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Vortrieb eines Schmutzwasserkanals in Innenstadt-Lage in geschlossener Bauweise unter Einsatz des Hochdruckinjektionsverfahrens HDI

Kanalbau in der Osnabrücker Innenstadt

Am Rande der Osnabrücker Innenstadt haben die Stadtwerke Osnabrück von Januar bis Mai 2015 ein rund 120 Meter langes Teilstück eines Schmutzwasserkanals (SW) in geschlossener Bauweise erneuern lassen. Beim Rohrvortrieb kam das Verfahren „Microtunneling mit Schneckenförderung“ zum Einsatz, außerdem wurde erstmals bei den Stadtwerken Osnabrück das sogenannte Hochdruckinjektionsverfahren (HDI) zum Erstellen einer der insgesamt drei Baugruben eingesetzt – aus gutem Grund…

Alter SW-Kanal „abgängig“

Der von der Kleiststraße in Richtung der stark befahrenen Wittekindstraße unter Privatgrund verlaufende SW-Kanal DN 450 war „abgängig“. Eine TV-Befahrung hatte ergeben, dass dieser Kanal stark sanierungsbedürftig war. Er wird aber aufgrund eines bereits neu gebauten Kanals hinter der Bahnlinie zukünftig nicht mehr in dieser Dimension benötigt. Dieses Teilstück, in dem keine Hausanschlüsse vorhanden sind, wurde daher außer Betrieb genommen und verdämmt. Dadurch ist zukünftig auf dem bisher als Parkplatz genutzten innerstädtischen Gelände eine Bebauung möglich.

Zur Aufrechterhaltung der Vorflut war durch die Stilllegung des vorhandenen Kanals ein neuer SW-Kanal auf öffentlichem Grund vorgesehen, der das Abwasser in der Kleiststraße aufnimmt und zu einem neu zu bauenden Schacht in der Wittekindstraße weiterleitet. Soweit eigentlich eine ganz normale Kanalbau-Maßnahme.
„Unter Berücksichtigung der üblichen Rahmenbedingungen sind solche Kanalbauarbeiten für uns Tagesgeschäft“, erläutert Stadtwerke-Bauüberwacher Ingo Kurz.

 

Rohrvortrieb „unter Tage“

Für den unterirdischen Rohrvortrieb mussten zunächst drei Baugruben hergestellt werden. Ein Absenkschacht als Start-Baugrube in der mittleren Kleiststraße, um von dort aus in beide Richtungen vortreiben zu können und je eine Ziel-Baugrube in der Kleiststraße sowie der Wittekindstraße. Von der Start-Baugrube wurde jeweils ein Bohrkopf unterirdisch vorgepresst und direkt dahinter die neuen Steinzeug-Vortriebsrohre DN 250 „nachgeschoben“.

 

Planung mit Varianten-Untersuchungen

Vor der eigentlichen Baumaßnahme war eine detaillierte Planung mit diversen Variantenuntersuchungen notwendig, die von LINDSCHULTE Nordhorn durchgeführt wurde. Neben den zu erarbeitenden Wasserrechts- und Leitungskreuzungsanträgen war unter anderem eine Kampfmittelanfrage beim Landesamt für Geoinformation und Landesentwicklung zwingend erforderlich. „Die Erkundung der Bohrstrecke wies zum Glück keine Verdachtspunkte auf“, so LINDSCHULTE-Planer Sven Hörmann.

Neben dem letztlich realisierten unterirdischen Rohrvortrieb war unter anderem noch die Möglichkeit einer offenen Bauweise untersucht worden, die aber aufgrund der hohen Kosten, des aufwändig umzuleitenden Verkehrs sowie einer notwendigen Grundwasserabsenkung ausschied. Außerdem wurden noch verschiedene Alternativen zur Sicherung der Vorflut geprüft.

Um sich ein genaues Bild von der Beschaffenheit des Bodens machen zu können, wurde vorab die Z+L Prüftechnik mit Rammkernsondierungen im Bereich der drei Baugruben beauftragt. Dort fand man überall sandigen Boden vor, grundsätzlich also gute Voraussetzungen für das geplante Microtunneling-Verfahren. Die Herstellung der Ziel-Baugrube in der Kleiststraße erfolgte mittels klassischem Träger-Bohlwand-Verbau und einer Grundwasser-Absenkung.

„An der Ziel-Baugrube Wittekindstraße gab es noch eine besondere Herausforderung“, so Kurz weiter. „Denn üblicherweise wird für eine Baugrube in dieser Tiefenlage das Grundwasser abgesenkt. Aufgrund der Altlasten aus dem angrenzenden ehemaligen Tankstellengelände war das hier jedoch nicht möglich. Wir wollten eine mögliche Verlagerung der Grundwasserbelastung durch eine dauerhafte Absenkung für die Baugrubenerstellung nicht riskieren.“

Die Baugrube Wittekindstraße wurde mittels wasserdichter Spundwände hergestellt, die anschließend im Boden verblieben. Der vibrationsarme Einbau und spätere Verbleib im Untergrund verhindert eine Beschädigung der in unmittelbarer Nähe befindlichen Leitungen wie Gas-/Wasserrohre, Strom-/Telefonkabel sowie des durch die Baugrube laufenden SW-Kanals.

 

Einsatz des Hochdruckinjektionsverfahrens (HDI)

Die Sohlabdichtung der Zielgrube Wittekindstraße war zunächst mittels Unterwasserbetonsohle (UW) vorgesehen, da wie erwähnt keine Grundwasserabsenkung stattfinden durfte. Dazu sollte das vorhandene Steinzeugrohr DN 400 abgehangen und die UW-Betonsohle eingebracht werden. Im Zuge der Bauausführung wurde allerdings ein betonummanteltes Steinzeugrohr vorgefunden. Die Betonummantelung war in den Bestandsunterlagen nicht erwähnt. Mit diesen Erkenntnissen war die geplante Aufhängung des jetzt deutlich schwereren Rohres nicht mehr möglich. Die Abdichtung der Sohle wurde daraufhin auf das HDI-Verfahren umgestellt.

„HDI steht für Hochdruckinjektion“, erläutert Kurz. Dabei wird mittels verschiedener Tiefenbohrungen eine Zementsuspenison in das Erdreich gepresst, die nach dem schnellen Aushärten wasserdicht ist. Da der Bohrkopf der HDI-Anlage rotiert, entsteht beim langsamen Zurückziehen eine Zementsäule im Erdreich. „Durch das Aneinanderreihen mehrerer solcher Säulen entsteht eine wasserdichte Sohle und die Baugrube kann anschließend ohne Grundwasserhaltung ausgehoben werden“, erklärt Bauingenieur Reinhard Dürken von LINDSCHULTE. So konnte in diesem Bereich eine Grundwasserabsenkung vermieden und damit eine Vergrößerung des kontaminierten Grundwasserbereichs der ehemaligen Tankstelle ausgeschlossen werden.

Die Abdichtung der Zielbaugrube Wittekindstraße erfolgte in zwei Phasen: Zunächst wurden die Durchdringungen eines vorhandenen Kanals DN 400 Stz, an den später angeschlossen werden sollte, durch beidseitig neben dem Kanal eingebrachte HDI-„Säulen“ abgedichtet. Danach erfolgte die Herstellung einer statisch bemessenen Schwergewichtssohle mit einer Mächtigkeit von 3,0 m innerhalb Baugrube mittels überschnittener HDI-Säulen. Die Mächtigkeit von 3,0 m musste eingehalten werden, um ein Aufschwimmen der Sohle während der Ausschachtungsarbeiten zu verhindern.

Trotz aller Erschwernisse wurden die Arbeiten planmäßig beendet, wie Alexander Weigenand von der Baufirma Wittfeld berichtet. Nach Rückbau der Baustelleneinrichtung und Wiederherstellung der Fahrspuren konnte Ende Juni der Verkehr wieder wie gewohnt fließen.

Ihr Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Marc-Christian Vrielink

Geschäftsführer


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