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Bodeneintrag in undichte Kanäle – Konsequenzen für die Sanierung

Dipl.-Ing. Jörg Hennerkes ISA 2003

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16. Lindauer JT-Seminar am 13. und 14. März 2003

Bodeneintrag in undichte Kanäle –Konsequenzen für die Sanierung

Dipl.-Ing. Jörg Hennerkes

Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen

1 EinleitungZu Beginn des 20. Jahrhunderts bestand die primäre Aufgabe der ersten Kanalisationen

in Deutschland in der Ableitung des Regenwassers und der Trockenlegung von Stadt-

teilen mit hohem Grundwasserstand. Die Ableitung des verschmutzten und gebrauchten

Wassers kam bald hinzu [8].

Die frühen in der Regel undichten Kanäle und Leitungen werden in der heutigen Zeit

aus einem ganz neuen Blickwinkel betrachtet. Die beispielsweise durch Risse, Lageab-

weichungen, fehlerhafte Seitenzuläufe und schadhafte Rohrverbindungen hervorgeru-

fenen mehr oder weniger großen Undichtigkeiten der Abwasserkanäle und –leitungen

sind unerwünscht und sanierungsbedürftig. Ergebnisse der ATV-DVWK-Umfrage 2001

zeigen, daß die Kanalschäden „schadhafter Anschluß (27 %)“ und „Riß (19 %)“ am

Häufigsten vertreten sind [1]. Durch diese Undichtigkeiten kann Abwasser exfiltrieren

oder Grundwasser infiltrieren.

Das „in die Kanalisation (…) eindringende Grundwasser (Undichtheiten) (…)“ wird nach

DIN 4045 als Fremdwasser bezeichnet. In der DIN EN 752-1 wird Fremdwasser allge-

meiner als „unerwünschter Abfluß in einem Entwässerungssystem“ beschrieben. Allge-

mein formuliert ist Fremdwasser ein zusammenfassender Begriff für Wasser, das nicht

in einen Abwasserkanal gehört und auch nicht in einer Kläranlage behandelt werden

muß.



2

Neben der historisch geprägten nützlichen Funktion von Fremdwasser zur Unterstüt-

zung der Spülwirkung im Kanalnetz manifestierten sich zahlreiche negative Auswirkun-

gen eines erhöhten Fremdwasserabflusses beim Bau und Betrieb von Entwässerungs-

anlagen:

• hydraulische Belastung der Kanalisationen und Pumpwerke (sowohl im Schmutz-

wasserkanal des Trennsystems als auch im Mischwasserkanal), ggf. sogar eine

Überlastung,

• längere Einstauzeiten von Regenbecken sowie häufigere und länger andauernde

Entlastungsereignisse mit negativem Einfluß auf die Gewässergüte,

• reduzierter Wirkungsgrad von Abwasserreinigungsanlagen durch die Verdünnung

des Abwassers [2] sowie erhöhte Betriebskosten bei Abwasserableitung und

-behandlung sowie Abwasserabgabe [3],

• Einspülung von Bodenmaterial durch Infiltration von Grundwasser und ggf. Hohl-

raumbildung und Gefährdung der Standsicherheit des umgebenden Bodenkörpers

und darüber stehender Bauwerke sowie des Abwasserkanals.

Unterschiedliche Forschungs- und Entwicklungsvorhaben haben in der Vergangenheit

verschiedenste Aspekte zum Themenbereich „Fremdwasser“ und „Exfiltration“ aufge-

griffen und bearbeitet. Im Rahmen eines 1995 abgeschlossenen BMBF Verbundpro-

jektes „Wassergefährdung durch undichte Kanäle – Erfassung und Bewertung“ wurden

Aspekte der Exfiltration und deren Auswirkungen auf die Umwelt untersucht sowie eine

Bewertung von Schäden an Abwasserkanälen unter Berücksichtigung der Standsicher-

heit der Kanäle vorgenommen.

2 Grundlagen

2.1 Die Bedeutung des Fremd- und Grundwassers bei der Infiltra-tion

In der Literatur werden unterschiedliche Werte für das Fremdwasseraufkommen ge-

nannt. Stellvertretend für viele andere sei die Veröffentlichung von DECKER (1998) [3]

angeführt. Bei der Bemessung von Abwasseranlagen wird der Fremdwasseranteil oft-

mals als konstant angenommen. Diverse Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß

der Fremdwasseranfall sowohl langfristigen als auch jahreszeitlichen quantitativen Än-

derungen unterliegt [5]. Die Änderungen des Fremdwasseranteils werden von Parame-



3

tern wie Zustand der Kanäle, Niederschlagsgeschehen, Topographie und Hydrogeolo-

gie (Grundwasserstand), Infrastruktur sowie der Struktur des Entwässerungsgebietes

beeinflußt. Die für das Fremdwasseraufkommen relevanten Quellen in den unterschied-

lichen Entwässerungssystemen sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1 Quellen und Ursachen von Fremdwasser in Kanälen verschiedenerEntwässerungssysteme [6]

TrennsystemFremdwasserquelle Mischwas-

serkanal SW-Kanal 1) RW-Kanal 2)

Undichtheiten G)

undichte Abwasserkanäle und Schachtbauwerke(kommunal / privat) X X X

undichte Hausanschlüsse / Grundleitungen X X X

Fehlanschlüsse N)

Regenwasser X

Drainagen N) G) (Grundstücke, Baustellen) X X

Wegeseitengräben X X

Bacheinleitungen, Quellen, Brunnenüberläufe X X

nicht schädlich verunreinigtes Kühlwasser X X

durch die Öffnungen von Schachtdeckelnzufließendes Oberflächenwasser X

Wasser von Dach- und Hofflächen X

Wasser von unbefestigten Flächen,Außengebieten, Siefen X X

1) SW = Schmutzwasser 2) RW = RegenwasserG) grundwasserbedingtes Fremdwasser N) niederschlagsbedingtes Fremdwasser

Grundsätzlich lassen sich ein grundwasserbedingter und ein niederschlagsbeeinflußter

Fremdwasseranteil unterscheiden. Für die Infiltration von Grundwasser und den ggf.

damit verbundenen Bodeneintrag ist ausschließlich der grundwasserbedingte Fremd-

wasseranteil relevant. Veränderungen des Grundwasserspiegels lassen sich langfristig

über den Zeitraum von mehreren Jahren erkennen. Zugleich ist der Grundwasserspie-

gel durch jährliche, periodische Schwankungen gekennzeichnet (siehe Bild 1). Bei ent-

sprechender Hydrogeologie lassen sich ein Maximum des Grundwasserstandes im

Herbst - Frühjahr und ein Minimum im Sommer erkennen. Der Anteil des durch Un-

dichtheiten oder angeschlossene Dränagen in das Kanalnetz gelangende Grundwasser

wird auf diese Weise direkt vom Stand des Grundwasserspiegels beeinflußt. Der nie-



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derschlagsbedingte Fremdwasseranteil ist auf konkrete Niederschlagsereignisse und

deren Regennachlauf zurückzuführen.

46,00

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Januar1985

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Januar2001

Gru

ndw

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N]

Bild 1 Langjährige periodische Änderungen des Grundwasserspiegels

Bild 2 zeigt eine Gegenüberstellung von Abwasserzufluß einer Kläranlage in Nordrhein-

Westfalen und dem zugehörigen Stand des Grundwasserpegels im Einzugsgebiet über

einen Zeitraum von anderthalb Jahren. Ergänzend ist das monatliche arithmetische

Mittel des Fremdwasserzuflusses dargestellt. Die Entwässerung des 325 ha großen

Einzugsgebietes erfolgt ausschließlich im Trennsystem. Die Anlage ist für 10.000 EW

ausgelegt und voll ausgelastet. Es zeigen sich deutliche jahreszeitliche Verläufe der

Zuflüsse mit höheren Werten im Winter / Frühjahr und niedrigen Werten im Sommer.

Einzelne Spitzenwerte des Zuflusses lassen sich auf Einflüsse aus Niederschlagsereig-

nissen zurückführen.



5

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Jan 1999 Apr 1999 Jul 1999 Okt 1999 Jan 2000 Apr 2000 Jul 2000

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AbwasserzuflußGrundwasserpegelFremdwasserzufluß

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Jan 1999 Apr 1999 Jul 1999 Okt 1999 Jan 2000 Apr 2000 Jul 2000

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AbwasserzuflußGrundwasserpegel

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Jan 1999 Apr 1999 Jul 1999 Okt 1999 Jan 2000 Apr 2000

AbwasserzuflußGrundwasserpegelFremdwasserzufluß

Bild 2 Zusammenhang von Abwasserzufluß, Grundwasserstand undFremdwasserzufluß einer Kläranlage in NRW im Trennsystem übereinen Zeitraum von anderthalb Jahren (Tagesmittelwerte)

2.2 Kenntnisse zur Infiltration von Boden in Abwasserkanäle

Die Vorgänge der Infiltration von Wasser und Boden in den Abwasserkanal bzw. im

umgekehrten Fall der Exfiltration von Abwasser in den umgebenden Bodenkörper wer-

den maßgeblich durch die Richtung des vorhandenen Strömungsdruckes bestimmt.

Schwerpunkt der hier vorgestellten Untersuchungen ist die Infiltration von Grundwasser

und der ggf. damit verbundene Eintrag von Boden aus der Leitungszone in den Abwas-

serkanal.

Neben dem möglichen Eintrag von Boden, der zu Ablagerungen im Abwasserkanal und

zu Problemen beim Betrieb sowie zu Einschränkungen der Funktionstüchtigkeit des

Kanals führen kann, sind Änderungen in der Bodenstruktur möglich, die zu Verände-

rungen der Bettungsbedingungen und Auflockerungen des Bodens im Bereich der Lei-

tungszone führen können. In der Folge können sich Hohlräume bilden, die eine Gefähr-

dung der Standsicherheit des Abwasserkanals, des umgebenden Bodenkörpers sowie

der darüberliegenden Infrastruktur bedeuten können.



6

Im grundwasserbeeinflußten Baugrund fließt das Wasser in der Nähe einer Undichtig-

keit aufgrund des hydrostatischen Druckunterschiedes durch die Poren des Bodens und

bildet dabei eine Sickerströmung. Hierbei werden Strömungskräfte des Wassers auf

das Korngerüst des Bodens übertragen, wodurch Gefahren der Erosion (Abtransport

von Bodenmasse), Suffosion (Auswaschung der Feinanteile) und Kontakterosion (An-

reichung mit Feinanteilen - Filterwirkung) bestehen (siehe Bild 3). Das Eintreten dieser

Vorgänge ist wesentlich von der Filterstabilität benachbarter Bodenbereiche bzw. inner-

halb eines gemischtkörnigen Bodens mit Ausfallkörnungen sowie vom hydrostatischen

Druck und der Lagerungsdichte abhängig.

Bild 3 Erosions-, Suffosions- und Kolmatationsvorgänge im Boden [10]

In Bild 4 ist das Erosionsverhalten von rolligen und schwach-bindigen Böden im Bereich

einer Undichtigkeit schematisch dargestellt. Unter Einfluß von Grundwasser erzeugt die

in Richtung der Schadstelle des Kanals gerichtet Strömung einen Strömungsdruck auf

die Kornfraktionen. Bei entsprechendem Porengefüge und Mobilität bzw. einer verrin-

gerten Lagerungsdichte des Bodens findet ein Bodeneintrag in den Kanal statt (Infiltra-

tion).

Alternativ kann auch eine Ausspülung nur der feinen Kornfraktionen des Bodens statt-

finden (siehe Bild 4a). In diesem Fall findet eine Gefügeveränderung des Bodens derart

statt, daß sich rund um die Undichtigkeit ein stabiler Bodenfilter aus den gröberen

Kornfraktionen aufbaut, der einen weiteren Eintrag von Boden verhindert (siehe Bild

4b).



7

Äußere Einflüsse, wie hydraulische Überlastung des Kanals, wechselnde Grundwas-

serstände, Hochdruckreinigung oder eine dynamische Belastung des Bodenkörpers

durch langsam- oder schnellfahrenden Verkehr, können zu einer Zerstörung des Filters

führen (Bild 4c), so daß bis zum Einstellen eines neuen Gleichgewichtszustandes ein

erneuter Bodeneintrag stattfindet.

Bei rolligen und schwach-bindigen Böden beeinflussen Parameter wie Kornverteilung,

Lagerungsdichte und Größtkorn zusammen mit der Größe der Schadstelle und der Be-

lastungsart den Eintrag von Boden in den Kanal. In der Regel bildet sich bei den beiden

genannten Bodenarten ein homogener Stand des Grundwasserspiegels aus. Bei stark

bindigen Böden hingegen erfolgt die Grundwasserströmung im Bereich von gebildeten

Klüften und Hohlräumen, da sich dieser Boden nur sehr schwer wassersättigen läßt.

Infolge der starken Kohäsionskräfte findet der Bodeneintrag in den Kanal bei bindigen

Böden langsamer oder kaum statt.

Bild 4 Erosionsverhalten rolliger und schwach-bindiger Böden im Be-reich einer Undichtigkeit [7]

3 Untersuchungen zum Eintrag von Boden in undichteAbwasserkanäle

3.1 Veranlassung und Vorgehensweise

Erosionsvorgänge können im Bodenkörpers Hohlräume bilden, die Auswirkungen auf

die Standsicherheit des Abwasserkanals selbst oder der darüberliegenden Boden-

schichten und Bauwerke zur Folge haben können.



8

Aus diesem Grund beauftragte das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirt-

schaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MUNLV) das Institut

für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen (ISA) das Ausmaß der durch Undich-

tigkeiten in Abwasserkanälen eingetragenen Mengen an Fremdwasser und Bodenteil-

chen und die damit verbundenen Konsequenzen einer möglichen Hohlraumbildung im

umgebenden Bodenkörper und der sich daraus ergebenden Gefährdung der Standsi-

cherheit zu untersuchen und abzuschätzen.

Eine Umfrage bei Kommunen und Kläranlagenbetreibern soll einen möglicher Zusam-

menhang von Fremdwasser und Sandfanggut auf Kläranlagen als Indikator für das

Ausmaß der Bodeninfiltration aufzeigen. Eine telefonische Befragung von Kommunen

über die Häufigkeit des Schadens „Bodeneintrag in undichte Abwasserkanäle unter

Grundwassereinfluß ggf. mit Hohlraumbildung“ soll eine Abschätzung der Relevanz des

Problems geben.

Zur Ermittlung der infiltrierten Grundwasser- und Bodenmengen laufen seit Anfang des

Jahres 2002 halbtechnische Untersuchungen in zwei großen Infiltrationsanlagen mit

zwei unterschiedlichen Böden in der Versuchshalle des ISA (siehe Bild 5).

Der Feststoffeintrag in die definiert beschädigte Kanalrohre wird bei unterschiedlicher

statischer und dynamischer Belastung des Bodenkörpers, verschiedenen Schadens-

und Bodenarten bestimmt.

Die in die beiden Versuchsanlagen eingebauten DN 300 Betonrohre werden mit den

folgenden Schäden variabler Größenordnung untersucht:

• kreisrunder Punktschaden (1 mm – 100 mm)

• Rißschäden auf einer Länge von 1,00 m (Rißbreite 1 mm – 10 mm)

• defekte Muffe (fehlender Dichtungsring)

Gemessen werden dabei sukzessiv die in das Betonrohr eingetragenen Mengen an Bo-

den und das infiltrierte Grundwasser. Die Belastung des Bodenkörpers erfolgt durch:

• wechselnde Grundwasserstände (variable Befüllhöhe)

• Einfluß der Hochdruckreinigung im Kanal

• dynamische Belastung des Bodenkörpers (Verkehrslast)



9

Betonrohr DN 300 mit definierten Schäden

Leere Infiltrationsanlage mit sichtbarem Betonrohr

Vorratsbehälter / Ausgleichsbehälter

Innenansicht des BetonrohresIm Versuchsbetrieb mit Rißschaden

Betonrohr DN 300 mit definierten Schäden

Leere Infiltrationsanlage mit sichtbarem Betonrohr

Vorratsbehälter / Ausgleichsbehälter

Innenansicht des BetonrohresIm Versuchsbetrieb mit Rißschaden

Bild 5 Ansicht einer der beiden halbtechnischen Versuchsanlagen undInnenansicht des eingebauten Betonrohres im Versuchsbetrieb

Zum Einsatz im ersten Versuchsbehälter (STABO I) kommt ein leicht kiesiger, schwach

schluffiger Sand, wie er oft zur Verfüllung der Leitungszone bei Kanalbauarbeiten ver-

wendet wird. Zur Einordnung der Ergebnisse wird im zweiten Versuchsbehältnis (STA-

BO II) ein Grobsand ohne bindige Anteile untersucht. Die Körnungslinien beider Böden

sind in Bild 6 dargestellt.



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10

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0,001 0,01 0,1 1 10 100

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Boden STABO II Boden STABO I

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Fein-stes Schluffkorn Sandkorn Kieskorn Stei-

ne

Bild 6 Körnungslinien der untersuchten Böden

Die Ergebnisse der halbtechnischen Untersuchungen werden in der Praxis durch groß-

technische Untersuchungen verifiziert. Allgemeines Ziel der Untersuchungen ist die

Entwicklung eines allgemein anwendbaren Verfahrens zur Lokalisierung und Bewertung

von Schadstellen eines Abwasserkanals, die eine potentielle Gefährdung der Standsi-

cherheit des umgebenden Bodenkörpers darstellen.

3.2 Bisherige Ergebnisse der halbtechnischen Versuche

Im Rahmen des zur Zeit laufenden Versuchsprogramms an den beiden Infiltrationsan-

lagen wurden bei beiden Böden bereits die Schäden „Scherbenbildung“ und „Rißscha-

den“ für die statische Belastung und wechselnde Grundwasserstände untersucht. Der-

zeit werden Einflüsse der Hochdruckreinigung simuliert und die Auswirkungen auf die

Infiltration von Grundwasser und Boden untersucht. Eine dynamische Belastung des

Bodenkörpers sowie die Untersuchung des Schadens „undichte Muffe“ stehen noch

aus.

Die bisherigen umfangreichen Versuche lassen schon jetzt eine deutliche Klassifizie-

rung der Schäden in einen kritischen, in einen unkritischen sowie einen Übergangsbe-



11

reich erkennen. Der „unkritische Bereich“ zeichnet sich durch Schadensgrößen aus, bei

denen auch bei wechselnder Belastung und unter Verkehrsbelastung kein Eintrag von

Boden zu erkennen ist. Im Gegensatz dazu steht der „kritische Bereich“ von Schadens-

größen, bei denen mit großer Wahrscheinlichkeit mit einem kontinuierlichen Eintrag von

Boden und einer schnell fortschreitenden Hohlraumbildung zu rechnen ist. Schäden, die

in der Größenordnung des kritischen Bereiches liegen, führen i. d. R. auch zu einer

Gefährdung der Standsicherheit des umgebenden Bodenkörpers infolge der Aushöh-

lung der Leitungszone. Der sogenannte „Übergangsbereich“, angesiedelt bei Scha-

densgrößen zwischen dem unkritischen und kritischen Bereich, ist sehr eng gefaßt und

zeichnet sich durch die Ausbildung von temporären Gleichgewichtszuständen aus.

Zeitweise erfolgt dann, scheinbar zufällig, für einen kurzen Zeitraum wieder ein Eintrag

von Boden.

Eine Änderung des Grundwasserstandes hat beim unkritischen Bereich keinen Einfluß

auf eine mögliche Infiltration von Boden, lediglich auf den Fremdwasserzufluß durch die

Schadstelle. Im kritischen Bereich beeinflußt eine Änderung des hydrostatischen Druk-

kes direkt die Rate des zusammen mit dem Grundwasser eingetragenen Bodens. Mit

abnehmendem hydrostatischem Druck dringt deutlich weniger Wasser und Boden in

den Kanal ein. Im labilen Übergangsbereich stellt die Änderung der Lage des Grund-

wasserspiegels einen Faktor dar, der für einen möglichen Eintrag bestimmend ist.

In Bild 7 ist beispielhaft die Auswertung eines Einzelversuchs dargestellt. Untersucht

wurde in der Infiltrationsanlage im schwach-bindigen Boden (STABO I) ein Punktscha-

den von 30 mm Durchmesser bei ca. 60 cm hydrostatischem Druck. Der Boden wurden

entsprechend den Anforderungen der Normen eingebaut und verdichtet. Dargestellt

sind die Summenlinien der infiltrierte Wassermenge, des Bodeneintrages und die sich

aus den Einzelwerten ergebende Feststoffkonzentration. Die kurzen Abfälle der Sum-

menlinie des Fremdwassers sind auf die Schaltaktivitäten der Pumpen zurückzuführen.

Im dargestellten Beispiel finden im Bodenkörper infolge des unter Grundwassereinfluß

eingetragenen Bodens Erdfälle statt, die sich sukzessive zur Oberfläche fortpflanzen.

Innerhalb kürzester Zeit (4 Stunden) hat sich ein größerer Hohlraum über der Schad-

stelle gebildet.



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FremdwasserFeststoffKonzentration

Noch keine Risse oderHohlraumbildungerkennbar

Trichterbildung erkennbarDurchmesser 28 cmTiefe 26 cm

Trichterbildung vergrößertDurchmesser 45 cm

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Noch keine Risse oderHohlraumbildungerkennbar

Trichterbildung erkennbarDurchmesser 28 cmTiefe 26 cm

Trichterbildung vergrößertDurchmesser 45 cm

Bild 7 Ergebnisse eines Infiltrationsversuches mit nachfolgender Hohl-raumbildung (Boden STABO I, Punktschaden 30 mm)

4 Konsequenzen für die Sanierung von schadhaftenAbwasserkanälen

Klassifiziert man die in den halbtechnischen Untersuchungen verwendeten Schäden

nach dem Merkblatt ATV-M 143 Teil 1 und Teil 2 bzw. ATV-M 149 so ergeben sich die

in Tabelle 2 dargestellten Zustandklassen. Dabei hat die Zustandsklasse ZK 0 eine

bauliche Sofortmaßnahme als Handlung zur Folge, die Zustandsklassen 1-3 eine kurz-,

mittel- bis langfristige Sanierung und bei der Zustandsklasse ZK 4 ist kein Handlungs-

bedarf erforderlich.



13

Tabelle 2 Zustandskürzel nach ATV-M 143, Teil 2 (1999) und ATV-M 149(1999)

Punktschaden Kürzel Zustandsklasse

eindringendes Wasser mit Bodeneintrag sichtbar M (3. Stelle) ZK 0

3mm (0,07 cm²) – 35mm (9,62 cm²) B (A, C, S, W) ZK 1

Rißschaden Kürzel Zustandsklasse


0,5 mm ≤ x < 2 mm R (C, L, Q, S, X) ZK 3

2 mm ≤ x < 5 mm R (C, L, Q, S, X) ZK 2

5 mm ≤ x < 10 mm R (C, L, Q, S, X) ZK 1

x ≥ 10 mm R (C, L, Q, S, X) ZK 0

undichte Muffe Kürzel Zustandsklasse


eindringendes Wasser sichtbar (U) U (A, C, W), W – G ZK 1

Feuchtigkeit sichtbar (F) U (A, C, W), W – G ZK 2

Die aus den Ergebnissen der halbtechnischen Versuche ableitbare Bildung von Hohl-

räumen infolge Bodeneintrag und der ggf. damit verbundenen Gefährdung der Standsi-

cherheit sind in Tabelle 3 und Tabelle 4 den Zustandsklasse nach Tabelle 2 gegen-

übergestellt. Es ergeben sich je nach Schadensart nach ATV-Merkblatt durchschnittlich

kurzfristig durchzuführende Sanierungsmaßnahmen (Zustandsklasse 1), wobei der

Zeitrahmen für „kurzfristig“ im entsprechenden Arbeitsblatt nicht genannt wird.

Sofern jedoch ein Bodeneintrag mit nachfolgender Gefährdung der Standsicherheit

nicht ausgeschlossen werden kann, erhält der Schaden die Zustandsklasse ZK 0 mit

sofortigem Handlungsbedarf. Dies trifft folglich auf alle Schäden im festgelegten kriti-

schen Bereich zu, also auf diejenigen Zeilen in den untenstehenden Tabellen, in denen

die Gefährdung der Standsicherheit mit „ja“ beantwortet wird.



14

Tabelle 3 Gegenüberstellung der Ergebnisse der Halbtechnik mit schwachbindigem Boden (STABO I) und der Zustandsklassifizierung

Belastung Punktschaden[mm]

Fläche[cm²]

Gefährdung derStandsicherheit Zustandsklasse nach ATV-M 149

STATISCH 3 0,07 nein ZK 1 kurzfristig zu sanieren





STATISCH 20 3,14 ja ZK 1 kurzfristig zu sanieren




Belastung Rißschaden[mm Breite]

Länge[m]


STATISCH 1 1,00 nein ZK 3 langfristig zu sanieren

STATISCH 2 1,00 nein ZK 2 mittelfristig zu sanieren





STATISCH 10 1,00 ja ZK 0 sofort zu sanieren

Tabelle 4 Gegenüberstellung der Ergebnisse der Halbtechnik mit rolligemBoden (STABO II) und der Zustandsklassifizierung

Belastung Punktschaden[mm]

Fläche[cm²]





STATISCH 12,5 1,23 ja ZK 1 kurzfristig zu sanieren

Belastung Rißschaden[mm Breite]

Länge[m]


STATISCH 1 1,00 nein ZK 3 langfristig zu sanieren








15

5 Zusammenfassung und AusblickDie bisherigen Untersuchungen zum Fremdwasser und zur Exfiltration umfassen ein

recht breites Spektrum, das von der Erfassung der unterschiedlichen Auswirkungen

über die Ermittlung der Quantität bis hin zur Entwicklung von optimalen Sanierungs-

strategien reicht. Kaum beleuchtet wurde in der Vergangenheit die Infiltration und der

ggf. damit verbundene Eintrag von Boden in den Abwasserkanal.

Untersuchungen am Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen im Auf-

trag des MUNLV NRW haben zum Ziel, das Ausmaß der Gefährdung der Standsicher-

heit des umgebenden Bodenkörpers infolge undichter Abwasserkanäle abzuschätzen.

Es sollen Kriterien festgelegt werden, anhand derer eine schnelle Einschätzung des

Gefährdungspotentials für Kommunen möglich ist.

Die zur Zeit in zwei Infiltrationsanlagen laufenden Versuche werden mit definierten

Schäden an einem Betonrohr DN 300 und mit zwei unterschiedlichen Bodenarten

durchgeführt. Es werden Belastungen aus einer Änderung des Grundwasserspiegels,

Hochdruckreinigung sowie einer dynamischen Belastung des Untergrundes simuliert.

Die gewonnenen Erkenntnisse aus der Halbtechnik werden in praktischen Versuchen

nachgewiesen. Hierzu ist die Einrichtung von Sedimentfallen im Abwasserkanal sowie

die Untersuchung potentiell gefährdeter Haltungen mit einem Georadar auf Hohlräume

vorgesehen.

Die bisherigen Ergebnisse lassen die Festlegung eines kritischen Bereiches von Schä-

den zu, bei denen mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Hohlraumbildung mit nachfolgen-

der Gefährdung der Standsicherheit des umgebenden Bodenkörpers zu erwarten ist.

Dies hat deutliche Auswirkungen auf die Festlegung der Zustandsklassen nach

ATV-M 149, so daß in Zukunft vereinzelte Schäden unter dem Aspekt der Infiltration

von Grundwasser zusammen mit Boden neu bewertet werden.

Literaturverzeichnis

[1] ATV-DVWK (Hrsg.): Zustand der Kanalisation in Deutschland, Ergebnisse derATV-DVWK-Umfrage 2001, Hennef 2001



16

[2] Damiecki, R., Hibbeln, K.: Leistungsfähigkeit und Prozeßstabilität von ein- undzweistufigen Kläranlagen, GWA Band 62, Aachen 1985

[3] Decker, J.: Auswirkungen von Fremdwasser auf Abwasseranlagen und Gewäs-ser, Gewässerschutz-Wasser-Abwasser, Band 168, Dissertation, Aachen 1998

[4] Dohmann, M., Hennerkes, J., Speicher, A.: Ermittlung und Eliminierung vonFremdwasserquellen, Abschlußbericht zum Forschungsvorhaben des Institutesfür Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen im Auftrag des MUNLV NRW,Aachen 2003

[5] Dohmann, M., Hennerkes, J.: Untersuchung des Einflusses undichter Abwasser-kanäle auf die Standsicherheit des umgebenden Bodenkörpers, Abschlußberichtzum Forschungsvorhaben des Institutes für Siedlungswasserwirtschaft der RWTHAachen, in Vorbereitung

[6] Hennerkes, J.: Ermittlung und Eliminierung von Fremdwasserquellen, BEW-Seminar 27.06.2002, Anforderungen an den Betrieb von Kanalisationsnetzen,Essen 2002

[7] Jones, G. M. A.: The structural deterioration of sewers. International Conferenceon Planning, Construction, Maintenance & Operation of Sewerage Systems. Rea-ding 12.-14. September 1984, Paper C1, S. 93-108

[8] Siekert, E.: Kanalisationen im Wandel der Zeit, Korrespondenz Abwasser Nr. 2,1998

[9] Stein, D., Kentgens, S., Bornmann, A.: BMBF Verbundprojekt: Wassergefährdungdurch undichte Kanäle, Teil 3: Feststellung und Bewertung von Schäden an Ab-wasserkanälen und –leitungen unter besonderer Berücksichtigung der Standfe-stigkeit und Funktionsfähigkeit der Kanäle; Schlußbericht zum Forschungsvorha-ben 02 WA 9037, AG Leitungsbau und Leitungsinstandhaltung, Ruhr-UniversitätBochum, 1995

[10] TUM Zentrum Geotechnik: Lehrstuhl für Grundbau, Bodenmechanik und Felsme-chanik, Vorlesungsmanuskript

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