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IKT - Institut für Unterirdische Infrastruktur gGmbH

Warum wir das große Loch im Boden unserer Versuchshalle noch größer gemacht haben

Beitrag vom 23. Dezember 2020
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3D-Skizze IKT-Großversuchsstand

Der „kleine“ Großversuchsstand des IKT, wie er ursprünglich für den Rohrvortrieb konzipiert war

Vor 25 Jahren wurde beim Bau unserer Versuchshalle ein großes Loch in den Boden gegraben und mit Beton und Stahl ausgekleidet – seither bekannt als der IKT-Großversuchsstand. Dieses Jahr haben wir das Loch noch größer gemacht. Warum? Weil größer immer besser ist? Naja, vielleicht nicht immer, aber diesmal schon. Denn in Zukunft brauchen wir für ein paar Versuche im Maßstab 1:1 mehr Platz.

Gut, dass der Versuchsstand so anpassungsfähig ist. Die Erweiterung ist Teil unserer aktuellen Investition in die Verbesserung bestehender Einrichtungen und den Bau unseres neuen Starkregenlabors. Der vergrößerte Versuchsstand wird uns eine größere Flexibilität bei der Lösung aktueller und zukünftiger Probleme bieten. So passt jetzt zum Beispiel auch die Prüfanordnung für unser aktuelles Warentest-Projekt zur Sanierung von Abwasserdruckleitungen hinein, deren Einbau zurzeit vorbereitet wird.

Die Größte vergrößert

Arbeiter in riesiger Testanlage

Blick innerhalb der Anlage auf das neue, drei Meter breite Segment der Längswand

Mit 6 Meter Breite, 6 Meter Tiefe und einer Länge von 15 Meter war diese Großversuchsanlage schon bisher die größte ihrer Art weltweit. Jetzt wurde sie um weitere 3 Meter auf 18 Meter verlängert, und zwar in einem Bereich, der früher einmal bei Versuchen zum Rohrvortrieb zum Einbringen von Rohrsegmenten genutzt wurde. Der nun 648.000 Liter fassende Versuchsstand wurde nach der Erweiterung neu abgedichtet, um auch weiterhin die Belastung erdverlegter Bauwerke durch ansteigendes Grundwasser simulieren zu können. Und auch im neuen Abschnitt können dank der massiven Stahlrippen, die oberhalb der riesigen Stahlwanne verlaufen, bei Bedarf Oberflächenlasten aufgebracht werden.

Im IKT-Großversuchsstand können unterirdische Infrastrukturen mit simulierten Schadensszenarien verlegt und vergraben werden – und das alles im Maßstab 1:1, mit den Originalprodukten unter realistischen Bedingungen. Die Schäden können dann mit verschiedenen Original-Verfahren saniert und mit praxisnahen Belastungen beaufschlagt werden, die einen jahrzehntelangen Betrieb simulieren. Die Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf die tatsächliche Leistungsfähigkeit dieser Technologien zu. In den vergangenen 25 Jahren wurden hier unter anderem Hauptkanäle, Anschlussanbindungen, Schächte und Hausanschlüsse eingebaut, saniert und auf Herz und Nieren getestet.

Ursprünglich zur Erforschung des Rohrvortriebs

Die Anlage wurde speziell mit Blick auf die Evaluierung von Rohrvortriebstechniken entwickelt und gebaut, um die massiven Investitionen in neue Abwasserkanäle in der Region seit den 1990er-Jahren zu begleiten. Eine Reihe von Experimenten führte zu einem besseren Verständnis von den Belastungsverhältnissen in den Rohrverbindungen und darüber, wie sich die Segmente bei Richtungsänderungen tatsächlich verhalten.

Mit der Zeit kamen immer mehr neue Einsatzbereiche für den Großversuchsstand hinzu – viele davon hätten sich die Gründungsväter des IKT damals nicht einmal erträumen können. Hier einige Highlights aus den vergangenen Jahren:

Wie gut funktionieren Kurzliner?

Testaufbau mit schadhaften Hausanschlussleitungen

Modell der Teststrecke: Die IKT-Tester haben die simulierten Schäden auf ein kleines Hausanschlussnetz verteilt.

Wenn Kanalnetzbetreiber ihre eigenen Abwasserkanäle mit kleinem Durchmesser reparieren müssen und Grundstückseigentümer zu ihren privaten Anschlüssen beraten sollen, stellt sich unter anderem die Frage, wie effektiv Kurzliner beschädigte Rohre gegen Grundwasser abdichten. Dieser Frage ist das IKT nachgegangen und hat komplexe Teststrecken mit Änderungen des Rohrmaterials und Nennweiterwechseln sowie verschiedenen Schadensszenarien und Bögen in den Großversuchsstand eingebaut und reparieren lassen. Anschließend wurden wechselnde Grundwasserdrücke aufgebracht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine effektive Reparatur durchaus möglich ist. Doch muss für einige Situationen – wie Änderungen des Rohrdurchmessers – besonders auf die Verwendung des passenden Produkts geachtet werden.

Flüssigböden – alles im Fluss?

Unser jüngstes Projekt in der Großversuchsanlage erforderte die Aufteilung des Metallkastens in fünf separate Zellen, die jeweils einen Rohrgraben mit einer Reihe von Schacht- und Rohreinbauten simulierten. Darin wurde die Leistungsfähigkeit der Flüssigböden (ZFSV) von fünf verschiedenen Anbietern vergleichend untersucht. Besonderes genau achteten die Wissenschaftler darauf, ob sich das Material selbst nivelliert, wie schnell es begehbar und überbaubar ist, wie gut es die Rohre und Schächte umschließt und stützt und ob es anschließend von Hand wieder ausgehoben werden kann. Die Ergebnisse waren überraschend.

Was können Schachtsanierungssysteme?

Schächte in einem großen Versuchsstand aus der Vogelperspektive mit Fischaugenobjektiv aufgenommen

Echte Schächte: Für den IKT-Warentest „Schachtsanierung“ wurden 13 gezielt vorgeschädigte Schächte in den Großversuchsstand eingebaut.

Die Anzahl der Abwasserschächte allein in Deutschland ist unvorstellbar groß. Und viele von ihnen kommen inzwischen in ein Alter, in dem sie langsam undicht werden. Um verschiedene gängige Sanierungs­verfahren vergleichend untersuchen zu können, hat die IKT-Mannschaft 13 Schächte mit simulierten Schäden in den Großversuchsstand eingebaut. Anbieter haben dann ihre Produkte, die repräsentativ für die verfügbaren Sanierungstechnologien sind, in die Schächte eingebaut.

Ergebnis? Ja, es ist möglich, alternde Schächte zuverlässig gegen Grundwasser abzudichten. Aber nicht jedes Produkt und jede Technologie schafft das. So versagte ein Produkt auf ganzer Linie, da es sich bei Außenwasserdruck großflächig von der Schachtwand löste. Andere Verfahren zeigten auch Schwächen, wurden der Sanierungs­auf­gabe aber insgesamt besser gerecht. Es setzte sich zudem die Erkenntnis durch, dass bei allen Verfahren, die auf einen festen Verbund mit der Schachtwand setzen, eine gewissenhafte Untergrundvorbereitung unabdingbar ist. Und ein guter Rat, der gar nicht teuer ist: Warten Sie mit der Abnahme, bis das Grundwasser wieder angestiegen ist!

Wie werden Stutzen wieder dicht?

mehrere Personen mit roten Helmen im Großversuchsstand aus der Vogelperspektive

Teststrecke: Die Lenkungskreismitglieder nehmen die Reparaturergebnisse am freigelegten Versuchsaufbau in Augenschein.

An den Anschlüssen von seitlichen Abwasserleitungen an den Hauptkanal treten häufig Undichtigkeiten auf und Grundwasser infiltriert. Deshalb wurde vor ein paar Jahren im Großversuchsstand untersucht, wie gut marktgängige Reparaturtechnologien solche Schäden abdichten können:

  • Reparaturen von Anschlussstutzen an einen mit linersanierten Abwasserkanal
  • Reparaturen von Stutzen an nicht ausgekleideten Abwasserkanälen
  • seitliche Anschlüsse in verschiedenen Positionen und Winkeln
  • Reparaturen in einem halb mit Wasser gefüllten Rohr

Die Ergebnisse reichten über ein erstaunlich breites Spektrum.

Was leisten Liner für Hausanschlüsse?

sechs gleiche Rohrleitungsabschnitte liegen in großem Versuchsstand im Sand

6 mal 6 Leitungen: Aufbau von Teststrecken im IKT-Großversuchsstand

Eine erste Bewertung von Auskleidungssystemen zu Abdichtung von >Hausanschlussleitungen ergab ein unerwartetes Ergebnis: Umlaufende Risse der Schlauchliner im Bereich der Muffen machten den Sanierungserfolg zunichte. Als Ursache wurden Bewegungen der Rohre durch den Auftrieb im ansteigenden Grundwasser ausgemacht. Ist der Liner zu fest mit dem Trägerrohr verbunden kann er sich nicht mitbiegen, wenn bei steigendem Grundwasserspiegel Bewegung in die Leitung kommt. Die Industrie entwickelte auf der Grundlage dieser Erkenntnisse ihre Produkte weiter, und bei einer späteren erneuten Bewertung wurden zufriedenstellende Ergebnisse für die eingereichten Produkte erzielt.

Wo liegen die Grenzen der TV-Inspektion?

Bei der Kartierung und Zustandsüberwachung von Kanalnetzen verlassen sich Netzbetreiber vor allem auf die TV-Inspektion. Bei einer groß angelegten Untersuchung im Großversuchsstand wurde geschaut, inwieweit

  • die Kameras seitliche Anschlüsse, Durchmesseränderungen und Bögen erfassen konnten,
  • die Bediener Schadensszenarien, Veränderungen im Rohrmaterial und Durchmesser identifizieren konnten,
  • die Inspekteure einen Netzplan erstellen konnten.

Die Rohrnetze waren im Großversuchsstand unterirdisch verlegt, der Zugang war über Schächte möglich. Es zeigte sich, dass die Kameras nicht alle Teile des Netzes erreichen konnten und die Genauigkeit der Lagepläne nicht so gut war wie erwartet.

Fit für die Zukunft

Bau der Versuchsstrecken für die Kurzliner im Grossversuchsstand

Da passt was rein: Im IKT-Großversuchsstand werden auch in Zukunft spannende Projekte realisiert, deren Ergebnisse den Abwassernetzbetreibern die Arbeit erleichtern.

Mehr als 25 Jahre lang hat der Großversuchsstand schon gute Dienste geleistet. Mit der Fertigstellung der Verlängerung auf 18 Meter und der Neuversiegelung ist er nun bereit für die Aufgaben der kommenden Jahre. Los geht es Anfang 2021 mit dem Einbau von gezielt vorgeschädigten Abwasserdruckleitungen für unsere aktuelle Evaluierung verschiedener Sanierungstechnologien, den neuen IKT-Warentest „Druckleitungssanierung“. Man darf gespannt sein.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Serdar Ulutaş, MBA
Leiter IKT-Warentest
Tel.: 0209 17806-32
E-Mail: ulutas@ikt.de

 

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