Zusammenfassung

Einfluss verfügbarer Nährstoffe

Das Auftreten von Wurzeleinwuchs wird ingenieurtechnisch häufig auf einen zu geringen Anpressdruck des Dichtungsmittels in der Rohrverbindung zurückgeführt. Biologische Aspekte werden bei der Ursachenfindung nicht berücksichtigt, so dass auch zum Nachweis der Wurzelfestigkeit von Rohrverbindungen nur stark idealisierte mechanische Verfahren eingesetzt werden. Diese vernachlässigen i.d.R. die besonderen Versagensmechanismen aus der Interaktion zwischen Rohrleitung und Wurzeln, so dass auch die Netzbetreiber den bestehenden Prüfverfahren nur ein geringes Vertrauen entgegenbringen. Wiederholt auftretende Einwuchsschäden verstärken diese Verunsicherung der Netzbetreiber bei der Auswahl zuverlässiger Rohrwerkstoffe und –verbindungen. Darüber hinaus fehlen auch den Rohrherstellern zur Entwicklung wurzelfester Rohrverbindungen geeignete Hinweise und Prüfergebnisse.

Vor diesem Hintergrund war es Ziel dieses Forschungsvorhabens, die Ursachen für Wurzeleinwuchs in Leitungen wissenschaftlich zu belegen und die Mechanismen bei Eindringen einer Wurzel in die Leitung sowie die Wechselwirkung zwischen Wurzeleinwuchs und Rohreigenschaften zu beschreiben. Darüber hinaus sollten Vorschläge für Prüfverfahren entwickelt werden, die die mechanischen und biologischen Vorgänge bei Wurzeleinwuchs realitätsnaher abbilden, und so Wege aufgezeigt werden, wie Rohrverbindungstechniken hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegen Wurzeleinwuchs bewertet werden können. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden in 16 Baumaßnahmen Leitungsabschnitte mit Wurzelschäden vor Ort aufgegraben, die Umgebungsbedingungen erfasst und Wurzel- bzw. Bodenproben aus den betrachteten Bereichen entnommen und labortechnisch untersucht. Auf Grundlage dieser In-situ-Erfahrungen wurden Modelle zur Beschreibung des Einwuchsverhaltens von Wurzeln in Leitungen entwickelt und experimentelle Ansätze zur Überprüfung der beobachteten Gesetzmäßigkeiten und der zu erwartenden Wurzeldrücke abgeleitet. Abschließend wurden marktgängige Rohrverbindungen durch Druckspannungsmessungen untersucht und weitergehende Bewertungskriterien als Grundlage für die Entwicklung künftiger wurzelfester Rohrverbindungen und Sanierungsprodukte vorgeschlagen. Nachfolgend sind die wesentlichen Schlussfolgerungen zusammengefasst.

Insbesondere in anthropogen beeinflussten Stadtböden lassen sich auf engem Raum unterschiedliche Böden mit unterschiedlichen Bodeneigenschaften vorfinden, die das Wurzelwachstum beeinflussen. Ein Grund ist die Nutzung des Bodenkörpers für Bauwerke der unterirdischen Infrastruktur. Das sind zum einen Versorgungsleitungen, die üblicherweise in Tiefen bis zu 1,60 m verlegt werden können (vgl. [20]). Zum anderen befinden sich dort Bauwerke der Ortsentwässerung wie Abwasserkanäle, Hausanschlussleitungen und Straßeneinläufe. Die Herstellung dieser Bauwerke in der offenen Bauweise stellt einen starken Eingriff in den Bodenkörper dar. Sie erfolgt durch Ausheben eines Grabens, Verlegen der Leitung im Schutze einer Böschung oder eines Verbaus und anschließendes lagenweises Verfüllen des Grabens und sorgfältiges Verdichten des eingefüllten Materials. Eine besondere Schwierigkeit stellt die Verdichtung des Bereichs zwischen Kämpfer und Sohle, dem sogenannten Rohrzwickel dar (vgl. Abb. 7). Die bestehenden Schwierigkeiten bei der Verdichtung des Zwickelbereichs haben in der Praxis dazu geführt, dass häufig das einzubauende Bodenmaterial bis auf Höhe des Kämpfers geschüttet und anschließend verdichtet wird (vgl. Abb. 8). Dies geschieht in der Hoffnung, dass die Bodenverdichtung bis in den Zwickelbereich hineinreicht. Es wird deutlich, dass eine solche Verdichtungsart oftmals nicht den Forderungen des Normen- und Regelwerkes nach einem definierten Verdichtungsgrad im Zwickelbereich gerecht wird [26].

Sauerstoffmodell:

Zusammenfassend kann festgestellt werden: Das zur Leitung gerichtete Wurzelwachstum ist eine Reaktion auf die Umgebung der Leitung. Aus Leckagen austretendes Abwasser bzw. Nährstoffe sind von untergeordneter Bedeutung. Die Umgebungsbedingungen und Oberlächeneigenschaften des Rohres können den Einwuchs in die Leitung erheblich begünstigen. Erst im zweiten Schritt entscheiden die Rohrverbindungseigenschaften über das Einwuchsrisiko. Eine Behinderung des Wurzeleinwuchses ist dort im Wesentlichen über einen großen Gegendruck (Anpressdruck der Dichtungen) und eine wurzelabweisende Verbindungsgeometrie (geringe Ringräume und Angriffsflächen) möglich. Die Gasdichtheit der Verbindung kann Wachstumsreize weiter vermindern. Der Einwuchsvorgang lässt sich durch Kombination biologisch-technischer Modelle beschreiben.