckar deutlich reduziert bzw. verhindert.

Extremer Radius

Nach Aussage von Dipl.-Ing. Johann Reichardt, Technischer Leiter Rohrvortrieb der beton & rohrbau C.-F. Thymian GmbH & Co. KG, stellte vor allem der enorme Kurvenverlauf der Haltung die besondere Herausforderung der Vortriebsmaßnahme dar. "Der Verlauf des neuen Stauraumkanals orientiert sich am Verlauf der Ludwig-Guttmann-Straße", so Reichardt. "Von der 17 m tiefen Startgrube aus – aufgrund ihrer Lage in unmittelbarer Nähe der Neckarböschung wurde sie zur Aufnahme der Druckkräfte der Vortriebsmaschine mit einer im Erdreich verankerten Presswand und einer 80 cm dicken Bodenplatte ausgestattet – verlief die Strecke ca. 50 m schnurgerade. Auf den nächsten 120 m folgte dann eine Kurvenfahrt mit einem Radius von 225 m, bevor das Schlussstück wieder gerade aufgefahren werden konnte." Hieraus ergaben sich besondere Anforderungen an Technik und Material. Je enger der Kurvenradius ausfällt, desto größer wird die Fuge an der Außenseite der Vortriebsrohre, zudem nehmen die Vortriebskräfte deutlich ab. Bei solchen Rahmenbedingungen können entsprechend dem DWA A 161 entweder nur kürzere Rohre eingesetzt werden, was aufgrund des baulichen und logistischen Mehraufwandes zu höheren Baukosten führt, oder man setzt auf eine andere Druckübertragungstechnik.

Schlauch überträgt den Druck

In Absprache der Kanalplanung des AZV und der für die Ausschreibung beauftragten Albrecht Ingenieurbüro GmbH wurde die so genannte Hydraulische Fuge von Jackcontrol als Druckübertragungs- und Überwachungssystem vorgegeben. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Vortriebsverfahren erfolgt die Druckübertragung nicht über einen hölzernen Druckübertragungsring, sondern über einen mit Flüssigkeit gefüllten Schlauch, der zwischen die Rohrspiegel gelegt wird. Das ermöglicht nach Aussage von Dr. Stefan Trümpi, Geschäftsführer Jackcontrol AG, größere Vortriebskräfte bei Kurvenvortrieben, engere Krümmungsradien der Vortriebsachse und den Einsatz von längeren Rohren bei engen Kurvenradien. Gleichzeitig dient die Hydraulische Fuge zur Echtzeit-Überwachung der laufenden Vortriebsarbeiten. In zum System gehörenden Messfugen werden sowohl die Vortriebskräfte in der Fuge als auch die Verwinkelung des Rohres gemessen und an den Steuerstand übertragen. Auf Basis dieser Daten konnte die Vortriebsmaschine jederzeit optimal eingestellt und gesteuert werden.

In FBS-Qualität

Dementsprechend konnten die Vortriebskräfte beim Pressen bei der Tiefbaumaßnahme in der Mannheimer Straße deutlich erhöht und zudem Rohre mit einer Baulänge von 2 m eingesetzt werden. Die Stahlbetonvortriebsrohre mit Keilgleitdichtung Typ 2 nach DIN V 1201 in Verbindung mit DIN EN 1916, die den erhöhten Anforderungen der FBS-Qualitätsrichtlinie Teil 1.1 entsprechen, wurden von der Schäfer Stahlbeton GMBH im Werk Rheinsheim gefertigt. Die Vortriebsrohre mit einer Nennweite von DN 2600 und einem Außendurchmesser von DA 3100 wurden entsprechend den Anforderungen des Bauherrn in einer Stahlschalung gefertigt und ausgehärtet. Das ist vor allem für Vortriebsrohre von Bedeutung, da Rohre, die auf diese Weise gefertigt werden, nur geringe Maßtoleranzen aufweisen und über eine hohe Festigkeit verfügen. Zum Einsatz kam dabei ein Beton der Festigkeitsklasse C 45/55. Mit der Expositionsklasse XA 2 verfügen die Stahlbetonrohre darüber hinaus über einen erhöhten Widerstand gegen chemische Einflüsse, was vor allem zu einer langen Nutzungsdauer beiträgt.

Mit Sonderausstattung

Für das Vorpressen mit der Hydraulischen Fuge wurden die fast 16 t schweren Stahlbetonvortriebsrohre bereits bei der Produktion bautechnisch angepasst und mit den notwendigen Aufnahmen und Aussparungen versehen. Auf speziell für dieses Projekt angeschafften Muffenplatten zur Rohrfertigung wurden zusätzliche Aussparungskörper angebracht, die für das Anschließen der Schläuche für das Jackcontrol-System notwendig sind. Auf die so vorbereiteten Vortriebsrohre konnten vor Ort dann die aus der Schweiz gelieferten und vorkonfektionierten Schläuche montiert werden.
Trotz einiger unvorhergesehener Hindernisse – u. a. stießen die Tiefbauer in dem überwiegend aus mitteldicht bis dicht gelagerten Sanden und Kiesen bestehenden Erdreich auf große Findlinge und Granitblöcke, bei deren Beseitigung meist viel Zeit verloren geht – konnten die Vortriebsarbeiten Anfang September wie vorgesehen abgeschlossen werden.