Güterichtlinie Rohre, Schächte und Bauteile in Deponien

Eine ausreichende Funktionserfüllung setzt neben der Auswahl hierfür geeigneter Produkte auch eine auf den Anwendungsfall abgestimmte Planung sowie ein umfassendes Qualitätsmanagement voraus. Die SKZ/TÜV-LGA Güterichtlinie „Rohre, Schächte und Bauteile in Deponien“ beschreibt als Bestandteil des Bundeseinheitlichen Qualitätsstandard (BQS) 8.1 die Anforderungen von der Herstellung der Produkte über die Planung und den Einbau bis zur Wartung des fertig gestellten Bauwerkes.

Güterichtlinie aktualisiert

Um den Forderungen der Deponieverordnung Rechnung zu tragen, haben Hersteller, Bauausführende, Planer, Überwacher und Behördenvertreter einen Arbeitskreis gebildet und in den Jahren 2009 / 2010 die Güterichtlinie „Rohre, Rohrleitungsteile, Schächte und Bauteile in Deponien“ ausgearbeitet, deren erste Version mit Stand Juni 2010 veröffentlicht wurde. Diese Version ist mittlerweile vergriffen. Für die neue Ausgabe, die im Sommer 2013 erfolgt, wurde die Güterichtlinie überarbeitet und aktualisiert.

Das Ziel der Güterichtlinie ist Planern und Überwachenden aber auch den Bearbeitern einer Ausschreibung einheitliche Vorgehens- und Beurteilungskriterien für die Bauwerke einer Deponie zur Verfügung zu stellen. Erreicht werden soll neben der Sicherstellung einer hohen Ausführungsqualität die Vergleichbarkeit der Produkte und Leistungen, insbesondere im Hinblick auf die geforderte Mindestgebrauchsdauer von 100 Jahren. Diese Forderung wirft bei den Kunststoffmaterialien Fragen auf, die noch nicht abschließend geklärt sind. Die Güterichtlinie muss dem entsprechend auch in ihrer neuen Version Gegenstand weiterer Fortschreibungen bleiben. Die Untersuchungen zu diesem Thema haben begonnen, die Ergebnisse reichen jedoch noch nicht für eine abschließende Beurteilung aus.

Anforderungen deutlich formuliert

Die Güterichtlinie bildet zusammen mit der GDA Empfehlung E 2-14 zur „Basisentwässerung von Siedlungsabfalldeponien“ den Bundeseinheitlichen Qualitätsstandard 8-1 „Rohre, Rohrleitungsteile, Schächte und Bauteile in Basis- und Oberflächenabdichtungssystemen von Deponien“ der LAGA Ad-hoc-AG Deponietechnik vom 09.11.2010.

Ein Nachweis der Anwendung erfolgt durch die Fremdüberwachung der Herstellung und eine Fremdprüfung der Ausführung. Die geeigneten Fremdprüfer arbeiten gemäß der „Richtlinie für die Anforderungen an die Qualifikation und die Aufgaben einer fremdprüfenden Stelle für Kunststoffkomponenten im Deponiebau“ der BAM. Fremdprüfer, die diese Anforderungen erfüllen, sind in einer Liste der BAM aufgezählt. Die Güterichtlinie wird um eine ausführliche Beschreibung der Anforderungen an einen Fachbetrieb zur Ausführung der behandelten Arbeiten erweitert.

Der Inhalt der Güterichtlinie wird im Folgenden in einer Übersicht der Kapitel sowie an Hand von ausgewählten Punkten dargestellt. Die Gliederung der Güterichtlinie wird beibehalten.

Neben dem eigentlichen Textteil enthält die Güterichtlinie als Anhänge für den Anwender in Tabellenform Fragebögen, in denen Angaben zur statischen Berechnung von Rohren und  Schächten, zur Ausführung von Sanierungen im Berstliningverfahren und zu erforderlichen Prüfungen an Materialien und Produkten enthalten sind. Die Tabellen zu den Produkt- und Materialprüfungen wurden für die Neuausgabe überarbeitet Als weiterer Anhang ist der Standardqualitätssicherungsplan „Herstellen und Einbauen der Rohre, Rohrleitungsteile, Schächte und Bauteile aus PE“ des AKGWS enthalten. Neu hinzu kommt ein Anhang, der die Anforderungen an ausführende Betriebe des Rohrleitungs- und Schachtbaus beinhaltet.

Werkstoffe

Die Güterichtlinie enthält im Wesentlichen Angaben zu Polyethylen-(PE-)Werkstoffen und den erforderlichen Nachweisen und Prüfungen. Der Werkstoff hat sich durch seine Medienbeständigkeit und seine Schweißeignung als Material im Deponiebau durchgesetzt. Beton und Polypropylen (PP) werden kurz behandelt. Beide Materialien sind in ihren Bereichen ebenfalls hochwertige Deponiebaustoffe, deren Eignung vielfach nachgewiesen ist. Beton muss bei Deponieanwendungen vor Sickerwasser- und Deponiegasberührungen dauerhaft geschützt werden. Sein Einsatzgebiet liegt insbesondere in der Herstellung tiefer Schächte im Deponiekörper. In der DIN 1045 sind, sofern die deponiespezifischen Besonderheiten zusätzlich berücksichtigt werden, alle erforderlichen Vorgaben enthalten. Die Norm regelt auch eindeutig die Anforderungen an die Qualitätssicherung und die Fremdprüfungen und –überwachungen, so dass für den Einsatz von Betonmaterialien keine weiteren Vorgaben in der Güterichtlinie gemacht werden. PP ist wie PE gegen deponiespezifische Medien beständig. Bei hohen Temperaturen kann der Einsatzbereich von PP den von PE übertreffen. Die Art der Ausführung und der Bemessung erfolgt analog zu PE-Bauteilen. Die Untersuchungen zum Material entsprechen den Anforderungen an PE Materialien.

PE-Werkstoffe unterliegen Einflüssen aus Alterung, Medienangriffen sowie mechanischen und Temperatureinwirkungen. Die korrekte Erfassung des Langzeitverhaltens der Materialien ist für die Auslegung der Bauteile erforderlich. Da die Eigenschaften von PE-Materialien variieren, werden in der Güterichtlinie Anforderungen an PE-Werkstoffe definiert. Hierfür enthält der Anhang ausführliche Tabellen zu den erforderlichen Prüfungen an Materialien und Produkten. Neben der Prüfungsart sind Angaben zu Häufigkeit und Zuständigkeiten enthalten. Der für Bauteile im Deponiebau verwendete PE-Werkstoff muss im Herstellungszeugnis dokumentiert sein. Seine Eignung wird durch Fremdprüfung /-überwachung sowie Prüfstatik nachgewiesen. Besonderes Augenmerk ist auf die Auswahl des PE-Werkstoffes für spezielle Anforderungen wie elektrische Leitfähigkeit bei Entgasungsbauwerken oder hohe Rissbeständigkeit für Berstliningmaßnahmen zu legen.

Untersuchungen, die in Hochdruckautoklaven durchgeführt wurden, haben erste Hinweise zur Dauerhaftigkeit von PE Werkstoffen erbracht. Demgemäß kann nicht in jedem Fall von einer Gebrauchsdauer von 100 Jahren für Bauteile aus PE Werkstoffen ausgegangen werden. Die Ergebnisse weisen insbesondere für Dauertemperaturen von 40°C auf Einschränkungen hin. Auswertungen, die Abschätzungen für temporäre höhere Temperatureinwirkungen berücksichtigen, liegen bisher nicht vor. Die Ergebnisse sind nicht pauschal für alle PE Sorten gleich, sondern von der PE Rohstoffqualität abhängig. Die bisher vorliegenden unvollständigen Ergebnisse erlauben aus Sicht des Verfassers nur den Schluss, dass großer Wert auf die Auswahl eines hochwertigen PE Rohstoffes gelegt werden muss. Die Anforderungen nehmen mit der Spannung im Werkstoff und den erwarteten Einsatztemperaturen zu. Selbstverständlich müssen die vorgesehene Gebrauchsdauer und die Zugänglichkeit des Bauteiles berücksichtigt werden.

Produkte

Die im Deponiebereich eingesetzten Produkte müssen Anforderungen erfüllen, die sich von anderen Bereichen unterscheiden. Hausmüll verhält sich aus statischer Sicht nicht wie üblicher Baugrund. Es entstehen Einwirkungen aus Temperatur und Medien. Durch die Einbauart sowie durch chemische und biologische Prozesse treten Setzungen auf. Die Einsatztiefen und damit die Größenordnung der Einwirkungen im Ablagerungsbereich einer Deponie übertreffen die im kommunalen Bereich auftretenden Tiefen deutlich. Anforderungen von Monodeponien müssen speziell für den bearbeiteten Einzelfall definiert und berücksichtigt werden.

Eingesetzte Rohre müssen der DIN 4266 entsprechen. Sie sind nach den statischen Erfordernissen gemäß ATV M 127, alternativ durch Nachweise mit der Methode der Finiten Elemente (FEM) zu dimensionieren. Für in großer Tiefe eingebaute Sonderbauteile wie Abzweige und Krümmer ist die Berechnung mittels FEM die einzige zutreffende Berechnungsart.

Zum Sammeln des Deponiesickerwassers werden die Rohre perforiert. Hierbei ist eine Wassereintrittsfläche von mindestens 100 cm²/m vorzusehen. Die Geometrie der Perforation muss auf die Körnung des Überdeckungsmaterials abgestimmt werden. Aus statischer Sicht ist dabei im Allgemeinen die Schwächung der Rohre durch Lochung geringer als durch Schlitzung. Bei Schlitzen müssen Schlitzecken zur Vermeidung von Spannungsspitzen ausgerundet ausgeführt werden.

Schächte sollen im Deponiekörper vermieden werden. Ist dies nicht möglich werden Beton- oder PE-Schächte eingebaut. Sie sind nach den statischen Erfordernissen in Anlehnung an ATV A 127, alternativ durch Nachweise mit baustatischen Methoden zu dimensionieren. Zu beachten ist, dass PE-Schächte für große Einbautiefen als Teleskopschächte ausgebildet werden. Diese Schächte müssen so eingebaut werden, dass ihre Teleskopierbarkeit nicht durch Bewegungen des Abfalls, die dann zu Verkantungen führen, behindert werden kann. Betonschächte müssen bewehrt ausgeführt werden. Werden Stahlbetonfertigteile eingesetzt, müssen diese zugfest verbunden werden. Alle Schächte müssen auf ausreichend dimensionierten Fundamenten gegründet werden.

Alle Bauteile auf der Oberfläche von Deponien sind Einwirkungen aus Setzungen des Deponiekörpers ausgesetzt. Sie müssen dem entsprechend flexibel ausgeführt werden. Bauteile der Entgasung müssen zudem den Anforderungen aus dem Explosionsschutz genügen.

Der Anhang der Güterichtlinie enthält Fragebögen, in denen die für die Auswahl und Ausführung der Produkte entscheidenden Anforderungen beschrieben werden können. Die ausgefüllten Fragebögen bilden zusammen mit den Ausschreibungs- und Ausführungsunterlagen die Grundlage der Bemessung, der Herstellung und der Fremdüberwachung.

Planung und Bauausführung

Der Einbau von Rohren und Schächten muss nach planerischen und statischen Vorgaben ausgeführt werden und Bestandteil einer Fremdprüfung sein. Ein Ausführungsbeispiel für die Leitungszone bei der Rohrverlegung ist in der DIN 19667 enthalten. Alternativ zur dort enthaltenen Darstellung können als Auflagermaterial geeignete Gemische eingesetzt werden. Vielfach eingesetzt wurde im Deponiebau die „Mischung Nr. 9 der TU München“. In dieser Mischung wird neben der abdichtenden Funktion auch Zement als Komponente für das Erreichen einer Auflagerfestigkeit eingesetzt. Hierbei ist zu beachten, dass für Kunststoffrohre ein starres Rohrauflager nicht zulässig ist. Die Mischung muss daher so ausgeführt werden, dass trotz einer ausreichenden Festigkeit ein bodenähnliches Verhalten verbleibt.

Anschlüsse von Rohren an Schächte so auszubilden, dass unterschiedliche Setzungen von Fundament, Schachtummantelung und Abfall keine Schäden hervorrufen können. Die Ausführungsart des Schachtes, der Schachtummantelung sowie bei einem Schachtbau in einer Baugrube auch die Art der Baugrubensicherung haben Einfluss auf die zu erwartenden Setzungen und insbesondere Setzungsdifferenzen der einzelnen Bereiche. Sie müssen bei der Festlegung der Anschlusskonstruktion gemeinsam betrachtet werden.

Bei der Sanierung von vorhandenen Deponiesickerwasserrohren (z.B. durch Berstlining) ist der Durchmesser in Abhängigkeit vom zu sanierenden Leitungssystem zu wählen. Hierbei sind wesentlich kleinere Durchmesser des Neurohres im Vergleich zum Bestandsrohr zu vermeiden. Größere Durchmesser sind möglich, werden jedoch durch die Ausführbarkeit begrenzt. Zur statischen Auslegung ist zusätzlich zur Berechnung für den eingebauten Zustand ein Interaktionsnachweis unter Berücksichtigung der Längszugkräfte und des Biegeradius zu führen. Rohre für das Berstliningverfahren werden über den gesamten Rohrumfang gelocht ausgeführt, da ein Verdrehen des Stranges während des Einziehvorganges nicht auszuschließen ist. Die Löcher müssen versetzt angeordnet sein.

Firmen, die Bauarbeiten auf Deponien ausführen, müssen Anforderungen bezüglich ihrer Ausrüstung, der Ausbildung ihres Personals und ihrer Maschinen- und Geräteausstattung erfüllen. Sie müssen ein Qualitätsmanagementsystem haben. Im Anhang 6 der Güterichtlinie sind die grundlegenden Anforderungen an den Betrieb unter besonderer Berücksichtigung des Personals und der spezifischen Geräte enthalten. Weiterhin sind die Anforderungen an Schulungen des Personals, Messmittel und Dokumentation der Baumaßnahme beschrieben. Durch diesen Teil soll das oben genannte Ziel der Vergleichbarkeit angebotener Leistungen unterstützt werden. Firmen, die die Anforderungen erfüllen, erhalten hierfür auf Antrag eine Bestätigung. Diese Bestätigung, dass die ausführende Firma nach den Vorgaben der Güterichtlinie arbeitet, wird durch die Fachverbände AKGWS und BU nach einer Überprüfung ausgestellt. Sie muss bei einem dieser beiden Fachverbände beantragt werden. Die Überprüfung erfolgt durch SKZ und TÜV LGA. Der Anhang wurde in Anlehnung an die Richtlinien der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) für die Ausführung von Deponieabdichtungen ausgearbeitet.

Qualitätsmanagement

Das Qualitätsmanagement im Deponiebau besteht grundsätzlich aus den voneinander unabhängigen Elementen Eigen- und Fremdüberwachung bei der Herstellung der Produkte sowie bei der Bauausführung aus Eigenprüfung durch die bauausführende Firma, Fremdprüfung durch einen unabhängigen Dritten und behördlicher Überwachung. Die Aufgaben der Beteiligten und der Umfang ihrer Tätigkeiten werden im Qualitätsmanagementplan einer Maßnahme geregelt. Die Durchführung muss in zeitnahen Einzelschritten erfolgen um den Baufortschritt nicht zu behindern. Ergebnisse werden in Einzelfreigaben und als Gesamtbewertung in einem Abschlussbericht dokumentiert. In der Güterichtlinie ist als Anhang ein Musterqualitätssicherungsplan enthalten. Entscheidend für einen reibungslosen Ablauf einer Baumaßnahme ist das frühzeitige Einbeziehen der Beteiligten des Qualitätsmanagements. Bereits in der Planungsphase sollen die Anforderungen abgesprochen und festgelegt werden. Dies soll auch eine einheitliche Auslegung der Ausschreibung für die Anbieter ermöglichen.

Die Güterichtlinie enthält detaillierte Aufzählungen der Aufgaben der Fremdüberwachung und der Fremdprüfung. Durch die Einhaltung der Vorgaben wird eine von der Materialauswahl über Herstellung des Produktes und Einbau bis zur Abnahme nachvollziehbare Erstellung eines Deponiebauwerkes erreicht. Eine vollständige und nachvollziehbare Dokumentation ermöglicht es, den Bestand in der Zeit der Nachsorge genau zu beurteilen und gegebenenfalls Maßnahmen für Veränderungen in den Anforderungen zu treffen.

Wartung

Entwässerungsleitungen in Deponien neigen zur Bildung von Inkrustationen. Diese müssen regelmäßig entfernt werden.

Da bei der Dimensionierung von Sickerwasserleitungen in Deponien Temperatureinwirkungen berücksichtigt werden müssen, sind Sickerwassertemperaturen für die Beurteilung der langfristigen Standsicherheit der Rohre von Bedeutung. Sie sollen bei den Wartungen gemessen werden. Treten höhere Temperaturen auf als die der Bemessung zu Grunde liegenden auf, kann sich die Standzeit gegenüber den Annahmen verringern.

Durch die Auflast des Deponiekörpers treten Setzungen des Untergrundes auf, die in den Rohren gemessen werden können.

Gemäß Deponieverordnung sind die Ergebnisse der Messungen und Kontrollen auszuwerten. Sie werden somit Bestandteil des Deponiejahresberichtes. Die Messwerte für Temperatur und Verformung müssen mit den Vorgaben der statischen Berechnung verglichen werden. Die Neigungsmessung muss die Einhaltung des Mindestgefälles nachweisen. Bei Überschreitungen oder wesentlichen Veränderungen gegenüber den Vorjahresmessungen müssen Statiker bzw. Baugrundgutachter hinzugezogen werden.

Möglichkeiten und Anforderungen für Wartung und Untersuchung im Deponiebereich werden in der GSTT Information Nr. 9 „Instandhaltung von Entwässerungsleitungen in Deponien“ ausführlich dargestellt.

Hinweise zu Benutzung und Bezug der Güterichtlinie

Die Güterichtlinie kann als Grundlage für die Herstellung von Deponiebauwerken, der Deponiesanierung und der Wartung herangezogen werden. Ihre Beachtung definiert einen einheitlichen Qualitätsstandard sowohl für den Bauherrn als auch für den Auftragnehmer. Die Richtlinie ist Gegenstand der Fortschreibung, da insbesondere neben technischen Weiterentwicklungen die Prüfungen von Kunststoffprodukten für die Gebrauchsdauer von hundert und mehr Jahren noch nicht endgültig ausgearbeitet sind.

Die Neuausgabe der Güterichtlinie steht in Kürze als PDF-Datei zur Verfügung und kann per Email vom Autor dieses Artikels bezogen werden. Sie ist auf der Internetseite der LAGA als PDF Version vorhanden und kann auch dort heruntergeladen werden. Eine neue Druckversion ist in Vorbereitung.