Nachts auf dem Rollfeld

In den Fokus war dieser knapp ein Kilometer lange Sammler im Rahmen der Entwicklung einer langfristigen Sanierungsstrategie für das gesamte rund 120 km umfassende Abwassernetz des Flughafens gerückt.

Zur Beantwortung der komplexen Fragestellung holte sich der zuständige Geschäftsbereich Real Estate Management, Technische Planung und Bau, Abwassermanagement, Unterstützung bei den Planern von ISAS GmbH (Ingenieure für Sanierung von Abwassersystemen) aus Füssen.

Das Ergebnis nach einer umfassenden Zustandserfassung war eine Kombination aus den drei Sanierungsverfahren Einzelrohr-Lining mit GFK-Rohren der Amiblu GmbH, Aufbringen einer betonschützenden Beschichtung mit ombran MHP-SP der MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG sowie das Setzen von Edelstahl-Innenmanschetten. Die Bauausführung für diese anspruchsvolle Gesamtmaßnahme übernahm Aarsleff Rohrsanierung GmbH, NL Köln/Bonn. Dabei wurden die Arbeiten immer in kurzen Zeit-Slots nachts durchgeführt, um den Flugbetrieb nicht zu beeinträchtigen.

Langfristige Sanierungsstrategie

Aufgabe des Regenwassersammler ‚Mitte‘, der sowohl die Nord- als auch die Südpiste und die Rollbahn ‚Mike‘ unterquert, ist die Ableitung des Niederschlagwassers großer Teile der befestigten Flächen des Vorfeldes, der Rollbahnen, der Start- und Landebahnen sowie der Terminaldächer.

Dabei handelt es sich gerade in den Wintermonaten teilweise auch um taumittelbelastetes Wasser, welches beim Enteisen der Flugzeuge anfällt. Dipl.-Geograph Boris Opolka, der für das Projektmanagement Kanalsanierung am Flughafen zuständig ist, erläutert die Besonderheiten des Stahlbeton-Großprofilkanals: „Der Sammler Mitte ist in den 1960er Jahren fertiggestellt worden und weist teilweise nur eine relativ geringe Überdeckung auf. Der Durchmesser des Kanals variiert von DN 1600, DN 2000 bis hin zu DN 2400 und ist als Stauraumkanal ausgelegt, bevor das Regenwasser der Niederschlagswasserbehandlungsanlage Mitte zugeführt und je nach Verschmutzungsgrad entweder in den Kittelbach oder die städtische Schmutzwasserkanalisation abgeleitet wird.“

Nach einer Reinigung und Inspektion des Kanals sei relativ schnell klar gewesen, dass eine Sanierung wegen des Flugbetriebes ein sehr komplexes Projekt darstelle, so Opolka weiter.

Daher habe man dann das Ingenieurbüro ISAS als Experten für Kanalsanierung mit den Planungen beauftragt. Erfolgt sei zunächst eine Handkamerabegehung und ISYBAU-Klassifizierung und im Anschluss daran eine erweiterte Zustandserfassung inklusive einer Finiten Elemente Analyse (FEM-Berechnung).

Diese hatte gemäß der festgelegten Sanierungsziele – Ausbau der Sicherheiten hinsichtlich der statischen Tragfähigkeit und Dichtigkeit – drei Sanierungsverfahren zum Ergebnis, die in unterschiedlichen Abschnitten des Sammlers zum Einsatz kamen: Unterhalb der Start- und Landebahnen sowie der Rollwege, deren statische Restsicherheiten für zukünftige Belastungen weiter ausgebaut werden sollten, verbaute Aarsleff auf ungefähr 365 Meter Amiblu-GFK-Rohre im Einzelrohr-Lining in den Altkanal, während in den Bereichen zwischen und außerhalb der Rollwege mit ombran MHP-SP eine betonschützende mineralische Beschichtung der MC Bauchemie – insgesamt 40 Tonnen – aufgetragen wurde.

In Kombination mit der Beschichtung sorgen 45 Edelstahl-Innenmanschetten für die notwendige Dichtigkeit in den Rohrverbindungen. So konnte die Sanierung dann im Mai 2019 nach gut anderthalb Jahren Planungen beginnen.

Oberste Prämisse: Keine Störung des Flugbetriebes

„Der Sammler Mitte besteht aus zwei unterschiedlichen Konstruktionsbereichen“, erläutert Dipl.-Ing. Hanns-Josef Bolten, der als ISAS Partner die örtliche Bauüberwachung für ISAS übernommen hat. „Der erste Abschnitt, der unter dem Vorfeld im Bereich des Terminals liegt, wurde aus Stahlbetonrohren gefertigt. Die restlichen gut 900 m bestehen aus Ortbeton mit ungefähr 12 Meter langen Betonierabschnitten“, so Bolten weiter. Die Außengeometrie sei kastenförmig, wobei der Abflussquerschnitt als Kreisprofil innen ausgerundet worden sei.

Für den Einbau der GFK-Rohre benötigte man eine Baugrube. Diese wurde in dem Grünstreifen zwischen der südlichen Start- und Landebahn und der sogenannten Rollbahn ‚Mike‘, die unmittelbar an das Vorfeld angrenzt, errichtet. Dipl.-Ing. Mubarak Bunjaku, verantwortlicher Oberbauleiter bei Aarsleff: „Die größte Herausforderung bei der gesamten Maßnahme lag für uns nicht in der eigentlichen Sanierung, sondern bei den örtlichen Gegebenheiten.“ Oberste Prämisse bei allen Arbeiten war stets, dass der Flugbetrieb auf keinen Fall gestört werden durfte.

Daher habe man ab Juli 2019 nachts mit zwei Kolonnen parallel gearbeitet, sagt Bunjaku und schildert den täglich wiederkehrenden Ablauf: „Wir standen während der Arbeiten immer in ständigem Kontakt mit der Vorfeldaufsicht. Die gab uns dann so gegen Mitternacht die Freigabe, dass wir mit den Arbeiten beginnen konnten.“ Dann habe ein knappes Zeitfenster von rund 4,5 Stunden zur Verfügung gestanden. Um 5 Uhr musste die Baustelle wieder komplett abgedeckt und geräumt sein.

„Dazu gehörte für die Flugsicherheit auch die komplette Reinigung der Flugbetriebsflächen in diesem Bereich“, ergänzt Opolka. Erst nach Abnahme der gereinigten Fläche durch die Vorfeldaufsicht durften die Flugzeuge wieder starten und landen. Das sei internationaler Standard. „Wir mussten also jeden Tag die Baustelle aufs Neue einrichten und auch wieder räumen“, erinnert sich Bunjaku.

Ohne eine gut geplante Logistik und die entsprechende Manpower sei dies nicht möglich gewesen. Für das Einzelrohr-Lining wurden immer je zwei Rohre an die Baugrube gefahren und möglichst schnell in den Sammler verbaut. Wenn bei der letzten Lieferung beispielsweise nur eins der GFK-Rohre verbaut werden konnte, musste das andere wieder zum Lagerplatz abtransportiert werden.

Kurzes Zeitfenster im Sommer

„Zusätzlich kam noch die Problematik der Abwasserhaltung hinzu“, schildert Bolten. Der Sammler entwässert eine Fläche von rund 78 ha. So führen selbst geringe Niederschläge zu einem großen Wasseranfall. Und da bei den Beschichtungsarbeiten der Kanal wasserfrei sein musste und das Regenwasser weder durch andere Kanäle umgeleitet, geschweige denn eine extra Abwasservorflut errichtet werden konnte, mussten die Arbeiten bei Niederschlägen unterbrochen werden.

Bolten weiter: „Um rechtzeitig den Kanal verlassen zu können, befand sich in einem Schacht in der Nähe des Terminals eine Hochwasserwarnanlage, die ab einem gewissen Wasserstand ein Warnsignal an den Polier gesendet hat.“ Niederschläge lassen sich nicht planen, daher wurden die Sanierungsarbeiten in das Sommerhalbjahr verschoben.

Dafür sprach auch noch ein weiter Grund: Im Winterhalbjahr werden die Flugzeuge und auch die Flächen mit Enteisungsmitteln behandelt. Das so belastete Abwasser darf nur nach und nach in die städtische Schmutzwasserkanalisation abgepumpt werden, sodass der Sammler Mitte dann meist komplett eingestaut ist. Unter diesen Voraussetzungen stand deshalb nur die enteisungsfreie Zeit für die Arbeiten im Kanal zur Verfügung.

Rohr hält höchsten Belastungen stand

„Für das Einzelrohr-Lining wurde ein Rohr gesucht, welches die statischen und dynamischen Lasten, die während des Rollvorgangs sowie bei Start und Landung der Flugzeuge auftreten, aushält und sich dabei nicht verformt“, erläutert Holger Hörnemann, Gebietsverkaufsleiter von Amiblu, die Randbedingungen, die zur Wahl der GFK-Rohre geführt haben. Immerhin wird der Flughafen Düsseldorf auch von Großraumflugzeugen wie dem Airbus A380 angeflogen.

„Die Rohre wurden speziell für dieses Projekt statisch bemessen und das Design anschließend für die Produktion angepasst“, sagt Hörnemann. Grundlage hierfür sei die EBA-Zulassung des Eisenbahnbundesamtes für die GFK-Rohre von Amiblu gewesen. Rohre, die diese Zulassung erhalten, durchlaufen einen schwierigen Schwingbreitentest (Dauerschwingversuch), bei dem Rohrausschnitte lange bei starken Bewegungen getestet werden. So habe man den geforderten Ausbau der statischen Restsicherheiten des Sammlers Mitte erreichen können.

„Ein weiterer Vorteil der GFK-Rohre ist die sehr niedrige Rauigkeit“, äußert sich Bolten zur Materialwahl. Hierdurch sei die verfahrensbedingte Verkleinerung des Abflussquerschnittes und damit des Stauraumvolumens hydraulisch gut kompensiert worden. Auch das relativ geringe Eigengewicht der Rohre wirkte sich positiv auf den Einbau der GFK-Rohre aus. Für den Transport der Rohre innerhalb des Sammlers kam ein spezieller Fahrwagen von Aarsleff zum Einsatz, der baulich an die örtlichen Gegebenheiten angepasst und für die Aufnahme der Amiblu Rohre umgebaut wurde.

„Da die Zuläufe in den Regensammler meist sohlgleich in den Schächten erfolgten, konnten die GFK-Rohre jeweils nur bis an die Rohrspiegel verlegt werden“, so Hörnemann. Der Ringraum wurde anschließend verdämmt und die Übergänge von Hand laminiert.

Beschichtet hält besser

Während eine Aarsleff-Kolonne die Amiblu Rohre in den Regenwassersammler einbaute, sanierte parallel ein zweiter Trupp an anderer Stelle den Sammler mit Hilfe der ombran-Beschichtungsysteme der MC-Bauchemie.

„Dabei wurde die Beschichtung in Abhängigkeit des vorliegenden Schadens und der Profilgröße im Sohlbereich bis zu einer Höhe zwischen 1,4 und 2,5 m aufgetragen“, stellt Bunjaku fest.

Andreas Over, Vertriebsleiter Deutschland des Fachbereichs ombran MC-Bauchemie, erläutert die genaue Vorgehensweise: „Für die Herstellung eines fachgerechten Untergrundes wurde die Innenfläche des Sammlers zunächst mittels Höchstdruckwasserstrahlen vorbereitet und die an einigen Stellen freiliegenden Bewehrungseisen mit dem Korrosionsschutz Nafufill KMH versehen, um sie dauerhaft zu schützen. Im Anschluss wurde unser bauaufsichtlich zugelassener Reprofilierungs- und Beschichtungsmörtel ombran MHP-SP in Kombination mit unserer Haftbrücke ombran HB eingesetzt.“

Der zementgebundene, kunststoffvergütete und faserverstärkte, einkomponentige Spezialmörtel verfügt über hervorragende Pumpeigenschaften und konnte mit Hilfe einer Schneckenpumpe in die Haltung gefördert und aus dem „offenen“ Schlauchende händisch verarbeitet werden, so Over.

Erschwerend bei der Sanierung in Düsseldorf sei allerdings die Anlieferung des Mörtels und der anderen Materialien auf die Baustelle gewesen. „Auf Grund der geringen Zeitfenster, in denen die Arbeiten durchgeführt werden konnten, war eine Anlieferung nur nach 22:00 Uhr oder gegen 5:00 Uhr möglich“, sagt Over. Aber auch diese Herausforderung sei letztendlich gemeistert worden.

Nach der erfolgreichen Beschichtung wurden die rund 45 Edelstahl-Innenmanschetten in den Rohrverbindungen eingebaut und diese so abgedichtet. Neben der Beschichtung innerhalb des Sammlers wurden auch die Schächte saniert. „Die gemauerten, beschädigten Bermen wurden neu betoniert, die Steiggänge erneuert und die Schächte in den Bereichen, in denen es notwendig gewesen ist, ebenfalls mit unserem ombran MHP Spezialmörtel beschichtet“ so Over.

Gemeinsam erfolgreich

Nach dem erfolgreichen Abschluss der Sanierungsmaßnahme Anfang 2020 sind sich alle Beteiligten rückblickend einig: Die Sanierung des Regenwassersammlers Mitte hätte nicht besser laufen können und war ein voller Erfolg.

„Wir als Auftraggeber sind sehr zufrieden mit der Durchführung des Projektes. Alle geplanten Abläufe haben gut funktioniert und die oberste Prämisse des Flughafens konnte erfüllt werden und der Flugverkehr ist nicht ein einziges Mal gestört worden“, hebt Opolka die besondere Leistung des gesamten Teams hervor.

Und Hörnemann ergänzt: „Besondere Projekte wie das am Düsseldorfer Flughafen können nur durch gute und zuverlässige Partner sowie intensive Absprachen untereinander erfolgreich durchgeführt werden. Dies war hier 100%ig der Fall.“

Im Rahmen der Sanierungsmaßnahme entstand auch ein informatives Video:

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