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Großrohre im Kanalnetz: Risse, Risiken, Standsicherheit – was Betreiber beachten müssen

Großrohre sind leistungsstark – und risikokritisch. Wenn begehbare Hauptsammler versagen, drohen Rückstau, Überflutung, Straßeneinbrüche und hohe Folgekosten. Worauf sollen Netzbetreiber bei Bauqualität, Inspektion, Standsicherheit und Sanierung achten? Und wie können sie Schwachstellen im Rohr-Boden-System erkennen?

Darüber sprechen Prof. Dr.-Ing. Bert Bosseler und Martin Liebscher in der Podcast-Folge „KanalSpezial – Großrohre im Kanalnetz“. Es geht um typische Schadensbilder, Qualitätsanforderungen und Entscheidungsgrundlagen für Investitionen und das Risikomanagement. Wir fassen hier das Wichtigste für Sie zusammen.

 

Was Netzbetreiber aus dem Beitrag mitnehmen

• warum Großrohre besondere Risikobauwerke im Kanalnetz sind,
• welche Qualitätsanforderungen bei Neubau und Vortrieb wichtig sind,
• worauf es bei Inspektion und Zustandsbewertung großer Profile ankommt,
• wann Spezialverfahren wie MAC sinnvoll sind,
• wie Sanierungsverfahren objektbezogen ausgewählt werden sollten.

Link zum Podcast: Runterscrollen zum Ende des Artikels ⬇️

Großrohre: viel Leistung, hohes Risiko

Unter Großrohren werden üblicherweise begehbare Nennweiten ab etwa DN 800 bis DN 1000 und größer verstanden. Sie sammeln und transportieren große Abwasser- und Regenwassermengen aus ganzen Einzugsgebieten – häufig unter Hauptverkehrsstraßen, dichter Bebauung oder kritischer Infrastruktur.

Für Netzbetreiber sind deshalb drei Fragen entscheidend:

• Ist die Leitung hydraulisch leistungsfähig und betriebssicher?
• Ist die Standsicherheit des Rohr-Boden-Systems gewährleistet?
• Ist das Gesamtsystem aus Rohr, Fugen, Anschlüssen und Bettung dauerhaft dicht?

Damit wird deutlich: Bei Großrohren geht es nicht nur um hydraulische Leistungsfähigkeit, sondern immer um das Zusammenspiel von Betrieb, Bauzustand, Bettung und Folgerisiko.

Neubau in offener Bauweise: Stahlbeton, Rissbildung und Mindestbewehrung

Beim Neubau in offener Bauweise stehen beim Großrohr vor allem Werkstoffwahl, Fertigungsqualität und Einbaubedingungen im Vordergrund. Großrohre werden häufig als Stahlbetonrohre ausgeführt. Deren Transport und altersgerechte Festigkeit (z.B. ausreichendes Erhärten vor dem Transport zur Baustelle) sind für die spätere Rissanfälligkeit entscheidend.

Ein Schwerpunkt des Gesprächs ist das Rissverhalten von Stahlbetonrohren und die Bewertung der Rohrqualität. Frühere Normen kannten weder konsequente Mindestbewehrung noch das Erfordernis „in der Schalung erhärteter“ Rohre, was zu schlechten Verbundbedingungen zwischen Beton und Bewehrung und damit zu wenigen, aber breiten Rissen führte.

Heute gilt: Viele feine Risse zeigen meist einen funktionierenden Verbund und ein korrekt bemessenes Bewehrungskonzept, während einzelne große Risse eher auf mangelnde Rohrqualität oder ungünstige Fertigung hindeuten.

Liebscher und Bosseler betonen, dass Betreiber in ihren Ausschreibungen die Erhärtung in der Schalung (z.B. mindestens 24 Stunden) ausdrücklich fordern sollten, um Maßhaltigkeit und Verbundqualität zu sichern – diese Anforderung ist für Standardrohre noch nicht überall normativ verankert und bleibt eine qualitätsrelevante Zusatzforderung des Auftraggebers.

Ebenso sollten Risse mit 0,3 mm Breite vor Ort nicht unkritisch akzeptiert werden, weil dieser Grenzwert aus dem reinen Scheiteldruckversuch stammt und im eingebetteten Rohr andere Spannungszustände herrschen.

Praxispunkt für Betreiber:
In Ausschreibungen sollte ausdrücklich gefordert werden, dass Rohre ausreichend in der Schalung erhärten. Eine Erhärtungszeit von mindestens 24 Stunden ist empfehlenswert. Ziel ist eine bessere Maßhaltigkeit und ein sicherer Verbund zwischen Beton und Bewehrung.

Vortrieb: Druckübertragungsmittel sind sicherheitsrelevant

In der geschlossenen Bauweise kommen insbesondere Stahlbeton-Vortriebsrohre zum Einsatz. Sie müssen hohe Presskräfte aufnehmen. Neben Steuerung und Bodenbedingungen steht auch hier die Rohrqualität im Fokus, vor allem Maßhaltigkeit (rechtwinklige Stirnflächen, exakte Abmessungen) als Voraussetzung für einen geradlinigen, spannungsarmen Vortrieb.

Ein zentrales Thema sind die Druckübertragungsmittel zwischen den Rohrstößen. Sie sollen Presskräfte gleichmäßig übertragen und Spannungsspitzen vermeiden. Frühere Lösungen mit Vollholzringen wurden weitgehend durch OSB-Platten und andere Holzwerkstoffe ersetzt. Für enge Kurven oder wechselnde Krümmungen können auch elastischere Kunststoffe eingesetzt werden, teilweise in Kombination mit Blecheinlagen.

Großmaßstäbliche Versuche des IKT haben gezeigt: Material und Dicke dieser Zwischenlagen beeinflussen die Spannungsverteilung im Rohrstrang erheblich. Zyklische Belastungen während des Vortriebs können zu plastischen Verformungsanteilen führen. Diese Erkenntnisse sind in das DWA-Arbeitsblatt A 161 eingeflossen, das Prüfungen von Druckübertragungsmitteln fordert.

Für Netzbetreiber heißt das:
Druckübertragungsmittel sind sicherheitsrelevante Bauteile. Sie sollten geplant, geprüft, qualitätsgesichert und dokumentiert werden – nicht erst dann, wenn Schäden auftreten.

Schäden im Vortriebsstrang sind häufig auf unzureichende Übertragungsmittel und nicht primär auf das Rohr selbst zurückzuführen.

Inspektion: Großprofile brauchen eigene Konzepte

Die Inspektion begehbarer Großprofile unterscheidet sich grundlegend von der Standard-TV-Inspektion kleinerer Nennweiten. Wer in Großrohren arbeitet, braucht eine durchdachte Sicherheitsorganisation: Sicherungsposten, geeignete persönliche Schutzausrüstung, Messung der Kanalatmosphäre und klar geregelte Zugangsbedingungen.

Technisch geht es nicht allein um gute Bilder. Bei Großprofilen sind zusätzliche Informationen wichtig:

• Profilvermessung und Längenerfassung,
• Dokumentation mit Foto, Video und Tonprotokoll,
• Prüfung von Fugen, Mauerwerk und Betonoberflächen,
• Ermittlung von Wanddicken und Materialkennwerten,
• Bewertung von Deformationen und Bettungseinflüssen.

Neben der visuellen Beurteilung empfehlen Bosseler und Liebscher einfache, aber wirksame Hilfsmittel:

• Hammer und Schraubendreher zur Prüfung von Fugen und Mauerwerk (insbesondere bei alten Mauerwerkskanälen)
• Schablonen zur Beurteilung von Deformationen
• gezielte Bohrkerne zur Ermittlung von Wanddicken und Materialkennwerten

Bohrkerne können wichtige Informationen liefern, sind aber nicht überall problemlos möglich. Unter hohem Grundwasserstand oder in besonders kritischen Bereichen sind angepasste Bohrstrategien und ein sorgfältiges Verschließen der Bohrungen erforderlich.

Sondierungen von der Oberfläche aus sind wegen Leitungsdichte und Oberflächenbefestigungen meist schwierig und liefern häufig nur begrenzt aussagekräftige Informationen über die direkte Rohrumgebung.

MAC-Verfahren: Wo liegt die Schwachstelle im Großrohr?

Eine zentrale Betreiberfrage lautet: Wo ist die Schwachstelle im Großrohr?

Genau hier setzt das MAC-Verfahren des IKT an. MAC steht für „Mechanical Assessment of Conduits“. Das Verfahren dient der zerstörungsfreien mechanischen Bewertung des Altrohr-Boden-Systems.

Dabei wird das Rohr lokal mit einem Hydraulikzylinder geringfügig auseinander gedrückt und die resultierenden Verformungen in drei Messquerschnitten (Lastpunkt, davor, dahinter) erfasst.

Die erzielten Verformungen liegen im elastischen Bereich (beispielsweise im Zehntelmillimeterbereich bei DN 1500) und beeinträchtigen die Tragfähigkeit des Rohres nicht. Aus den Kraft-Verformungs-Beziehungen lässt sich eine Rohr-Boden-Steifigkeit ableiten. Diese beschreibt nicht nur den Zustand des Altrohres, sondern auch die Mitwirkung der Bettung.

Durch Messintervalle von typischerweise 5 Metern entsteht über die Länge von Sammlern ein strukturiertes Bild mit steifen und weniger steifen Zonen, das ohne umfangreiche Berechnungen bereits erste Hinweise auf potenzielle Schwachstellen liefert.

In einer vertieften Auswertung können Rohr- und Bodeneinfluss getrennt und statische Nachweise geführt werden – etwa zur Risikobewertung unter Bahnstrecken, Hochhausfundamenten oder beim letzten Sammler vor der Kläranlage.

Das Verfahren ist wegen seines Aufwands nicht als Standardinspektion gedacht, sondern als gezielte Maßnahme für Hochrisikoobjekte, bei denen Versagen besonders gravierende Folgen hätte oder ein expliziter statischer Nachweis verlangt wird (z.B. durch Infrastrukturbetreiber). Mehr zum MAC-Verfahren des IKT

Inspektion unter Betrieb: Wenn Trockenlegung kaum möglich ist

In der Praxis lassen sich Großsammler nicht immer einfach außer Betrieb nehmen oder trockenlegen. Besonders bei dauerhaft teilgefüllten Sammlern braucht es alternative Ansätze.

Für solche Fälle werden im Podcast alternative Inspektionsansätze diskutiert:

• Einsatz von Kameras auf schwimmenden Körpern zur Untersuchung des Gasraums, kombiniert mit stabilisierter Bildführung.
• Elektrische Leckage-Messsysteme (Elektroscan) zur Detektion von Leckagen unterhalb der Wasseroberfläche über Widerstandsmessungen zwischen Rohrinnenraum und Außenbereich.

Solche Verfahren liefern nicht in jedem Fall eine vollständige normgerechte Zustandsbewertung. Sie können aber wichtige Bausteine im Risikomanagement sein: kritische Bereiche erkennen, Prioritäten setzen und Entscheidungen vorbereiten, bis eine umfassende Inspektion möglich ist.

Angesichts wachsenden Angebots an Drohnen- und Schwimmkörpersystemen sieht das IKT hier einen wichtigen Innovationsbereich für künftige Inspektionskonzepte. Siehe hierzu auch: Von Drohnen bis KI: Intelligente Technologien für den Kanalbetrieb

Sanierung: Nicht jedes Verfahren passt zu jedem Großrohr

Bei der Sanierung unterscheiden Bosseler und Liebscher zwischen Reparatur, Renovierung und Erneuerung. Für lokale Schäden kommen offene Reparaturen sowie Mörtel- und Harzsysteme zum Einsatz.

Ein wichtiger Hinweis aus dem Gespräch: Entscheidend ist nicht allein das „beste“ Material. Maßgeblich ist die Kombination aus geeignetem Material und sorgfältiger Ausführung.

Für Mauerwerkskanäle hat sich insbesondere die vollflächige Fugensanierung und Mauerwerkssanierung etabliert, wie sie u.a. von der Stadtentwässerung Düsseldorf entwickelt und umgesetzt wurde. Dabei werden Fugen erneuert, Steine ausgetauscht, Risse verpresst und die innere Schale über die gesamte Länge ertüchtigt.

Messungen mit dem MAC-Verfahren konnten zeigen, dass diese „Düsseldorfer“ Bauwerkssanierung zu einem signifikanten Steifigkeitszuwachs führen kann. Dies hat wesentlich zur Anerkennung als Investitionsmaßnahme beigetragen.

Daneben werden klassische Renovierungsverfahren diskutiert:

• Schlauchliner, nach Herstellerangaben auch in großen Nennweiten bis etwa DN 2000
• Kurzrohr- und Einzelrohrlining mit hinterpresstem Ringraum
• Segment- und Wickelrohrsysteme

Schlauchliner bieten geringe Querschnittsverluste und passen sich gut an vorhandene Querschnitte an. Kurzrohre können insbesondere dann sinnvoll sein, wenn eine statisch wirksame Ringraumverpressung erforderlich ist.

Wickelrohre gelten theoretisch als interessante Option, werden in Deutschland bislang aber nur selten eingesetzt.

Segmentierte Glasauskleidungen haben sich in Pilotprojekten vor allem an der Dauerhaftigkeit und Dichtheit der Fugen bewähren müssen und werden kritisch gesehen.

Risse und Korrosion: erst Ursache klären, dann handeln

Beim Umgang mit Rissen in Stahlbeton-Großrohren empfehlen die Experten ein abgestuftes Vorgehen. Zunächst sollte immer die Ursache geklärt und die Rissentwicklung über wiederholte Inspektionen (z.B. nach 3 bis 6 Jahren) beobachtet werden, bevor Eingriffe erfolgen.

Risse deutlich über etwa 0,2 bis 0,3 mm sind diskussionsbedürftig, insbesondere wenn Infiltration oder Hinweise auf Bewehrungskorrosion vorliegen.

Geringe Wasserdurchtritte können sich bei Beton durch Ausfällungen teilweise selbst verschließen. Dieser Selbstheilungseffekt ersetzt jedoch keine regelmäßige Kontrolle. Kritisch sind vor allem Risse, die fortschreiten oder die Bewehrung dauerhaft feucht halten.

Tragfähigkeitsprobleme entstehen selten allein durch Biegung, da Kreisringe große statische Reserven besitzen. Problematisch wird der Zustand erst, wenn die Bewehrung infolge Korrosion schlagartig versagt oder die Bettung erheblich geschwächt ist.

Entsprechend empfehlen die Experten ergänzende Untersuchungen der Bettung (z.B. Rammsondierungen) und bei Bedarf Auskleidungen oder Maßnahmen, die primär den Stahl schützen.

Fazit: Großrohre brauchen aktive Qualitätssteuerung

Der Podcast macht deutlich: Großrohre gehören zu den risikokritischen Bausteinen kommunaler Abwasserinfrastruktur. Sie müssen über ihre gesamte Lebensdauer betrachtet werden – vom Neubau über Betrieb und Inspektion bis zur Sanierung.

Für Netzbetreiber heißt das:

• Qualitätsanforderungen im Neubau früh und eindeutig formulieren,
• Druckübertragungsmittel und Rohrqualität konsequent prüfen,
• Großrohrinspektionen sicher und methodisch planen,
• bei Hochrisikoobjekten Spezialverfahren wie MAC gezielt einsetzen,
• Sanierungsverfahren nicht schematisch, sondern objektbezogen auswählen,
• Risse und Korrosion im Zusammenhang mit Bettung und Tragverhalten bewerten.

Oder kurz gesagt: Großrohre verlangen keine Routine, sondern Aufmerksamkeit, Fachwissen und strukturierte Entscheidungen.

Prof. Dr.-Ing. habil. Bert Bosseler, Wissenschaftlicher Leiter des IKT
Kontakt: bosseler@ikt.de

KanalSpezial – der KomNetAbwasser-Podcast des IKT

Folge IKT08: Großrohre im Kanalnetz

Im Podcast sprechen Prof. Dr.-Ing. habil. Bert Bosseler und Dipl.-Ing. Martin Liebscher über Bau, Betrieb und Sanierung großer Abwasserleitungen – mit vielen Hinweisen aus Forschung, Prüfung und Praxis.

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Dipl.-Ing. Martin Liebscher, IKT
Kontakt: liebscher@ikt.de

Weiterbildung und Vertiefung

Wer die Themen Großrohre, Standsicherheit, Inspektion und Sanierung weiter vertiefen möchte, trifft Martin Liebscher unter anderem in IKT-Lehrgängen wie dem Kanalsanierungsmanager oder Kanalbetriebsmanager.

Aktuelle IKT-Seminare und Lehrgänge

 

Weiterführende Inhalte

• Großprofile: Reparieren oder rausreißen? Zerstörungsfrei prüfen mit dem MAC-System
• IKT-Prüfstelle: Standsicherheit von Großprofilen / MAC-Verfahren
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