Stahlbeton-Vortriebsrohre für Umbau des Berne-Systems in Essen/Mülheim

Es war eine Baumaßnahme besonderen Ausmaßes: Die ökologische Verbesserung der Emscher und ihrer Nebengewässer, die mithilfe der Verlegung großvolumiger Kanalbauwerke in den Talauen von den kommunalen Abwässern befreit wurden. Die Emscher ist ein über 83 km langer Nebenfluss des Rheins, der durch das Ruhrgebiet fließt. Bis Mitte des 20. Jahrhunderts galt die Emscher als der schmutzigste Fluss Deutschlands, da bereits im 19. Jahrhundert zunehmend Abwasser aus Bergbau und Industrie sowie alle häuslichen Abwässer in den Fluss geleitet wurden.

Seit Anfang 2022 ist die Emscher abwasserfrei. In einem jahrzehntelangen Prozess wurde aus der ehemals „stinkenden Köttelbecke“ eine neue Flusslandschaft mit blauem Wasser und grünen Ufern geschaffen, die Flora und Fauna neuen Raum eröffnet. Ein zentrales Element für die erfolgreiche Renaturierung war der Einbau des neuen 51 km langen Abwasserkanals Emscher (AKE), der nun das gesamte Abwasser unterirdisch zu den zwei großen Kläranlagen in Bottrop und Dinslaken leitet.

Für die erfolgreiche Renaturierung der Emscher war es erforderlich, dass auch alle einmündenden Nebengewässer schmutzwasserfrei sind. Zu diesen Emscher-Nebenflüssen gehört die Berne, die mit ihren eigenen Nebenflüssen das sogenannte Berne-System bildet und durch die Stadtgebiete Essen, Bottrop und Mülheim fließt. Als Hauptfluss der Stadt Essen ist sie relativ unbekannt, was daran liegen mag, dass sie größtenteils unterirdisch verläuft. Mit einem etwa 60 km² großen Einzugsgebiet sorgte das Berne-System für die zentrale Entwässerung im Essener Stadtgebiet sowie in kleinerem Umfang in Mülheim an der Ruhr und in Bottrop. Direkt im Anschluss an die oben genannte AKE-Baumaßnahme starteten die Arbeiten zum Umbau des Berne-Systems in Essen und Mülheim mit dem Ziel, die Gewässer hier ebenfalls von der Schmutzwasserfracht zu befreien.

130 Mio. € investiert

Die Emschergenossenschaft, zu deren Aufgaben die Unterhaltung der Emscher, die Abwasserentsorgung und -reinigung sowie der Hochwasserschutz gehören, investierte für den Umbau des Berne-Systems rund 130 Mio. €. Dabei hatte sie auch wichtige Aspekte wie die Schaffung eines Gleichgewichts der unterschiedlichen Nutzungsansprüche von Mensch und Natur im Auge.

Um die kommunalen Abwässer aufzunehmen und nicht mehr in die Berne und die Nebengewässer zu leiten, wurde auf einer Strecke von rund 20 km eine neue unterirdische Kanaltrasse verlegt. Die Kanalsohlen des Teilgebietes liegen in Tiefen zwischen ca. 6 und 13 m unter dem Grundwasserspiegel. Die Sohlgefälle der Kanäle des Hauptkanals betragen durchschnittlich ca. 3 %. Im Verlauf der Kanaltrassen des Hauptsammlers wurden Stahlbetonrohre mit Durchmessern zwischen DN 2000 bis DN 3800 verlegt. Für die Anschlusskanäle kamen Rohre mit einem Durchmesser zwischen DN 300 und DN 3000 zum Einsatz.

Einer der letzten Streckenabschnitte des umfangreichen Projekts befand sich in Essen am Sulterkamp, wo der Borbecker Mühlenbach in die Berne mündet. Für diesen Teilabschnitt „Abwasserkanal Berne mit Bau eines Stauraumkanals mit unten liegender Entwässerung (SKU E) Sulterkamp“ lieferte das Unternehmen Berding Beton 3.500 m Stahlbeton-Vortriebsrohre mit Durchmessern von DN 400 bis DN 3800. Allein das Gesamtgewicht der Großrohre von 31.000 t stellte hohe Ansprüche an die Logistik. So mussten alle Transporte zur Baustelle aufgrund der Überbreite für die entsprechenden Routen genehmigt werden und konnten nur nachts stattfinden. Maximal vier bis sechs Rohre wurden pro Nacht angeliefert, wobei zusätzlich ein Begleitfahrzeug zur Absicherung von Kreuzungen, Einmündungen, Auffahrten oder ähnlichen Gefahrenquellen während des Transportes notwendig war. Dank einer engen Abstimmung zwischen dem Hersteller Berding Beton und den Bauausführenden wurde eine reibungslose Belieferung der Baustelle sichergestellt.

Bautechnisches Know-how erforderte außerdem die Verlegung der großvolumigen Hauptsammler in Tiefen von 6 bis 13 m in der dicht besiedelten Metropole Essen. Dafür kam ein gesteuertes Rohrvortriebsverfahren zum Einsatz. Die Planungen für dieses umfangreiche Projekt lagen in den Händen der Planungsgemeinschaft Afry Deutschland GmbH (vormals Pöyry), Essen und Hydro-Ingenieure GmbH, Düsseldorf. Die Bauausführung übernahm das erfahrene Ingenieur- und Tiefbauunternehmen Eiffage Nordwest GmbH aus Wallenhorst. Für den Rohrvortrieb zeichnete Eiffage Infra-Spezialtiefbau GmbH aus Nürnberg und Smet Tunnelling n. v., Düsseldorf verantwortlich. Für die Bauüberwachung war die Sweco GmbH aus Köln verantwortlich.

Fertigteile anstatt geplantem Ortbeton

Neben den Stahlbeton-Vortriebsrohren lieferte Berding Beton Bauwerke, Rahmen, Standardschächte, Standardaufbauteile, Absenkschächte und einen Wirbelfallschacht, die maßgeschneidert gemäß den Anforderungen der Emschergenossenschaft produziert wurden. Für den als Ortbeton ausgeschriebenen Wirbelfallschacht konnte beispielsweise durch die von Berding Beton empfohlene und umgesetzte Fertigteilbauweise eine Größenoptimierung erreicht werden. Dank der im Werk vorgefertigten Elemente konnte die Bauzeit erheblich verkürzt und Kosten konnten gespart werden. Des Weiteren profitierte der Auftraggeber von den Synergien innerhalb der Berding Beton Unternehmensgruppe, die mit ihren 60 Standorten in Deutschland und den Niederlanden sehr gut aufgestellt ist. Die unterschiedlich spezialisierten Werke arbeiten eng zusammen, so dass die Kompetenzen gebündelt werden.

Für die Herstellung und Komplettierung des gesamten Wirbelfallschachtes stimmten sich die drei Lieferwerke Stendal, Möhnesee und Dortmund miteinander ab. Da Stahlbeton-Bauteile mit Teilen aus Polymerbeton kombiniert werden mussten, brachte die zur Berding Beton Unternehmensgruppe gehörende Meyer-Polycrete GmbH ihr Know-how im Bereich Polymerbeton ein. Am Standort Stendal fertigte sie Fallrohre (DN 1000) sowie einen Anschluss zum Bestandskanal in Polymerbeton. Die Bauwerke aus Stahlbeton wie der Wirbelfallschacht wurden von der Caspar Hessel GmbH, die ebenfalls zur Berding-Gruppe gehört, am Standort in Dortmund produziert. Das Berding-Werk Möhnesee steuerte sonderbewehrte Schachtringe DN 1200 bei.

Der Wirbelfallschacht dient der Abwasserkontrolle. Er sorgt für eine ruhige Abflussgeschwindigkeit und wandelt die Energie um, wodurch Bauwerke geschützt und durch einen geordneten Luftstrom die Geräuschentwicklung reduziert wird. Denn bei der Entwässerung wird das Abwasser über das obere sogenannte Schneckenbauwerk in eine Drall- beziehungsweise Spiralbewegung gebracht und dadurch kontrolliert. Auf diese Weise wird es mit geringer Energie über einen großen Höhenunterschied abgeleitet. Durch die spiralförmige Einleitung entsteht ein zentrifugaler, wirbelnder Abstieg entlang der Fallrohre. Diese Wirbelbewegung bremst das Wasser ab und wandelt die potenzielle Energie in einen geordneten Luftstrom im Zentrum des Schachts um, wodurch Lärm und Erosion an den Wänden reduziert werden.

Jahrzehntelange Erfahrung und Expertise

Dank der jahrzehntelangen Erfahrung und Expertise konnte Berding Beton in intensiven Gesprächen den Bauherrn umfassend bezüglich der optimalen Produktauswahl beraten. In der Ausschreibung der Emschergenossenschaft waren Betonrohre mit erhöhtem Säurewiderstand (SWB) gefordert. Die Einhaltung der hohen definierten Anforderungen an den Beton seitens Berding Beton wurde von der Emschergenossenschaft genauestens kontrolliert. Sowohl im Vorfeld durch eine Prüfung entsprechender Rohre als auch durch Qualitätssicherungsmaßnahmen, in dessen Rahmen die laufenden Produktionsprozesse kontinuierlich überwacht wurden. Die Herstellung in glatten Stahlschalungen mit langen Aushärtezeiten bewirkt, dass die Stahlbetonrohre eine hohe Festigkeitsklasse (C50/60) aufweisen und sehr glatte Oberflächen sowie geringe Fertigungstoleranzen haben. Das ist beim Vortriebsverfahren von großem Nutzen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Rohre dank der speziell konzipierten Rohrverbindungen und einer DS-Spezialdichtung für einen maximalen Außendruck von 2,7 bar ausgelegt sind.

Die Bauzeit für diesen Teilabschnitt dauerte knapp zwei Jahre. Durch die intensive Zusammenarbeit zwischen Bauherrn, Planer, Bauunternehmen und Rohrhersteller bereits im Vorfeld der Rohrproduktion und -auslieferung konnte eine sichere und störungsfreie Belieferung der Baumaßnahme mit qualitativ hochwertigen Rohren gewährleistet werden. Somit waren am Ende alle Beteiligten mit dem Ergebnis sehr zufrieden.

Nach der Fertigstellung dieser Arbeiten konnte die Renaturierung der Flusslandschaften weiter vorangetrieben werden. Die naturnahe Gestaltung und ökologische Aufwertung erschließt Flora und Fauna neue Lebensräume. Aber auch für den Menschen ergeben sich neue Naherholungs- und Freizeitangebote. So wurden beispielsweise entlang der Flussufer neue Fußgänger- und Radwege angelegt. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der Umbau des Berne-Systems als Teil des Generationenprojekts Emscher-Umbau ein wichtiger Baustein zur nachhaltigen Verbesserung der Lebens- und Freizeitqualität im Ruhrgebiet ist.