Inspektion: Sensoren sehen mehr als Augen |
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Bei der Zustandserfassung sind heute optische Inspektionsverfahren Stand der Technik. Aber wie sieht es hinter der Kanalwand aus, da wo kein Kanalauge mehr hingucken kann? Mit Hilfe von Sensoren und geophysikalischen Verfahren ist es möglich, für das Auge unsichtbare Schäden im Bereich der Leitungszone frühzeitig zu erkennen und Schäden im Bezug auf die Tragfähigkeit des Kanals zu bewerten. Im Rahmen der 1. EFUC-Konferenz für unterirdisches Bauen von 2. – 4. Juni 2003 in Suderburg wurden die Ergebnisse des durch das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen geförderten und die Stadtentwässerungsbetriebe Köln AöR beantragten Forschungsvorhaben „Quantitative Inspektion von Abwasserkanälen mittels geophysikalischer Verfahren“ vorgestellt. Die Forschungsarbeit wurde vom Konsortium „Gläserner Kanal“, bestehend aus der HOCHTIEF Construction AG, Köln, der Deutschen Montan Technologie GmbH, Mines & More Division, Essen und dem IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur, Gelsenkirchen, mit dem Bau einer Versuchshaltung (Bild 1 – 6) zum Test unterschiedlichster geophysikalischer Messverfahren begonnen und bis zum ersten praktischen Einsatz (Bild 9) in der Kanalisation der Stadt Köln fortgesetzt. |
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Bild 1 |
Bild 2 |
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| Bild 3 | Bild 4 |
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| Bild 5 | Bild 6 |
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Bild 9 |
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Die Kombination von akustischen und elektromagnetischen Verfahren, wie sie in der Werkstoffprüfung und in der geophysikalischen Erkundung des Untergrundes bereits seit langem Stand der Technik sind, ermöglicht eine exakte Beurteilung von Schäden am Kanal und in der Leitungszone. Anhand der bekannten Struktur des „Rohr-Boden-Systems“ in der Versuchshaltung konnten die einzelnen Verfahren auf ihre Eignung zur Beschreibung der Kanalgeometrie, der Werkstoffeigenschaften und der Bettungssituation geprüft und gezielt kalibriert werden. Die Kanalwandung und der Baugrund werden nicht punktuell aufgenommen, sondern können flächig untersucht werden. Die Messungen haben gezeigt, dass es mit vertretbarem Aufwand möglich ist, Strukturen innerhalb und außerhalb des Kanals zu erkennen, in ihrer Lage zu bestimmen und qualitativ zu bewerten. Die in der Versuchsstrecke eingebauten Anomalien wurden mit mindestens einem Verfahren entdeckt. Deshalb erlaubt die Kombination der Verfahren auch die Aussage darüber, wo sicher keine Anomalien zu erwarten sind. Nach Abschluss der geophysikalischen Untersuchungen in der Versuchshaltung konnte festgestellt werden, dass die Messverfahren Radar (Bild 7 – 8), Seismik, Tomographie (Bild 10 – 11) und Ultraschall / Impact-Echo die vorgegebenen Untersuchungsziele am effektivsten erfüllten. Diese Verfahren wurden somit für den in-situ Einsatz weiterverfolgt und -entwickelt. Die Erkundung aus dem Kanal heraus ist dabei zweckmäßig, da alle Verfahren im Nahbereich die höchste Auflösung haben. |
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| Bild 7 | Bild 8 |
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| Bild 10 | Bild 11 |
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Nach dem ersten Einsatz
in der Kanalisation der Stadt Köln hat sich bestätigt, dass die
Messeinrichtungen in begehbaren Abwasserkanälen auch unter
Betriebsbedingungen einsetzbar sind. Die Messungen können selbst ohne
vorherige Kanalreinigung bei Trockenwetterabfluss durchgeführt werden,
sofern keine Detektion der Rohrsohle erforderlich ist. Themen der anschließenden Diskussion waren die erwarteten Kosten für den Einsatz der geophysikalischen Messgeräte. Eine pauschale Beantwortung dieser Frage wäre nur möglich, wenn eine standardisierte Schadensaufnahme, z.B. vergleichbar einer Inspektion entsprechend ATD/DVWK M 143, durchgeführt würde. Der Einsatz der beschriebenen geophysikalischer Messverfahren soll jedoch weniger der Aufnahme eines Kanalnetzes als vielmehr der Klärung offener Fragestellungen im Vorfeld von Bau- oder Sanierungsarbeiten dienen. Mit dem Einsatz geophysikalischer Messverfahren sollen sowohl die wirtschaftlichen Risiken hinsichtlich der Investitionsentscheidung für und wider einer Sanierung oder Erneuerung selbst als auch die mit der Durchführung des Vorhabens verbundenen Baugrund- und Baubestandsrisiken deutlich reduziert werden. Daher sind Art und Umfang der Messungen und damit auch die Kosten wesentlich von den projektspezifischen Zielvorstellungen abhängig. Neben diesem Aspekt beeinflussen darüber hinaus auch die örtlichen Randbedingungen die zu erwartenden Kosten. Alle Aufwendungen für eine vorhergehende Untersuchung sind dem potentiellen Schaden etwa wegen einer Beschädigung einer kreuzenden Leitung bei einer Erneuerung oder dem statischen Versagen des alten Kanals nach Einzug eines Inliners bei einer Sanierung gegenüber zu stellen. Weitere Punkte in der Diskussion waren die Verfügbarkeit des Systems, sowie die Frage, ob die Messgeräte ähnlich einer Inspektionskamera vom Kanalnetzbetreiber selbst eingesetzt werden können. Die zweite Frage lässt sich dahingehend beantworten, dass die erfolgreiche Anwendung der Verfahren sowohl von der Erfahrung des Geophysikers als auch von der des begleitenden Ingenieurs abhängig ist. Das für die Untersuchungen von Kanälen spezifische Know-how der Anwender der Verfahren ist maßgeblich für die erfolgreiche Gewinnung und Interpretation der Daten. Zur Frage der Verfügbarkeit ist festzustellen, dass das Konsortium erfolgreich Messungen in situ durchgeführt hat und diese auch bereits anbieten kann. In Ergänzung der Forschung des Konsortiums ist die Entwicklung einer Dienstleistung geplant, die über das übliche Angebot der bloßen Durchführung und Auswertung von Messungen hinausgeht. Der Kosten-Nutzen-Effekt soll damit vor dem Hintergrund der heute gegebenen technischen Möglichkeiten für den Kunden optimiert werden. |
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Richten Sie bitte Ihre Anfragen an: IKT – Institut für
Unterirdische Infrastruktur |
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