Die neue DWA-A 125/DVGW W 304 (Gelbdruck) Rohrvortrieb und verwandte Verfahren

Eine Überarbeitung war nach einem Zeitraum von 10 Jahren aus verschiedenen Gründen notwendig und unverzichtbar. Im Folgenden werden die wesentlichen Gründe hierfür dargestellt:

Vortriebstechnik
Die Vortriebstechniken wurden weiter entwickelt und haben einen hohen Komplexitätsgrad erreicht. Spitzenleistungen der Vortriebstechnik wie der 2500 m lange Sacklochvortrieb unter der Nordseeküste sind in ihrer Komplexität mit einem Großtunnelvortrieb ohne weiteres zu vergleichen. Aber auch im Kleinen sind Techniken für Bodenarten, die früher einem Rohrvortrieb nicht zugänglich waren, entwickelt worden. Beispielhaft seien hier Pilotrohrvortrieb in kleinem Durchmesser in groben Kiesen oder gesteuerte Horizontalbohrungen im Fels genannt.
Dies kommt auch in der neuen Bezeichnung der Richtlinie, Rohrvortrieb und verwandte Verfahren, zum Ausdruck.

Klarstellungen und Ergänzungen
Wie nicht anders zu erwarten, haben sich in der Anwendung der DWA-A 125 Punkte ergeben, bei denen eine klarere Aussage oder Erläuterung wünschenswert gewesen wäre. Beispielhaft sind hier die Prinzipskizzen zu den einzelnen Vortriebsverfahren genannt. Aber auch die für den Endzustand wesentlichen Angaben zur Rohrdichtheit und ihrer Prüfung sind wesentlich erweitert worden.

Normatives Umfeld
In der deutschen Normung hat sich, angestoßen durch die europäische Harmonisierung, in den letzten Jahren der bekannte revolutionäre Umbruch ergeben. Von den für den Vortrieb relevanten Normen seien insbesondere genannt: DIN 1045 (7/2001) Massivbau DIN 1054 (1/2005) Sicherheit im Erd- und Grundbau

Diese Normen sind in Deutschland bauaufsichtlich eingeführt. Mit DIN 1054 werden die sogenannten geotechnischen Kategorien nach DIN 4020 (und EC 7 = DIN EN 1997) festgeschrieben.
DIN 4020 (9/2003) Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke DIN EN 12889 (3/2000) Grabenlose Verlegung und Prüfung von Abwasserleitungen und -kanälen

Aber auch eine Norm aus dem Bereich der Verdingungsnormen hat sich in der Praxis zwischenzeitlich eingeführt und sollte, wenn auch älter als die Erstausgabe der DWA-A 125, hier genannt werden. VOB/C-DIN 18319 (12/1992) Rohrvortriebsarbeiten

Besondere Fortschritte haben sich auf dem Gebiet der Berechnungen von Rohrvortrieben ergeben. Hier steht bewusst Vortrieb, denn die Berechnung der Rohre für den Endzustand ist seit längerem Stand der Technik. Im Rohrvortrieb müssen sie aber erst an ihren Platz kommen und hier sind Verständnis und Berechenbarkeit in den letzten Jahren stark verbessert worden. Diese Arbeiten haben Ihren Niederschlag in der Überarbeitung der ATV A 161 Statische Berechnung von Vortriebsrohren gefunden. Die Veröffentlichung des Gelbdrucks dieser Richtlinie steht bevor, es werden unter anderem wesentlich verfeinerte Berechnungsverfahren für den Nachweis der Rohre in Längsrichtung unter Berücksichtigung der Zwischenringe gegeben.
Trotz dieser neuen Entwicklungen ist die Zunahme des Umfangs der DWA-A 125 noch als moderat zu bezeichnen (Bild 1). Die Richtlinie DVA-A 125/DVGW 304 liegt mit Stand Februar 2007 im Gelbdruck vor. Die Einspruchsfrist läuft bis zum 15.05.2007.

Inhaltsübersicht
Eine Gegenüberstellung der Hauptgliederung der DWA-A 125 von (2007, Gelbdruck) und DWA-A 125 (1996) zeigt auf den ersten Blick keine wesentlichen Veränderungen (Bild 2).
Entsprechend der heutigen Arbeitsweise in der Normung sind Definitionen und Abkürzungen dem eigentlichen Text vorangestellt. Die einzige tatsächliche Neuerung ist das Kapitel "Wirtschaftliche Aspekte beim Rohrvortrieb". Dieses Kapitel ist sehr kurz, wiederholt aber eine ganz wesentliche Aussage der DW A - A 133. "Bauwerke, die in der geschlossenen Bauweise erstellt werden, sind …… geeignet, über eine betriebsgewöhnliche Nutzungsdauer von 100 und mehr Jahren abgeschrieben zu werden".
Damit diese Aussage hält, muss die Produktqualität, also die Qualität der verlegten Rohrleitung, über die gesamte Bauzeit gewährleistet werden.

Dies umfasst die Phasen
Rohrberechnung - Rohrherstellung - Rohrtransport - Behandlung auf der Baustelle - Einbringen im Rohrvortrieb - Verschieben des Rohrstrangs mit potentiellen Lageänderungen - Prüfung der Rohre in Endlage - abschließende Fugenabdichtung - Unterhalt während der Lebensdauer.
Die kursiv abgedruckten Phasen sind zumindest zum Teil in der DWA-A 125 / DVGW W 304 geregelt. Im folgenden wird auf die detaillierten Regelungen unter besonderer Berücksichtigung der neu gefassten Abschnitte eingegangen.

Einführende Kapitel
DWA-A 125 gilt für den Einbau von vorgefertigten Rohren. Sie kann für die nicht beschriebenen Schildvortriebe (stimmt eigentlich nicht, die Schilde sind grundsätzlich gut beschrieben) sinngemäß angewandt werden. Sie gilt nicht für bergmännische Bauweisen.
Die normativen Verweise haben gegenüber der Vorausgabe stark zugenommen. Bedauerlich ist ein Verweis auf die DVG W W 307, Richtlinien für das Verfüllen des Ringraums - dieses Merkblatt ist derzeit ohne Neuausgabe zurückgezogen. Regelungen für dieses wichtige Detail fehlen demnach derzeit.
Interessant sind einige Definitionen und Abkürzungen, die in der eigentlichen Richtlinie nicht wieder aufgenommen werden. Beispielhaft sind dies:

• Abrasivität
• CAI
• Liquefaction
• RQD
• Verklebungspotential
• Verwitterungsgrad

Dies sind wesentliche Begriffe aus der Boden- und Felsmechanik für die Auslegung eines Rohrvortriebes, die so auch in DIN 18319 auftauchen. Die Aufnahme in die Definitionen der ATV A125/ DVGW W 304 kann eigentlich nur so verstanden werden, dass diese Eigenschaften eben auch bei der Planung eines Rohrvortriebes ermittelt und betrachtet werden sollen.

Vortriebsrohre, Rohrverbindungen und Schächte
Die Angaben zu den Vortriebsrohren selbst wurden gegenüber der Vorausgabe in vielen Details präzisiert. Hilfreich ist die Zusammenstellung der charakteristischen Werte (Rechenwerte) der in Frage kommenden Rohrmaterialien in Anhang 1.
Hingewiesen wird darauf, dass zwischenzeitlich die Anzahl der Normen und Richtlinien auf dem Gebiet der Rohre stark zugenommen hat. Grundsätzliche Anforderungen sind in DIN EN 14457 sowie dem werkstoffspezifischen Normen enthalten. Eine präzisierte Regelung fehlt weiter für die Haftung der Umhüllung (z.B. PE, Faserzement) auf dem Rohr, hier gibt es jedoch produktspezifische Normen.
Bei den Rohrverbindungen wurde das Detail einer Rohrverbindung mit vollflächigem ("integriertem") Führungselement ergänzt.
Weiter enthalten, jedoch etwas verfeinert, wurde die Tabelle mit den zulässigen Abwinkelungen der Rohrachse. Zulässig hier im Sinne der konstruktiven Ausbildung der Dichtung, nicht jedoch aus statischer Sicht während des Press- und Steuervorgangs.
Im Vortrieb - zumindest im begehbaren Bereich - kann das Produkt aus diesem Maß und dem Nenndurchmesser als Unterscheid in der Fugenöffnungsweite zwischen minimaler und maximaler Fugenweite abgelesen werden.
Für den üblichen Bereich von Großrohren (DN 500 bis DN 2000) ergibt sich dieses Maß damit zu 10 * DN entsprechend 5 mm bis 20 mm. Wohlgemerkt, dieses Maß ergibt sich aus der Dichtheit der Fugenkonstruktion, d.h. bei Überschreitung dieses Maßes endet die Gewährleistung des Rohrlieferanten für die Dichtheit der Fuge. Dieser Aspekt wird bei der Bewertung der Endlage der Rohre, also der Abnahme, nach den Erfahrungen des Autors zu selten berücksichtigt.
Diese Werte sind jedoch nicht als Angabe zulässiger Abweichungen für den Press- und Steuervorgang zu verstehen. Die statische Tragfähigkeit der Rohre kann bereits wesentlich früher überschritten sein.
Für die Rohrverbindungen selbst wird als neues Detail das integrierte Dichtelement aufgenommen.
Neu ist die Empfehlung, ab einem Außendurchmesser von 1500 mm lose Führungsringe nicht mehr zu verwenden.
Hinzuweisen ist auf die detaillierte Zusammenstellung von Rechenwerten für die im Rohrvortrieb verwendeten Materialien.

Verfahren zum Rohrvortrieb und verwandte Verfahren
Die Klassifizierung der Vortriebsverfahren wurde wesentlich erweitert und durch eine schematische Übersicht ergänzt. Diese ist hilfreich zur Verständigung zwischen den Beteiligten und wird im folgenden Bild 3 in Kopie wiedergegeben.
Für die Verfahrenswahl werden erste Hinweise gegeben. Wichtig scheint die Regelung, dass die erforderliche Lagegenauigkeit vom Auftraggeber/Planer vorgegeben werden muss. Eigentlich eine Selbstverständlichkeit, gerade bei kleinen Bauvorhaben wird dieser Planungsaspekt jedoch gelegentlich vernachlässigt.
Die unbemannten nichtsteuerbaren Verfahren werden in Tabelle 7 ATV A125/ DVGW W 304 übersichtlich zusammengestellt. Diese ist gegenüber der Vorausgabe um die Auswechselungsverfahren ergänzt und in einigen Details dem Stand der Technik angepasst. Neu ist die Tabellenspalte "Lichter Mindestabstand", wichtig für die Parallelverlegung kleiner Durchmesser.

Die einzelnen Verfahren werden textlich und in Skizzen dargestellt, die Skizzen stellen eine wesentliche Verbesserung zu der Vorausgabe dar. Beispielhaft zeigt Bild 4 das Horizontal- Pressbohrverfahren. Dieses Beispiel zeigt allerdings auch die Probleme einer bildlichen Darstellung: Bei größeren Durchmessern (Pressbohrgeräte werden bis etwa DN 1600 eingesetzt) ist es abweichend von der Skizze in der Regel erforderlich, den Bohrkopf in und nicht vor dem Rohr zu betreiben - eine Forderung, die beispielsweise bei der Unterquerung von Bahnanlagen Standard ist.
Zusammenfassend ist dieses Kapitel mit entscheidend für die Vergrößerung des Seitenumfangs der Richtlinie, dieser Aufwand hat sich nach Einschätzung des Autors gelohnt.
Ein ganz wesentlicher mutiger Schritt ist mit den Empfehlungen zur Verfahrenswahl für die steuerbaren Verfahren in Anhang 2 der Richtlinie getan worden. In diesem Anhang werden auf der Grundlage der Bodenklassifizierung nach DIN 18319 die Einsatzbereiche der Verfahren nach Haupteinsatzbereich, möglichem Einsatzbereich, kritischem Einsatzbereich und Einsatz gesichert nicht möglich abgegrenzt. Selbstverständlich können hier nicht alle Aspekte (Einfluss von Inhomogenitäten, Steineinlagerungen ect.) berücksichtigt werden.
Die Tabelle ist jedoch eine sehr gute Möglichkeit, bei bekannten Randbedingungen eine Einschätzung der möglichen Vortriebsverfahren zu treffen und z.B. auch bei Bietervorschlägen eine erste Abschätzung des „Mutes“ des Anbieters zu geben. Einen wichtigen Hinweis gibt sie auch für eine Neubearbeitung der DIN 18319: Die Einführung der Klasse der Übergangsböden mit 10 % bis 30 % Feinanteil im sandig/kiesigen Grundgestein trifft die Realität besser als die scharfe Grenze zwischen nichtbindigen und bindigen Lockergesteinen.

Anforderungen an Planung und Durchführung
Planung
Die Aspekte der Grundlagenklärung werden weitgehend erschöpfend behandelt. In der Übersicht:
Die Wahl des Vortriebsverfahrens, die erforderlichen Einrichtungen und die Durchführung des Rohrvortriebs werden unter anderem beeinflusst von:

• Baugrund- und Grundwasserverhältnissen,
• ober- und unterirdischen Bauwerken und Anlagen
• Ver- und Entsorgungsmöglichkeiten,
• Vortriebslänge und Trasse,
• Abmessungen und Werkstoffen der Vortriebsrohre
• Planungen Dritter
• Umweltaspekten
• Behördlichen Auflagen.

Es ist daher im Planungsstadium und vor Baubeginn erforderlich, sich hierüber ausreichende Kenntnisse und Unterlagen zu verschaffen und zur Verfügung zu stellen.
Im Fall der Rohrauswechslungsverfahren währen hier noch die Klärung der Eigenschaften der Altrohre und Ihrer Bettung zu ergänzen.
Auch wenn dies hier nicht explizit ausgesagt wird, ist die Beschaffung dieser Informationen Aufgabe des Bauherrn bzw. des von ihm beauftragten Planers. Eine Abwälzung der Pflicht zur Beschaffung der Grundlageninformationen auf den Auftragnehmer, die Vortriebsfirma, bürdet dieser ein unkalkulierbares Risiko auf. Die vermeintliche Aufwandsersparnis fällt im Schadensfall um ein mehrfaches erhöht auf den Auftraggeber zurück.
Eine wichtige Anregung ist in diesen grundlegenden Absatz 7.1.1 aufgenommen:
Rohrvortriebe zählen zu den schwierigen Bauverfahren, für deren Planung, Ausschreibung und Vergabe besondere technische und vertragliche Kenntnisse sowie umfangreiche Erfahrung vorausgesetzt werden müssen. Mit der Durchführung dieser Aufgaben sollten entsprechend qualifizierte Ingenieure betraut werden. Es wird empfohlen, einen fachkundigen Gutachter für die Auswahl des Vortriebsverfahrens hinzuzuziehen.

Baugrund und Grundwasser
Im Umfang wesentlich vergrößert wurde der Abschnitt Baugrund und Grundwasser (jetzt 7.1.3).
Eine zentrale und in den meisten Fällen zutreffende Aussage ist:
"Rohrvortriebe sind als Hohlraumbaumaßnahmen der geotechnischen Kategorie 3 gemäß DIN 4020 zugeordnet"
Diese Aussage impliziert auch die gleiche Zuordnung nach der bauaufsichtlich eingeführten DIN 1054. Damit gilt (Zitate DIN 1054(1/2005)):
Die Geotechnische Kategorie GK 3umfasst Baumaßnahmen mit hohem Schwierigkeitsgrad und somit Baumaßnahmen, die nicht in die Geotechnischen Kategorieen GK 1 oder GK 2 eingeordnet werden können. Bauwerke oder Baumaßnahmen, bei denen die Beobachtungsmethode angewendet werden soll, sind, abgesehen von begründeten Ausnahmen, in die geotechnische Kategorie GK 3 einzustufen. Bauwerke der Geotechnischen Kategorie GK 3 erfordern eine ingenieurmäßige Bearbeitung und einen rechnerischen Nachweis der Standsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit auf der Grundlage von zusätzlichen Untersuchungen und von vertieften geotechnischen Kenntnissen und Erfahrungen in dem jeweiligen Spezialgebiet. Außerdem ist ein geotechnischer Entwurfsbericht (siehe 4.6) zu erstellen.
Bei der Durchführung eines Vortriebes ist eine genaue Prognose der Baugrundverformungen im Vorfeld oft nicht möglich: Damit befinden wir uns faktisch auf dem Gebiet der Beobachtungsmethode:
(1) Die Beobachtungsmethode ist eine Kombination der üblichen geotechnischen Untersuchungen und Berechnungen (Prognosen) mit der laufenden messtechnischen Kontrolle des Bauwerkes und des Baugrundes während dessen Herstellung und gegebenenfalls auch während dessen Nutzung, wobei kritische Situationen durch die Anwendugn geeigneter technischer Maßnahmen beherrscht werden müssen.
Die Vorrausetzungen der Beobachtungsmethode sind zusammengefasst:

• ein Versagen muss sich durch Verformungen ankündigen (duktiles Verhalten)
• rechnerische Prognose von messbaren Größen mit Standsicherheitsaussage vor Beginn der Baumaßnahme
• Festlegung von Maßnahmen, wenn die Prognosegrößen überschritten werden
• ausreichend häufige Beobachtung der Messgrößen und ggf Einleitung der Maßnahmen.

Im geotechnischen Entwurfsbericht müssen unter anderem die gewählten Berechnungswerte begründet und die Angemessenheit und Hinlänglichkeit der geführten Nachweise zu Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit bestätigt werden.
Bereits hieraus, verdeutlicht aber in Punkt 7.1.5 der Richtlinie, ergibt sich, dass für einen Vortrieb die Setzungen/Hebungen prognostiziert und mit den zulässigen Setzungen/ Hebungen an der Geländeoberfläche verglichen werden müssen.
Genaue Angaben für die erforderlichen Parameter der Baugrunduntersuchung werden in Tabelle 8 der DWA-A 125 /DVGW W 304 gefordert: Hier fehlt derzeit noch die Anforderung eines Rechenwertes für den Verformungsmodul eines Festgesteins. Ebenso gibt es –zu Recht von DIN 4020 abweichende – Vorgaben für die Ausführung von Aufschlussbohrungen, für die ein maximaler Abstand von 50 m und eine Lage in der Trasse (heißt: einige Meter links und rechts) gefordert wird.
Die Aufschlussbohrungen sind mindestens 2 m bis 3 m (grundwasserführende Böden) bis unter die Trasse zu führen. Dieses Maß kann bei der Erfordernis einer Grundwasserabsenkung deutlich zu klein sein.
Die Forderung, die Bohrungen bis Unterkante des Verbaus im Bereich der Baugruben zu führen ist knapp. In der Regel heißt dies aber bis deutlich unter die Baugrubensohle.

Trassierung, Lage- und Zielgenauigkeit
Die Neufassung der Richtlinie gibt den Erfahrungswert für einen zulässigen Mindestradius der Trasse (200*Da für 3 m lange Rohre) an.
Insbesondere wird gefordert, dass die Maßnahme in Lageplänen (min 1:1000) und Höhenplänen (m.d.H min 1 : 100), in denen die Bohrergebnisse aufzunehmen sind, darzustellen ist. An den kritischen Stellen sind danngeologische Querprofile zu erstellen.
Aus eigener Erfahrung wird empfohlen, für die Tragwerksplanung der Baugruben ebenfalls zu fordern, dass in den Schnitten jeweils die nahe liegenden Bohrungen einzutragen sind. Wesentlich Überarbeitet wurden die Angaben zu den einzuhaltenden Abweichungen im Vortrieb:
Tabelle 1: Maximale Abweichungen Vortrieb (Quelle: DWA)

Diese Werte entsprechen den letztendlich in der Praxis akzeptierten Abweichungen. Seitens des Verfassers wird empfohlen, vertraglich kleinere Werte als Schwelle für die Information und Einschaltung des Bauherrn zu vereinbaren.
Tabelle 2: Richtlinie (Quelle: DWA)

Ausführung
Für die Auswahl der Unternehmer werden die Anforderungen an die Fachkunde präzisiert, ein Qualifikationsnachweis gemäß RAL GZ 961 wird als Standard gefordert. Weitere Nachweise sind für Arbeiten im Gas- und Wasserbereich erforderlich.
Verschärft wurden die Anforderungen an die Erfassung und Protokollierung von Vortriebsparametern. Auch im nichtsteuerbaren Bereich ist in festzulegenden Abständen die Lage des Rohrstrangs festzustellen und zu protokollieren. Nach Erfahrungen des Verfassers ist hier in vielen Fällen ein kleiner Suchschlitz allen elektronischen Verfahren überlegen.
Hoch sind die Anforderungen bei steuerbaren Vortrieben. Neu ist insbesondere:

• Es wird nicht mehr zwischen bemannten und unbemannten Vortrieben unterschieden.
• Das Verlangen nach Dokumentation von:
• Maschinenneigung und -richtung
• Steuerzylinderhüben und –kräften
• Räumliche Verwinkelung in der maßgebenden Vortriebsfuge. Hier finden sich in ATV A 161 neu Abminderungen, falls diese Messung unterbleibt.
• Bei offenen Schilden ist die Vorauseilung der Schneide in den Boden zu protokollieren (Ultraschall/Video)

Die Ausbildung eines Überschnitts bleibt weiterhin eine Empfehlung, keine Forderung in bestimmten Fällen.

Querung von Eisenbahnen des Bundes, Bundesfernstraßen und Bundeswasserstraßen
Ein wesentlicher Verdienst dieser Abschnitte, die im Prinzip bereits in der alten ATV A 125 enthalten waren, liegt darin, dass es sie gibt und so bundeseinheitliche Regelungen geschaffen werden.
Im Bahnbereich folgt die Überarbeitung dem aktuellen Stand des Regelwerks der DB Netz AG und gibt grundlegende, sinnvollerweise restriktive Richtlinien für die Querung von Strecken in der Bauweise feste Fahrbahn.
Alle Eisenbahn und Straßenbauverwaltung verlangen die Einschaltung eines von der Ingenieurkammer bzw. der Obersten Bauaufsichtsbehörde zugelassenen Sachverständigen für Erd- und Grundbau mit besonderen Erfahrungen im Rohrvortriebsbereich, also eines Verantwortlichen Sachverständigen für Erd- und Grundbau.
Es übersteigt den Rahmen dieser Arbeit, die einzelnen Anforderungen der verschiedenen Verwaltungen im Detail darzustellen.

Schlussbemerkung
Der Entwurf Februar 2007 der Überarbeitung der Richtlinie DWA A-125 / DVGW W 304, Rohrvortrieb und verwandte Verfahren, gibt in hervorragender Weise den regelbaren Stand der Technik auf Ihrem Fachgebiet wieder.
Aus Sicht des Verfassers wären neben Detailkorrekturen Angaben zur Ringraumverpressung wünschenswert gewesen. Dies gilt sowohl für den Ringraum zwischen Rohr und umgebenden Gebirge als auch für den Ringraum in einem Schutzrohr zur Aufnahme von Produktrohren. Ein weiterer dringender Wunsch wäre der nach einem Stichwortverzeichnis.
Viele Anforderungen sind verschärft worden, eine interessante Diskussion in der Einspruchsphase kann erwartet werden.
In jedem Fall kann und muss davon ausgegangen werden, dass sich die überarbeitete Richtlinie nach endgültiger Verabschiedung wie ihre Vorgängerin rasch als Stand der Technik etabliert. Dies bedeutet sowohl Richtschnur für ein fachgerechtes Arbeiten als auch Leitlinie für die Suche nach den Verantwortlichen im hoffentlich seltenen Schadensfall.

* Der Verfasser Dipl.-Ing. U. Sieler, ist ein von der IHK Nürnberg für Mittelfranken öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Tunnelbau, Rohrvortrieb und Baugruben. Verantwortlicher Sachverständiger für Erd- und Grundbau.