Emscher-Umbau

Pumpentechnik wird vor Herausforderungen gestellt

Söndgerath Pumpen Tunnelbau
Zielschacht für die beiden Vortriebsmaschinen am Pumpwerk Oberhausen. Fotos: Söndgerath

Essen (ABZ). – Beim Bau unter Tage ist ständig mit Wasserzutritten zu rechnen. Damit beeinflusst dieses Medium sowohl die Bauausführung, als auch den Betrieb unterirdischer Anlagen. Während der Bauarbeiten ist die Beseitigung des anfallenden Grund- und Oberflächenwassers eine der Hauptaufgaben um Wassereinbrüche zu vermeiden und einen sicheren und zügigen Vortrieb mit möglichst wenig Behinderungen zu ermöglichen. Um Art und Umgang der Wasserhaltung vorausplanen zu können bedarf es geologischer, hydrologischer und ggf. auch chemischer Untersuchungen, durch die die Quantität und Qualität des zu erwartenden Wasserzuflusses annähernd bestimmt werden kann. Das beim Vortrieb zutretende Grund- und Oberflächenwasser gilt es zu fassen und abzuleiten bis die Baumaßnahme abgeschlossen ist. Da Wassermenge und auch die Inhaltsstoffe immer wieder stark variieren können, muss die eingesetzte Pumpentechnik hierauf abgestimmt werden.

Vor mehr als 100 Jahren wurde aus der Agrarlandschaft ein industrieller Ballungsraum – aus der natürlich fließenden Emscher wurde ein geformtes System eines offenen Abwasserkanals. Mit dem Strukturwandel von der traditionellen Schwerindustrie hin zur Hochtechnologie und zum Dienstleistungssektor wandelt auch der Fluss wiederum sein Gesicht. Die Emscher – mit ihren Nebenläufen – wandelt sich nun Schritt für Schritt wieder in ein naturnahes Gewässer um. Ziel ist es, der Stadtlandschaft zwischen Holzwickede und Dinslaken ein neues Gesicht zu geben und damit eine Aufwertung der Emscherregion – weit über den Gewässerlauf hinaus – zu erreichen. Planerische Grundlage hierfür ist der Masterplan Emscher Zukunft und der 2008 erteilte Planfeststellungsbeschluss.

Um die Emscher in ein naturnahes Gewässer umzugestalten, muss zunächst das Abwasserproblem gelöst werden. Herzstück des neuen Abwassersystems ist der Abwasserkanal Emscher. Dieser entsteht zwischen der Kläranlage Dortmund-Deusen und dem Klärwerk Dinslaken-Oberhausen-Duisburg. Auf einer geografischen Länge von 51 km wird das Abwasser von ca. 2,2 Mio. Einwohnern sowie Industrie und Gewerbe aufgenommen und den Kläranlagen zugeleitet. Der Zulauf erfolgt über unterirdisch verlegte Kanäle, die parallel zu den Nebenläufen der Emscher entstehen. Für den Hauptabwasserkanal "Emscher" hat man eine Trasse gewählt, die sich am heutigen Flusslauf orientiert.

Am Startschacht in Dortmund liegt der Kanal in ca. 8 m Tiefe. Dann verläuft er mit einem stetigen Gefälle von 1,5 m je km bis zu einer Tiefe von 40 m. Zwischengeschaltete Pumpwerke fördern das Abwasser wieder aufwärts, weil andernfalls der Kanal bei Dinslaken eine Tiefe von über 75 m erreicht hätte. Der Kanal selbst ist in Stahlbetonbauweise konzipiert. Ausgelegt ist er für eine Nutzungsdauer von mindestens 100 Jahren. Von den insgesamt 73 km Abwasserrohren sind aktuell 67 km verlegt. Die Restarbeiten erfolgen in offener Bauweise.

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Söndgerath Pumpen Tunnelbau
Auf der Baustelle wurden überwiegend SPT und SPT-R Pumpen eingesetzt.

Die unterirdischen Verlegearbeiten erfolgten mit Hilfe von Vortriebsmaschinen als Einrohrsystem (Bauabschnitt 20 u. 30). Im Bauabschnitt 40 – zwischen Pumpwerk Oberhausen und der Mündung der Berne in die Emscher im Westen von Bottrop, wird der Abwasserkanal auf einer Länge von 10 km als Doppelrohrsystem in Tübbingbauweise ausgeführt. Ergänzt wird das Gesamtbauwerk durch neun Hauptschächte, die eine Tiefe von 12 bis 40 m erreichen und über einen Durchmesser von 12,5 m verfügen. Die beiden im BA40 eingesetzten Tunnelvortriebsmaschinen haben am 12. Juni 2017 den Zielschacht am Pumpwerk Oberhausen erreicht. Die Vortriebsarbeiten sind damit abgeschlossen. Während der gesamten unterirdischen Baumaßnahmen fielen große Wassermengen, bestehend aus Oberflächen- und Brauchwasser, an. Je nach durchfahrendem Erdreich waren auch unterschiedliche Mengen von Feinteilen im Wasser festzustellen. Durchweg war der Wasserdruck – vor allem im Bauabschnitt 40 – nicht unerheblich. Bedingt war dies durch den dort anzutreffenden klüftigen Mergel. Die anfallende Wassermenge auf der einen Seite und die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe auf der anderen Seite, stellten enorme Anforderungen an die Pumpentechnik.

Da die ARGE gute Erfahrungen mit SPT Pumpen gemacht hatte, erging der Auftrag zur Lieferung der Pumpenteile an das Essener Unternehmen Söndgerath Pumpen GmbH. Bei den auf der Baustelle zum Einsatz kommenden Pumpen handelt es sich überwiegend um die Baureihe SPT. Sie sind in der Lage, dass bei den Vortriebsarbeiten anfallende Grund- und Oberflächenwasser problemlos zu fördern. Die SPT Baureihe verfügt über ein Gehäuse aus massivem Grauguss, die Saugplatte ist aus verschleißfestem Chromstahl gefertigt. Das Laufrad besteht ebenfalls aus einem speziellen Chromstahl. Die Edelstahlwelle verfügt über gekapselte, wartungsfreie Kugellager.

Besonders hervorzuheben ist die doppelte mechanische Gleitringdichtung. Wellenschutz und Laufradscheibe bestehen aus einem speziellen, sehr harten Material. Alle zwei- und vierpoligen Motoren sind absolut trockenlaufsicher. Die Leistung ist wählbar von 1,5 bis 22 kW. Die auf der Baustelle zum Einsatz gekommenen Pumpen eignen sich ganz besonders für den Dauerbetrieb. Das war eine besondere Grundforderung des Auftraggebers. Eine Besonderheit weisen die Pumpen der "R-Serie" auf. Sie sind mit einem auf die Welle montierten Rührwerk versehen. Damit wird die Fließfähigkeit des Mediums entscheidend verbessert. Von 2011 bis Juni 2017 kamen über 100 Pumpen der Baureihe SPT in unterschiedlichen Varianten zum Einsatz.

Mit der richtigen Wasserhaltung bei Tunnelbauprojekten steht und fällt das gesamte Bauprojekt. Art und Umfang des anfallenden Oberflächen- und Grundwassers lässt sich annähernd berechnen.

Das bedeutete jedoch keineswegs, dass das Medium an der Ortsbrust kontinuierlich in immer gleicher Zusammensetzung anfällt. Vielmehr ist es besonders wichtig, sich auf alle "Eventualitäten" einzustellen und die Pumpentechnik hierauf abzustimmen. Selbst ein kleiner Fehler kann unter Umständen erhebliche Folgen haben und die Vortriebsarbeiten zum Erliegen bringen. Bei der Pumpentechnik steht also Sicherheit und Zuverlässigkeit im Fokus!

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