Praxis

Trinkwasserleitung in luftiger Höhe saniert

Diringer & Scheidel Rohrsanierung

Die 1977 errichtete „Ponte Punta Penna Pizzone di Taranto“ gilt als eine der längsten Spannbetonbrücken Europas. Ein Teil der Trinkwasserleitungen zur Versorgung der Stadt Taranto verläuft innerhalb des Brückenkörpers und musste saniert werden.

Es war ein Projekt, wie es so vorher noch nicht durchgeführt wurde – hierin waren sich die Baupartner nach der Sanierung der Trinkwasserleitungen innerhalb des Brückenkörpers der Ponte Punta Penna Pizzone di Taranto über dem Mar Piccolo einig.

Unter der Federführung der Rotech Srl, dem italienischen Tochterunternehmen der Diringer & Scheidel Rohrsanierung GmbH & Co. KG, hatte ein interdisziplinäres Planungsteam aus den Bereichen Rohrsanierung, Stahlbau, Werkstoffe, Hydraulik, Statik und Seilbahnbau ein Konzept für die Sanierung von vier Stahlleitungen DN 500 entwickelt.

Die Stahlleitungen sind mit einer Länge von jeweils ca. 1.200 Meter in neun Metern Höhe frei beweglich unter der Fahrbahndecke der Brücke ohne Bettung aufgehängt. Eine derart außergewöhnliche Baustellensituation erforderte indes besondere Maßnahmen, denn das Sanierungsergebnis sollte einem Neubau der Druckrohrleitung gleichkommen, ohne jedoch bauliche Veränderungen an der Brückensubstanz vorzunehmen. Hier fiel die Wahl auf das sogenannte DynTec-Verfahren.

Mit ihren 14 Pfeilern, einer Höhe von 47 Metern und einer Länge von 1.907 Metern ist die 1977 errichtete Ponte Punta Penna Pizzone di Taranto eine der längsten Spannbetonbrücken Europas. Die Trinkwasserversorgung der in der süditalienischen Provinz Apulien gelegenen 200.000 Einwohner zählenden Stadt Taranto verläuft in einem Teilabschnitt der Trasse innerhalb des Brückenkörpers. Im Rahmen einer detaillierten Inspektion der Leitungen seitens des Netzbetreibers, der Acquedotto Pugliese S.p.a., trat der erhebliche Sanierungsbedarf zu Tage: Alle vier stählernen Leitungsstränge waren in der Rohrleitungssubstanz durch Korrosion erheblich geschädigt, dies ging in weiten Bereichen der Rohrleitung mit Wandstärkenverlusten von bis zu 75 Prozent einher. In Anbetracht der Schadensbilder und der Bedeutung der Leitungen für die Versorgungssicherheit der Stadt bestand die dringliche Notwendigkeit, die Rohrleitungen in ihrer Gesamtheit zu sanieren.

Enorme Herausforderung

„Bei der Sanierung einer derart geschwungen verlaufenden und frei aufgehängten Leitung in ca. 9 m Höhe, die sich zudem im Inneren eines schwer zugänglichen Brückenkörpers befindet, werden weitaus komplexere Anforderungen an Aufbringung und Abfangung der erforderlichen bzw. resultierenden Kräfte gestellt als bei erdverlegten Leitungen.“, erläutert Jens Wahr, Fachbereichsleiter Druckrohrsanierung der D&S Rohrsanierung. „Gerade die fehlende Bettung, die sonst beim Einzug die auftretenden Kräfte abfängt, machte die ganze Sanierung so anspruchsvoll. Wir mussten also die für das Verfahren erforderlichen Zugkräfte genau ermitteln und dafür sorgen, dass diese an geeigneten Stellen abgefangen werden konnten“, erklärt Wahr.

Sanierung im Close-Fit-Lining-Verfahren

Den technischen Dreh- und Angelpunkt zur Lösung der komplexen Aufgabe bildete das DynTec-Verfahren. Dabei wird der vor Ort gefertigte Rohrstrang während des Einzugs vorübergehend in seinem Durchmesser reduziert. Dieser stellt sich nach Abschluss des Installationsvorgangs allein durch den Memory-Effekt des Werkstoffs PE wieder annähernd auf seinen Originaldurchmesser zurück. Je nach örtlicher Gegebenheit sind dabei Sanierungslängen von 1.000 Metern und mehr möglich.

Die zu den sogenannten Close-Fit-Lining-Verfahren zählende Sanierungsmethode hat ein statisch selbsttragendes, widerstandsfähiges Neurohr zum Ergebnis, das mit geringstmöglichem Querschnittsverlust eine hohe Lebensdauer sicherstellt und auf Grund seiner glatten Oberflächenstruktur die hydraulische Leistungsfähigkeit der ursprünglichen Leitung komplett erhält. „Hierauf aufbauend wurden in der weiteren Planung unter anderem die Aufbringung der Windenkraft, die Aufnahme der Längs- und Querkräfte innerhalb der Rohrleitung und die Aufnahme der am Gesenk wirkenden Kräfte näher betrachtet“, erklärt Wahr.

So musste die Zugkraft der ebenerdig positionierten Winde über insgesamt vier 90-Grad-Umlenkungen durch eine schlitzförmige Öffnung im Brückenkörper hindurch in die Achse der jeweilig zu sanierenden Leitung gelenkt werden. „Die vorhandene Aufhängung der Rohrleitung, die lediglich auf das Eigengewicht der Rohre und deren thermische Bewegungen ausgelegt war, war nicht ausreichend, um die zu erwartenden Kräfte des Einziehvorganges aufzunehmen“, beschreibt Jens Wahr die Herausforderung. Es musste deshalb ein geeignetes System konstruiert werden, das unter Berücksichtigung der Belastbarkeit des Brückenkörpers das Windenseil führen und sich zugleich selbst stabilisieren konnte. „Auf Grundlage eines geeigneten Rasters entlang der Rohrachse wurden die jeweiligen Quer- und Längskräfte aus dem Einziehvorgang an den Rasterpunkten berechnet. Damit konnten wir die notwendigen Abstützungen bestimmen“, erläutert Wahr.

Die Aufnahme der auf das Gesenk wirkenden Zugkraft aus der Winde erforderte ebenfalls ein entsprechendes Widerlager. Über die beiden Öffnungen an den Enden des Brückenkörpers wurden sämtliche notwendigen Gerüst- und Stützelemente sowie die für die Umlenkungen erforderlichen Bauteile in die Brücke transportiert und vor Ort montiert. Die Schwertransporte innerhalb der Brücke erfolgten mittels elektrisch betriebener Laufkatzen, wobei ein noch aus der Bauzeit der Brücke stammendes Schienensystem genutzt werden konnte.

Meilensteine der Rohrsanierung1/9

Zwischenpodeste mit Rollenblöcken zum Anheben des Rohrstrangs auf Höhe des Rig-Arbeitspodestes. Foto: Diringer & Scheidel Rohrsanierung

Das Gesenk mit zwei Pushern wurde in Höhe der sanierenden Leitung auf einem Arbeitspodest installiert und gegen den Brückenkörper verspannt. Foto: Diringer & Scheidel Rohrsanierung

Das DynTec-Verfahren gehört zu den grabenlosen Verlegeverfahren. Grafik: Diringer & Scheidel Rohrsanierung

Einzug in acht Metern Höhe

Für die Einleitung der Zugkraft von der Winde auf den einzuziehenden Rohrstrang wurde in Zusammenarbeit dem beteiligten Fachstatiker eine Konstruktion entwickelt, die unzulässige Belastungen des Brückenkörpers bzw. des Altrohres sicher ausschloss. Als weitere vorbereitende Maßnahme wurden die zu sanierenden Rohrleitungen mechanisch mit Kratzern, Gummischeiben und Bürsten von Ablagerungen und Anhaftungen gereinigt und mittels eines maßgefertigten Kalibers auf einen konstanten Durchmesser und ihre Sanierbarkeit überprüft. Das Reduzieren und Einziehen des Rohrstranges erfolgte innerhalb eines Arbeitsganges ohne Unterbrechung. Unter Überwachung sämtlicher relevanter Parameter, wie Windenzugkraft, Pusherkraft und Einziehgeschwindigkeit wurde der jeweilige Strang gleichmäßig in die zu sanierende Leitung eingezogen. Einzig für die Herstellung der Teilstrang-Schweißnähte musste der Vorgang kurzzeitig angehalten werden. Die Mindestdauer für den Einzug einer kompletten Strecke von 1.150 Metern betrug dabei ca. 10 Stunden.

Nach Abschluss des Einziehvorganges wurde der Rohrstrang entspannt und stellte sich entsprechend des Memory-Effektes annähernd auf das Innenmaß der Altrohrleitung zurück. Der Rohrstrang musste zunächst auf die entsprechende Höhe gebracht und dem DynTec-Rig zugeführt werden. Zur Unterstützung des Rohrstranges wurden unterhalb der Brücke Podeste mit Führungsrollen errichtet und so angeordnet, dass sie den Rohrstrang über eine Länge von fast 30 Metern um 8 Meter angehoben haben und dieser dann horizontal auf das Gesenk zulaufen konnte. Der ebenerdig verlaufende Teil des Rohrstranges wurde auf Rollenböcken gelagert.

Spezielles Rohrmaterial erforderlich

Auch bei der Wahl des Rohrmaterials spielten die Zugkräfte eine wichtige Rolle: Auf Grund der zu erwartenden starken Sonneneinstrahlung kamen PE100/RC co-extrudierte DynTec-Druckrohre zum Einsatz. Diese bestehen aus einem schwarzen Kernrohr aus speziellem PE 100 und einer signalweißen, UV-stabilisierten Außenschicht. Durch die signalweiße Farbgebung auf der Rohraußenseite konnte das Aufheizen des Rohrstranges auch bei direkter Sonneneinstrahlung nahezu komplett unterbunden werden. Es waren keine signifikanten Temperaturunterschiede zwischen Ober- und Unterseite des Rohrstranges messbar. Angeliefert wurden die Rohre als 20 Meter lange Stangenware, die auf Grund der beengten Platzverhältnisse in vier Teilsträngen verarbeitet, danach verschweißt und gelagert wurden.

Vor Inbetriebnahme der sanierten Leitungen erfolgte gemäß EN 805 die Dichtheitsprüfung mit 9 bar. Nach sorgfältigem Spülen der Abschnitte und einer mikrobiologischen Untersuchung gemäß der italienischen Trinkwasserverordnung konnten die sanierten Leitungen wieder in Betrieb genommen werden. Die Ausfallzeit betrug jeweils nur wenige Wochen.