Um jederzeit die Funktionsfähigkeit zu gewährleisten, hat der Deponiebetreiber ein Strategiekonzept zu entwickeln, gegliedert nach Erkennen – Beseitigen – Vorbeugen.

Erkennen: Mindestens einmal jährlich erfolgt nach einer intensiven Hochdruckreinigung eine Untersuchung des gesamten Entwässerungssystems mittels hochauflösender TV-Kanalkamera in Anlehnung an das Merkblatt DWA-M 149-5 „Zustandserfassung und -beurteilung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden – Optische Inspektion“; die Kodierung erfolgt nach Merkblatt DWA-M 149-2 „Zustandserfassung und -beurteilung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden – Kodiersystem für die optische Inspektion“.

Beseitigen: Ergibt die ingenieurtechnische Bewertung einer Haltung, dass eine Ertüchtigung erforderlich ist, so wird das hierfür zielführende Verfahren festgelegt und die entsprechende Ertüchtigung eingeleitet.

Vorbeugen: Für die Erhaltung und langfristige Funktionalität von Entwässerungssystemen auf Deponien sind weiterhin Strategien zur Vorbeugung von Schäden zu konzipieren.

Zentraldeponie Emscherbruch

Die Zentraldeponie Emscherbruch (ZDE) verfügt derzeit über zwei unterschiedliche Ablagerungsbereiche, den H- und den S-Bereich. Im H-Bereich werden Abfälle, die die DKII- bzw. DKI-Kriterien der DepV einhalten, abgelagert. Im S-Bereich erfolgt die Ablagerung von Abfällen, welche die DKIII-Kriterien einhalten. Neben den Ablagerungsbereichen gibt es auf der ZDE verschiedene Nebeneinrichtungen wie z.B. Blockheizkraftwerke zur Verwertung des Deponiegases sowie einer Anlage zur Reinigung des Sickerwassers als auch ein Baustofflage

Darstellung des Ertüchtigungsbereichs

Im Rahmen des Konzeptes Erkennen – Beseitigen – Vorbeugen sind regelmäßige Reinigungs- und TV-Inspektionsarbeiten im Entwässerungssystem standardmäßig vorgesehen. Dabei wurden frühzeitig in drei Sickerwasserdrainagen, ausgehend von den Endschächten RS13a, RS14a und RS15a, Sanierungspotenziale zum Erhalt der Leistungsfähigkeit im Leitungsquerschnitt der Drainagebereiche in den Schüttfeldern SF13, SF14 und SF15 festgestellt.

Im Zuge der anschließenden Ertüchtigungsmaßnahmen kamen mehrere innovative Techniken zum Einsatz, von Fräsrobotern mit welchen Einfahrtiefen in die Rohrleitung von bis zu 300 m realisiert wurden, bis hin zum Einbau von linienlagerungstauglichen Relining-Rohren auf eben diesen Längen. Die Lage der Endschächte und der Verlauf der Leitungen ist in Bild 2 dargestellt.

Die betroffenen Leitungen fungieren als Stichleitungen und münden am Rand des Deponiekörpers in den bezeichneten Schächten, eine Befahrung und Ertüchtigung kann daher nur gegen Fließrichtung erfolgen. Kopfseitig enden die Leitungen blind unter der Auffüllung.

Strategie zur vorbeugenden Ertüchtigung der Leitungen

Um eine langfristige Standsicherheit, dieser Entwässerungsleitungen zu gewährleisten, wurde eine Ertüchtigung dieser Haltungen auf einer definierten Länge durchgeführt. Maßgeblich für die Ertüchtigungsstrategie waren die Verformungen (Bilder 3 u. 4).

Die eigentliche Ertüchtigung besteht im Prinzip aus vier Kernaufgaben: Vorbereitung der Leitung zur Durchführung des Relinings mittels Hochdruckreinigung, Fräsarbeiten mit Kanalsanierungsroboter und Kalibrierung zur Feststellung des noch maximalen freien Querschnittes der verformten Leitung. Im vierten Schritt folgt das Einschieben der Relining-Rohre im Kurzrohrverfahren.

Intensive Hochdruckreinigung

In den zu ertüchtigenden Leitungen mussten zunächst verfestigte Restablagerungen und Inkrustationen vollständig beseitigt werden. Hierzu wurde eine Hochdruckreinigung mit geeigneten Düsen (z.B. Rotationsdüsen) durchgeführt. Bei Bedarf kamen Kettenschleudern zum Einsatz, um massivere Hindernisse zu entfernen. Nach der Reinigung wurden die gesamten Sanierungsstrecken mit einer Kanalkamera befahren und der Zustand vor der Sanierung dokumentiert.

Einsatz eines Kanalsanierungsroboters

Der Einsatz des Fräsroboters diente vor allem zur Beseitigung von einragenden Hindernissen und massiven Ablagerungsresten, Begradigung von Muffenversätzen und Zurückfräsen von einragenden Rohrwandungsteilen, wie bereichsweise extreme Schweißwulste von mehreren Zentimetern Höhe.

Der eingesetzte Kanalsanierungsroboter musste so modifiziert werden, dass Einfahrtiefen bis ca. 300 m möglich waren. Hierzu wurde sowohl an der Maschinentechnik selbst als auch an der Kabelverbindung umfangreiche Weiterentwicklungsarbeit geleistet. Herkömmlicherweise verfügen leistungsstarke Kanalsanierungsroboter über eine maximale Einfahrtiefe von maximal 150 m. Erschwerend kommt bei solchen Vorarbeiten hinzu, dass der Sanierungsroboter auch in verformten Leitungsbereichen operieren muss, die den Hüllradius und somit die verfügbare Robotergröße stark einschränken. Dies geht einher mit einem entsprechenden Leistungs-verlust, welcher entsprechend kompensiert werden muss.

Die Fräsarbeiten in den Leitungen mittels Roboter müssen unter Einhaltung der Explosionsschutzrichtlinien durchgeführt werden. Es gelten insbesondere die Sicherheits-vorschriften der DGUV-Regel 113-001 Ex-Schutzzone 1.

Kalibrierung der zu sanierenden Haltungen

Vor der Bestellung und Konfektionierung der Relining-Rohre wurden die zu sanierenden Haltungen kalibriert. Hierdurch wird der maximale Außendurchmesser der Relining-Rohre in einzelnen Abschnitten des verformten Altrohres ermittelt. Die Wandstärke der eigentlichen Relining-Rohre und der daraus resultierende Innendurchmesser des neuen Rohres ergibt sich aus der statischen Bemessung.

Zum Einsatz kommen speziell vorgefertigte Schubkaliber aus PE. Diese haben verschiedene Durchmesser und Längen, um über den gesamten Leistungsverlauf die optimale Länge der Relining-Einzelsegmente und den maximal einbaubaren Außendurchmesser ermitteln zu können.

Nach durchgeführter Kalibrierung wird ein sogenanntes Einbauraster erstellt. Hier werden die Einzellängen sowie der maximal möglich einbaubare Außendurchmesser, in jeder Stationierung, über den kompletten Haltungsverlauf dargestellt. Die Kalibrierung erbrachte folgende Ergebnisse:

Relining mit linienlagerungstauglichen Rohren

Die technische Fertigung der linienlagerungstauglichen Rohre lässt sich folgendermaßen darstellen:

Die gesamte Technik ist rechtlich geschützt. Der statische Nachweis der Relining-Rohre für den Lastfall „Linienlagerung“ wurde mit der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. Dabei mussten folgende Randparameter zugrunde gelegt werden:

Grundsätzlich stehen zwei Arten der linienlagerungstauglichen Rohre zur Verfügung. Die „normale“ Variante für Siedlungsabfalldeponien (Bild 10) sowie Rohre mit einem zusätzlichen hochchemikalienbeständigen Außenschutz für extreme Beanspruchung in Sonderabfalldeponien (Bild 11).

Auf Grundlage des Kalibrierungsergebnisses musste die gesamte Maschinentechnik auf eine Ertüchtigungstiefe von bis zu 300 m gegen Fließrichtung ohne Gegenschacht ausgerichtet werden. Die Einschubeinheit besteht aus einem modifizierten Kanalsanierungsroboter, einem Schubgestänge für die Rohrsegmente, zwei Überwachungskameras für die Vor- und Rückfahrt sowie zur Nachweisführung, dass das eingeschobene Rohrsegment in das Raster des vorherig eingebauten Elementes fachgerecht eingeschoben wurde.

Neben der Durchführung des Relinings über die gezeigte offene Baugrube, erfolgte der Einbau in zwei Haltungen über neu gebaute Revisionsschächte. Der Aufwand bzgl. Maschinentechnik sowie Arbeits- und Immissionsschutz war hier weitaus höher. Bild 13 zeigt den erforderlichen Maschinenpark beim Einsetzen der Rohrsegmente über Endschächte.

Zum Segmenteinbau wurde zunächst der Kanalroboter über die Rohröffnung in die zu ertüchtigende Haltung eingesetzt und aus der Öffnung gefahren. In einem zweiten Schritt wurden die Rohrsegmente mit einer speziellen Seilkonstruktion in die Öffnung eingelegt (Bild 14) und im Anschluss mit dem Roboter in die Leitung eingeschoben (Bild 15).

Im Zuge der Ertüchtigungsmaßnahmen wurden gemäß des Strategiekonzeptes weitere vorbeugende Maßnahme eingeleitet, um einen allumfassenden Überblick über den Zustand des Entwässerungssystems zu haben.

Vorbeugen: Durch die Zuhilfenahme eines Kanalinformationssystems stehen jederzeit sämtliche Informationen über das Entwässerungssystem (Lage, Rohrmaterial, Durchmesser etc.), die Ergebnisse der durchgeführten TV-Untersuchungen als auch der Zustandsbewertung digital und somit schnell abruf- und vergleichbar zur Verfügung. Somit kann die Entwicklung des Zustands einer jeden Haltung beobachtet werden. Veränderungen werden frühzeitig erkannt und bewertet, so dass das Einleiten von Maßnahmen zeitnah erfolgen kann. Dadurch wird die Substanz des Entwässerungssystems nachhaltig gesichert.

Resümee

Mit der beschriebenen Technik konnten PE-Sickerwasserleitungen auf der Zentraldeponie Emscherbruch entsprechend der Überwachungsstrategie vorbeugend ertüchtigt werden, sodass der ordnungsgemäße Betrieb der Deponieentwässerung auch weiterhin sichergestellt ist. Möglich wurde dies durch das Einbringen von linienlagerungstauglichen Relining-Rohren, bestehend aus extrem beständigen und belastbaren Materialien wie PE 100 RC und Basaltfasern sowie den Einsatz einer in höchstem Maße innovativen und leistungsfähigen Machinentechnik, die weit über die marktüblichen Möglichkeiten hinausgeht.

Die Ertüchtigungsmaßnahme einzelner Entwässerungsleitungen auf der Zentraldeponie Emscherbruch hat gezeigt, dass eine enge Kooperation zwischen Deponiebetreiber (AGR), Fachplaner (ICP) sowie der ausführenden Fachfirma (KTF) zu einem in allen Belangen optimalen Ergebnis geführt hat, das bei der Erhaltung von Entwässerungssystemen auf Deponien in den kommenden Jahren richtungsweisend sein kann.

*Autoren: Dipl.-Ing. Detlef Löwe, Bereichsleiter Deponiemanagement, AGR Abfallentsorgungs-Gesellschaft Ruhrgebiet mbH, Herten
Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Edenberger, Prokurist, ICP Ingenieurgesellschaft Prof. Czurda und Partner mbH, Karlsruhe/Urbach
Dipl.-Ing. (FH) Walter Frieß, KTF Kanal Technik Frieß, Börslingen