Abrasiv-Wasserstrahl-Roboter macht Düker frei

Dükersanierung in Berlin-Marzahn

Abrasiv-Wasserstrahl-Roboter im Höchstdruck-Einsatz

09.10.2023, 00:00 Uhr, aktualisiert 07.11.2024, 16:11 Uhr

COSWIG

Von April 2022 bis Mai 2023 waren Drain-Jet Robotics-Teams der Mauerspecht GmbH für das Bauunternehmen Heinz Lange aus Ottendorf-Okrilla im Höchstdruck-Einsatz. Die Besonderheit des Auftrags lag im Abrasiv-Wasserstrahlschneiden mit einem Höchstdruck-Roboter im Kanal.

Ausgangssituation für die Dükersanierung in Berlin | Foto: Mauerspecht

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Berlin wächst stetig. Um allen Ansprüchen gerecht zu werden, führt die Stromnetz Berlin GmbH im Rahmen eines Großprojektes eine Dükersanierung im Stadtteil Marzahn durch. Zukünftig sollen Starkstromkabel durch zwei bereits vorhandene verdämmte Düker geführt werden. Die Heinz Lange Bauunternehmen GmbH fragte dazu bereits im Dezember 2021 bei der Firma Mauerspecht aus Coswig an. Mauerspecht ist seit über 25 Jahren Spezialdienstleister für Höchstdruck-Wasserstrahl- und Höchstdruck-Wasserschneidtechnik mit eigener Herstellung der entsprechenden Wasserstrahl-Roboter für den Kanal.

Verdämmte PVC- und Stahlrohre sowie verschweißte Querriegel | Foto: Mauerspecht

Die zwei Düker des Berliner Projektes sind innenseitig mit Bitumen beschichtet und haben eine Länge von jeweils 56 m sowie einen Durchmesser von 1,40 m, wobei sich beide Stahlleitungen nach 20 bzw. 25 m auf DN 1200 verjüngen. Innenliegend befinden sich im Dämmmaterial mehrere Leerrohre verschiedener Materialien und Durchmesser. Bei dem Dämmer ging man zunächst von spatenlösbarem Material aus, was sich jedoch schnell als falsche Annahme herausstellte. Ein hochfester Dämmer ist als Füllstoff verwendet worden, um die zahlreichen Leerrohre von DN 100 über DN 140 bzw. 150 bis DN 500 aus PVC und Stahl einzubetten. Der Verschlussgrad liegt bei bis zu 90 %. Für jedes Stahlrohr wurde seitens des Projektträgers ein separater Bauabschnitt eingeplant.

Arbeiten mit Höchstdruck-Wasserstrahl-Roboter in DN 1400 (1.Düker) | Foto: Mauerspecht

Maschinelles für händisches Schneiden

Mit einem erfolgreichen Testtag begann für das erste Drain-Jet Robotics-Team von Mauerspecht Anfang April 2022 die Arbeit im ersten Bauabschnitt im ersten Rohr. Aufgabe war das Entfernen des Dämmmaterials sowie der innenliegenden 24 PVC-Leerrohre. Um den Höchstdruck-Wasserstrahl-Roboter einsetzen zu können, mussten die ersten 1,50 m mit der Handlanze gestrahlt werden.

Kurz vor Abschluss des ersten Bauabschnitts (April bis Juli 2022) | Foto: Mauerspecht

Nachdem die Leerrohre freigelegt und der gelöste Dämmer entfernt wurde, konnten die PVC-Rohre in 50 cm Länge mittels herkömmlicher Wasserstrahlschneidtechnik geschnitten werden. Der Auftraggeber der Firma Mauerspecht übernahm in diesem Teil des Bauprojekts noch das Heraustrennen der zehn Stahlrohre DN 140 sowie der alle 2,50 m verschweißten Querriegel. Diese Arbeiten wurden händisch ausgeführt, indem die Rohre mittels Brenner oder ähnlicher Geräte geschnitten wurden. Eine Herausforderung, sowohl für den entsprechenden Arbeitsschutz als auch für den zeitlich begrenzten Ausführungszeitraum des Gesamtprojektes. Daher wurde nach Möglichkeiten gesucht, das händische Schneiden maschinell zu ersetzen. Die Lösung brachte die Firma Mauerspecht mit ihrer Neuentwicklung: Radialschneidmanipulatoren für das robotergesteuerte Wasserstrahlabrasivschneiden im Kanal sowie Weiterentwicklung des Schneidadapters für den eigenen Großkanalroboter.

Geschäftsführerin Cornelia Galinsky (li.) und Vertriebsleiter Tino Bermich besichtigen das Großprojekt (hier: Materialsammelplatz) | Foto: Mauerspecht

Mit Abschluss des ersten Bauabschnitts Ende Juli 2022 blieben somit für die Firma Mauerspecht noch vier Monate bis zum Beginn des zweiten Bauabschnitts, um eine Höchstdruck-Wasserstrahl-Schneidvorrichtung für die Stahl-Leerrohre DN 150 zu entwickeln und herzustellen. Die Sondervorrichtung ermöglicht das Schneiden der Stahlrohre aus dem Inneren in die gewünschte Segmentlänge.

Höchstdruck-Wasserstrahl-Roboter mit Schneidadapter für DN 500 (hinten im Bild) | Foto: Mauerspecht

Die Schnitte müssen von der Baugrube aus gesteuert werden können. Eine Kameraschnittkontrolle erfolgt von der Gegenseite mittels Roboter. Beide Rohrenden müssen dafür frei zugänglich sein. Da die Rohre in Beton eingebettet sind, muss der jeweilige Schnitt auf Sicherheit erfolgen, d.h. es muss sichergestellt sein, dass das Rohr durchgeschnitten ist. Es konnte aus diesem Grund nicht garantiert werden, dass keine Verletzung des äußeren Rohres erfolgt. Diese wäre allerdings nur punktuell und würde keine statischen Probleme hervorrufen. Gleichzeitig musste für den zweiten Düker auch der Wasserstrahl-Schneidaufsatz auf den großen Höchstdruck-Roboter Bruno für DN 500 weiterentwickelt und umgebaut werden. Hier erfolgen die Schnitte kameraüberwacht direkt vom Roboter aus.

Radialschneidmanipulator für DN 140 | Foto: Mauerspecht

Herausforderungen in Bauabschnitt 2

Im zweiten Bauabschnitt, welcher Ende November 2022 begann und im Mai 2023 abgeschlossen war, sah sich die Firma Mauerspecht vor neue Herausforderungen gestellt. Während der Arbeiten wurden wiederum zwei Querriegel gesichtet. Allerdings sind hier jeweils zwei kleine Rohre DN 140 rechts und links neben dem DN 500er Rohr an kleine Rohrstücke angeschweißt, die dann wiederum an das große Rohr angeschweißt sind. Alle anderen Rohre sind ebenfalls komplett als Einheit miteinander verschweißt. Durch die Mehrdicke der Verschweißungen ist das Material schwieriger zu entfernen, bevor die Rohre komplett als Einheit abgetrennt sind und gezogen werden können. Diese Gegebenheit war im ersten Bauabschnitt nicht vorhanden.

Höchstdruck-Wasserstrahl-Roboter im 2. Düker | Foto: Mauerspecht

Schwankungen in den Rohrdimensionen der kleineren Stahlleerrohre zwischen DN 150 und DN 140 konnten konstruktionsseitig für den Radialschneidmanipulator während des Bauabschnitts ausgeglichen werden. Zudem sind im zweiten Düker an allen Leerrohren unregelmäßige Eisenbänder verschweißt. Weiterhin ist das große Rohr DN 500 inklusive eines innenliegenden Rohres (ca. DN 300) bitumenbeschichtet. Daraus ergibt sich eine erhöhte Erschwernis, da Bitumen durch die Hitze des Wasserstrahls dazu neigt, sehr schmierig zu werden, was das Schneiden verlangsamt. Gleichzeitig erhöht sich der Reinigungsaufwand der Technik, insbesondere der Wasserstrahl-Schneiddüsen. Ein spezieller Teerentferner kommt zum Einsatz.

Auch die reinen Wasserstrahlarbeiten erfolgen unter erschwerten Bedingungen. So ist die Anmauerung am Eingang des Dükers mit außergewöhnlich hartem Material versehen. Zum Verfüllen wurden verschiedene Arten von Dämmmaterial bzw. Beton verbaut, darunter durchgängig eine extrem feste Sorte. In Summe führten all diese Faktoren zu einem erheblichen zeitlichen Mehraufwand, da die Schneidarbeiten sich anders als geplant verlängerten.

Mit Abrasiv-Wasserstrahlen geschnittene Stahlrohre und verschweißte Querriegel | Foto: Mauerspecht

Um dem zeitlichen Verzug entgegenzuwirken, arbeiteten gegen Ende des zweiten Bauabschnitts zwei Drain-Jet Robotics-Teams in Schichten. In Zahlen ausgedrückt befanden sich im zweiten Düker zwölf PVC-Rohre DN 100, acht Stahlrohre DN 140 bzw. DN 150 und ein Stahlrohr DN 500. Es wurden täglich 90 bis 115 m geschnitten, wobei die Leerrohre, sowohl Kunststoff als auch Stahl, stets in 50 bzw. 60 cm Stücke abgelängt wurden. Mit dem Berliner Großprojekt „Dükersanierung“ hat die Firma Mauerspecht das robotergesteuerte Wasserstrahlabrasivschneidverfahren endgültig im Kanal verankert.

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