Entwicklung eines zerstörungsfreien Prüfverfahrens zur Beurteilung des Zustandes und des Sanierungserfolges nicht-begehbarer Abwasserleitungen
Projektdurchführung
IKT - Institut für Unterirdische InfrastrukturExterbruch 1
45886 Gelsenkirchen
Zielsetzung
Schadhafte Abwasserkanäle und -leitungen bergen ein hohes Risiko für die Umwelt, denn durch Undichtigkeiten können einerseits im Abwasser enthaltene Schadstoffe in die Umwelt gelangen und Boden und Grundwasser verunreinigen (Exfiltration). Andererseits kann es bei undichten Abwasserleitungen auch zu einer Infiltration von Grundwasser kommen, was wiederum den Fremdwasseranteil erhöht und somit zu einer hydraulischen Überlastung des Gesamtsystems Kanalisation/Kläranlage führt. Vor dem Hintergrund der alternden Kanalnetze und des wachsenden Investitionsbedarfes kommt der Zustandserfassung und der Sanierung schadhafter Kanäle daher eine hohe Bedeutung zu. Die derzeit gängige Methode der optischen Inspektion mit TV-Befahrung liefert allerdings nur unzureichende Informationen über den tatsächlichen Zustand oder die Qualität ausgeführter Erneuerungs- bzw. Renovierungsmaßnahmen, da lediglich die unmittelbare Oberfläche des Kanalinneren in Augenschein genommen werden kann.
Ziel dieses Projektes war aufbauend auf das bereits etablierte MAC-Verfahren für Nennweiten größer als DN 1000 die Entwicklung eines zerstörungsfreien Prüfverfahrens, welches die Beurteilung des Bettungszustandes beim Neubau und des Sanierungserfolges bei der Renovierung nicht-begehbarer Abwasserleitungen ermöglicht, das Mikro-MAC.
Arbeitsschritte
Zunächst wurde der Stand der Technik bei der Prüfung mit dem MAC-Verfahren und bei der Qualitätssicherung von Schlauchlinersanierungen analysiert. Mit Netzbetreibern wurden die möglichen Einsatzgebiete des Micro-MAC diskutiert und Randbedingungen festgelegt. Im Rahmen der Weiterentwicklung der MAC-Prüfeinrichtung wurde auf den Einsatz von jenen Techniken, die einen unbemannten Betrieb ermöglichen, besonderen Wert gelegt. Die Praxistauglichkeit der neuentwickelten Prüfeinrichtung für den Einsatzbereich unterhalb von DN 800 wurde bei Praxiseinsätzen im IKT und in situ überprüft. Basierend auf den Testeinsätzen wurde eine fachliche Einordnung der Prüfergebnisse aus bautechnischer Sicht vorgenommen. Hier wurden insbesondere Möglichkeiten zur Auswertung der gewonnenen Messwerte für den jeweiligen Anwendungsfall zusammengestellt. Schließlich wurden Auswertekonzepte zur Qualitätssicherung von neuverlegten biegeweichen Rohren und von Schlauchlinersanierungen mithilfe der Prüfergebnisse des Micro-MAC-Verfahrens erarbeitet.
Ergebnisse
Im Ergebnis wurde eine Prüfeinrichtung entwickelt, welche die Möglichkeiten der Qualitätssicherung bei Neubau und Sanierung für den Nennweitenbereich DN 300 bis DN 800 um folgende Prüfaspekte erweitert:
• Überprüfung der Bettung bei neuverlegten biegeweichen Kanalrohren
(Standardbettung / Flüssigböden).
• Überprüfung der Qualität von Schlauchlinersanierungen
(E-Modul / Ringraum).
Die Vorgehensweise bei der Qualitätskontrolle von Neubau- und Renovierungsverfahren mit dem Micro-MAC-Verfahren kann in folgende Schritte unterteilt werden:
1. Vorberechnungen
Sichtung der Rohr- bzw. Linerstatiken. Sollwanddicke, Sollringraum, Soll-Emodul. Festlegen der Kraft- und Weggrenzen für die Prüfung.
2. Prüfungsdurchführung
Durchführen von Kraft-Verformungsmessungen mit dem Prüfsystem in einem zuvor festzulegenden Prüfintervall.
3. Sicherung der Qualität von Sanierungsmaßnahmen
Im Ergebnis kann die Qualität der Ausführung einer Neubau- bzw. Renovierungsmaßnahme mithilfe einer Micro-MAC-Prüfung überwacht werden.
Künftig müssen nun die entwickelte Gerätetechnik und zugehörigen Auswertekonzepte im Labor und in situ bei unterschiedlichen Nennweiten, Rohrwerkstoffen, Bettungseigenschaften und Schlauchlinerwerkstoffen angewendet werden, um gegebenenfalls Modifikationen vornehmen zu können und die Datenbasis zu erweitern.
Öffentlichkeitsarbeit
Das im Rahmen dieses Projektes entwickelte Micro-MAC System wurde auf der HRW-Karriere-Messe der Hochschule Ruhr West präsentiert. Demonstriert wurde die hochauflösende Prüf- und Messtechnik an einem Glasrohr, welches minimal verformt wurde und die hieraus resultierenden Kräfte konnten messtechnisch erfasst werden. Des Weiteren sind Veröffentlichungen der Ergebnisse im Rahmen des IKT-eNewletters und in Fachzeitschriften geplant. Auch soll das Prüfsystem im Rahmen eines Projektes eingesetzt werden, welches die Qualität von Schlauchlinersanierungen in Hauptkanälen zum Thema hat. An diesem Projekt sind auch Netzbetreiber aus Belgien, den Niederlanden, Großbritannien, Neuseeland und Australien beteiligt. Hierdurch ist auch eine internationale Verbreitung der Ergebnisse gewährleistet.
Fazit
Das Micro-MAC-Prüfgerät bietet die Möglichkeit, weit mehr Informationen über die Qualität von Neuverlegungen und Renovierungen zu gewinnen. In einer Haltung können zahlreiche Einzelprüfungen in konstanten Abständen durchgeführt werden, womit qualitätsrelevante Eigenschaften über die gesamte Haltungslänge sichtbar gemacht werden können. Durch die Messungen besteht damit erstmals die Möglichkeit, Bettungsqualitäten bei Neuverlegungen und Ringraumgröße und E-Modul bei Schlauchlinersanierungen quantitativ zu erfassen. Die dann nicht allein auf einer optischen Inspektion von Innen und punktuellen Materialprüfungen beruhenden Beurteilungen erhalten so eine deutlich höhere Aussagekraft und tragen so wesentlich zum Schutz vor schädlichen Umwelteinflüssen durch Abwasserexfiltrationen bei.