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Zwei Jahre Kabel in deutschen Kanälen

Was haben wir gelernt?

Von Dr.-Ing. Klaus Beyer und Dipl. Ing. Michael Röling

Ab 1. Januar 1997 wurden die Datendienste in Europa liberalisiert und private Anbieter können Kommunikationsdienste im Wettbewerb zu den herkömmlichen Monopolisten anbieten. Dies löste bei vielen Unternehmen neue Aktivitäten aus, so auch bei den Berliner Wasserbetrieben (BWB).

Es wurde im März 1997 die BerliKomm Telekommunikationsgesellschaft mbH, zunächst als eine 100prozentige Tochterfirma der BWB, Anstalt des öffentlichen Rechts, jetzt der Berlinwasser Holding AG, mit Sitz in Berlin, gegründet. Alle eigenen Kommunikationskabel der BWB gingen in das Anlagevermögen der BerliKomm über.
 Für BerliKomm als City-Carrier der Telekommunikationsbranche reichen diese Netzte aufgrund der hochgesteckten Ziele bei weitem nicht aus, um jedem Berliner Kunden innerhalb von 30 Kalendertagen nach Auftragserteilung, eine Datenleitung zur Verfügung zu stellen. Das Netz der BerliKomm verfügt z.Z. über eine Kapazität von 2,5 Gbit/s. Das entspricht der unvorstellbaren Menge von gleichzeitig 30240 ISDN Teilnehmern pro Glasfaserpaar. Anders ausgedrückt kann die BerliKomm mit ihrer vorhandenen Endtechnik und dem eigenen Glasfaserkabelnetz bei einer Übertragungsrate von 312,5 Millionen Textzeichen/s den Inhalt der 9 Mio. Bücher der Berliner Staatsbibliothek in 4 Minuten übertragen. Bei gleicher Telefoniemenge würde das verwendete Glasfaserkabel mit 15 mm Durchmesser einem Kupferkabel von 2,3 m Durchmesser entsprechen. Das vorhandene Netz ist zwar von der Übertragungskapazität sehr gut ausgelegt und noch weiter ausbaufähig, jedoch müssen in den nächsten Jahren erhebliche Mengen an Kabelverbindungen zur weiteren Netzverdichtung geschaffen werden.

Um schnell in den Markt zu gehen und auch die Abwasserkanäle der BWB zu nutzen, wurde die Robotics Cabling GmbH Kabelverlegung (RCC), eine Tochterfirma der BWB mit japanischer Beteiligung und Sitz in Berlin, im Januar 1998 gegründet. Diese Firma hat zunächst im Roboterverfahren mit der japanischen Bohr- und Dübeltechnik in den Berliner Kanälen Glasfaserkabel von 15 mm Durchmesser mit 144 Fasern und 4 Kupferadern installiert. Bisher wurden allein in Berlin fast 50 km in Kanälen installiert.
 Ende 1999 wurden die japanischen Anteile an der RCC von der BerliKomm übernommen, so dass die RCC nunmehr zu 100 Prozent zum Konzern Berlinwasser Holding AG gehört.

Wie hat sich die Diskussion entwickelt?


Die Berliner Wasserbetriebe zeigten sich sowohl in der Vergangenheit als auch in der Gegenwart neuen, innovativen Entwicklungen gegenüber stets aufgeschlossen, um den Herausforderungen der Zukunft gewachsen zu sein.
 Entwässerungskanäle dienen der Ableitung von Abwasser. Hierfür wurden sie nach den anerkannten Regeln der Entwässerungstechnik konzipiert und gebaut. Entscheidend sind die Bemessungsgrundlagen, die eine ordnungsgemäße Abwasserableitung gewährleisten und trotzdem den schwankenden Abflussmengen Rechnung tragen sollen.
 Nicht immer sind Entwässerungsanlagen randvoll ausgelastet. Dieser Zustand erleichtert die notwendigen betrieblichen Unterhaltungsmaßnahmen. Ideen, die Entwässerungsanlagen auch für andere, als ihrer ursprünglich vorgesehenen Bestimmung, zu nutzen, sind nicht neu.
 In Paris werden seit langer Zeit Teile der Kanalisation, die in der Innenstadt eine Vielzahl von großen Querschnitten aufweist, auch von anderen Versorgungsträgern genutzt.
 Japanische Ingenieure haben bereits vor über 10 Jahren einen Roboter entwickelt, der Glasfaserkabel in nicht begehbaren Abwasserkanälen verlegen kann.
 In Tokio wurden bereits ca. 300 km Kabel in Entwässerungskanäle eingebaut, und somit liegen hier sehr lange Erfahrungen vor.

Die BWB haben im Rahmen einer Zusammenarbeit mit dem japanischen Unternehmen Nippon Hume Corp. im Winter 1997/1998 in Berlin - Wilmersdorf in einer Pilotstrecke ca. 1.500 m Glasfaserkabel in Mischwasserkanälen verlegt. Die Auswertung des Versuches hat gezeigt, dass es keine zusätzlichen Probleme gab.
 Der Einsatz der japanischen Roboter wurde 1999 durch den mit Unterstützung der RCC von JT-Elektronik, Lindau entwickelten Roboter abgelöst.


Bild 1: Neu entwickelter deutscher Roboter (Fa. JT – Elektronik GmbH)

Es kann davon ausgegangen werden, dass die Verlegung von Datenübertragungskabeln in Abwasserkanälen besondere Bedeutung erlangen wird und durchaus Vorteile gegenüber einer konventionellen Verlegung bietet, wie diese bei grabenlosen Bauweisen üblich sind:
 Zunächst wurde als Voraussetzung für das Verlegen von Glasfaserkabeln ein intakter Kanal verlangt. Inzwischen wurde von den BWB in Zusammenarbeit mit der RCC, Sanierungsfirmen und Hochschulen nachgewiesen, daß nachträglich Kanäle auch saniert werden können, wenn bereits ein Kabel mit einem Durchmesser kleiner 17 mm installiert wurde. Somit ist vor der Kabelinstallation eine Sanierung nur dann notwendig, wenn akute Einsturzgefahr besteht, oder der Roboter durch Verformungen der Rohre behindert wird.
 Deshalb müssen die ausgewählten Kanalstrecken vor dem Einbau der Kabel durch TV-Inspektion auf Möglichkeiten mit dem Roboter arbeiten zu können (keine hereinragenden Elemente, wie z.B. Wurzeln, hereinragende Stutzen usw.), überprüft und Hindernisse entfernt werden.

Aufgrund der Erfahrungen der RCC in dem Kanalnetz der BWB lehnt die RCC das Installieren von Kabeln in Nennweiten kleiner DN 250, in Kanalhausanschlüssen die nicht gradlinig verlaufen und in stark überstauten Kanälen vor Pumpwerken aus Sicherheits- und hydraulischen Gründen ab. Aus hydraulischen Gründen installiert die RCC auch ein zweites Kabel erst ab DN 400. Aus Redundanzgründen ist es für den Kabelbetreiber auch viel sinnvoller, ein zweites Kabel, wenn der Bedarf überhaupt gefragt ist, in einem Kanal in der Parallelstraße zu installieren.
 Wenn Wurzeleinwuchs im Kanal vorhanden ist, müssen allerdings vor der Kabelinstallation die Wurzeln mechanisch entfernt und muss der Kanal mit einem Schlauch saniert werden, weil mechanische Reinigungsmethoden bei mit Kabeln versehenen Kanälen nicht mehr zulässig sind.

Welche Probleme für den Kanalbetrieb sind gelöst?

Aufgrund der neuen, ungewohnten Situation, dass der Kanalbetreiber nun einem anderen gestatten soll, Anlagen in die Kanäle einzubauen, ist er i.a. bereit, sich Behinderungen und betriebliche Beeinträchtigungen vergüten zu lassen. Allerdings besteht er zurecht darauf, dass er durch den Kabeleinbau keine technischen Nachteile zu erwarten hat. Aus diesem Grund werden in der Regel die folgenden Fragen gestellt: Aufgrund von praktischen Versuchen mit wissenschaftlicher Unterstützung und Begleitung konnten bis heute fast alle Fragen positiv beantwortet werden. Bei den noch offenen Fragen zeichnet sich ebenfalls eine positive Beantwortung ab.
 Allerdings können, wie weiter oben schon genannt, mechanische Reinigungsgeräte nicht mehr eingesetzt werden.

Welche technischen Weiterentwicklungen hat es gegeben?

Aufgrund des großen Interesses am Kabel im Kanal hat es neben der Entwicklung der Bohr- und Dübeltechnik der RCC auch andere Entwicklungen gegeben (Kabelspannverfahren, Schelleneinbauverfahren, Verfahren mit Sanierungsschläuchen mit Leerrohren) und es wird auch noch weiter entwickelt (z.B. Klebeverfahren).
Bei Kabelinstallationen im Kanal sind die Querschnittseinengung relativ gering, da von RCC nur Kabel mit Durchmessern kleiner 17 mm verwendet werden. Sofern die Wasserführung im Kanal nicht zu hoch ist, können auch in Betrieb befindlichen Kanälen Anker gesetzt und Kabel befestigt werden. Geeignet für das Andübeln sind alle üblichen Rohrmaterialien wie z.B.:

  • Steinzeugrohre,
  • Betonrohre,
  • Faserzementrohre,
  • Polymerbeton
  • Kunststoffrohre (PE). (mit Einschmelzverfahren)
Zu Beginn der RCC-Aktivitäten wurden von der Steinzeugindustrie Bedenken zur Bohr und Dübeltechnik geäußert, aber schnell verworfen, wie ein Gutachten der Steinzeugindustrie bezeugt.

Fixierung des Glasfaserkabels mit Anker im Polyethylenrohr
Bild 2: Fixierung des Glasfaserkabels mit Anker im Polyethylenrohr (eingeschmolzen)

Links japanischer Anker, rechts neu entwickelter deutscher Anker
Bild 3: Links japanischer Anker, rechts neu entwickelter deutscher Anker (Fa. Tox-Dübel-Werk)
Die Bedenken gegenüber dem kleinen 15 mm tiefen und 6 mm im Durchmesser messenden Sackloch sind auf alle Fälle aus statischen Gründen zu widerlegen, da üblicherweise Hausanschlüsse ebenfalls nachträglich mit einem Loch von 170 mm Durchmesser durchgebohrt werden. Die ist allgemein anerkannter Stand der Technik und in der Fachwelt unumstritten.
 Inzwischen wurden in Deutschland bessere Anker, als die zunächst verwendeten japanischen Anker entwickelt, die leichter zu handhaben und auch preiswerter sind. Trotzdem entsprechen sie den hohen Anforderungen und den Sicherheitsaspekten, wie unabhängige Gutachten nachgewiesen haben.
 Um auch in metallischen Werkstoffen Anker zu setzen ist die Entwicklung eines langsam drehenden Motors im Sommer 2000 abgeschlossen.
Für Anker, die in dünnwandigen PVC-Rohre eingesetzt werden können, wird die Entwicklung voraussichtlich im Herbst 2000 abgeschlossen sein. Diese dichtenden Anker können auch für Rohre, die mit einem Schlauchinliner versehen sind verwendet werden, da sie mit dem Inliner verklebt werden und der Inliner dicht bleibt, wenn es doch eine Hinterläufigkeit geben sollte.

Welche Fehler wurden gemacht und wo sind die Einsatzgrenzen?

Anker

Zunächst wurde ein japanischer Anker verwendet. Beim Eindrücken dieses Dübels presst der eindringende Metallstift, der im oberen Bereich birnenförmig verstärkt ist, einen vorher in den Dübel von Hand mit einer Spritze eingebrachten Zweikomponentenkleber aus dem Schaft und der Kleber fließt zwischen Bohrloch und Dübel, so dass nach dem Aushärten des Klebers eine ausreichende Zugfestigkeit erreicht wird.
 Bei dünnwandigen Rohren aus Faserzement kleiner Nennweite kann es passieren, dass der Metallstift die Wandung durchstößt, damit der Kanal undicht wird und der Anker nicht hält.
 Weiterhin bestehen die japanischen Anker aus Polyäthylen. Wie der Fachmann weiß ist dieses Material chemieresistent, gibt aber unter ständigem Druck nach.
 Aus diese Gründen wurden die neuen Anker aus Polyamid entwickelt.

Nennweiten und belastete Kanäle

Es wurden auch Kabel in Nennweiten DN 200 eingebaut. Die Praxis hat gezeigt, dass die hydraulische Beeinträchtigung zu groß ist, so dass die RCC ihren Kunden davon abrät, in diesen kleinen Nennweiten Kabel zu installieren.
Das gleiche Prinzip trifft auch für die Installation eines zweiten Kabels zu, so dass RCC empfiehlt, erst ab DN 400 ein zweites Kabel einzubauen. Hierbei sollte aber geprüft werden, ob es nicht sinnvoller ist, die Installation in einer Parallelstraße vorzunehmen. Damit hat der Kabelbetreiber eine Redundanz und der Kanal kann bei Notwendigkeit später saniert werden. Bei Einbau mehrerer Kabel ist die eventuell später erforderliche Sanierung nicht mehr, oder nur unter erheblichen Mehrkosten bei Einsatz von Schlauchreliningsystemen möglich.
 Mischkanäle vor Pumpwerken eigenen sich in vielen Fällen ebenfalls nicht für die Kabelinstallation, da durch den häufigen Überstau und die anschließenden hohen Fließgeschwindigkeiten das Risiko von Schmutzablagerungen am Kabel erheblich steigen.

Steinzeugrohr mit Tox-Anker
Bild 4: Steinzeugrohr mit Tox-Anker

 Nicht alle Entwässerungsanlagen sind nach unserer Erfahrung für das Verlegen von Datenübertragungskabeln geeignet, wie z.B. Dükeranlagen für die Unterführung von anderen Anlagen und sonstigen Hindernissen und übliche Hausanschlüsse oder Kanäle mit ständigem Überstau.

Worauf sollten Kanalnetzbetreiber besonders achten?

Da die Kanäle zum Ableiten von Wasser konzipiert und gebaut wurden, sollte der Kanalbetreiber darauf achten, dass keine Abflußhindernisse eingebaut werden und die Gefahr, dass es durch Einbauteile zu Verstopfungen kommen kann, minimiert wird.
 Mit all den Anforderungen des Kanalbetreibers sind die Einbauten beim Bohr- und Dübelverfahren der RCC (Kabel, Kabelhalter, Kabelschutz und Muffe) von der Berufsgenossenschaft für Gas-, Fernwärme- und Wasserwirtschaft abgenommen worden. Kriterium hierfür war das ungehinderte Arbeiten und die Möglichkeit mit Atemschutzgerät in den Schacht einsteigen zu können.
 Der Kanal darf für eine Kabelinstallation nicht beschädigt werden.
 Eine der Kernforderungen der Kanalbetreiber lautet, dass die eingebrachten Kabel unter allen Betriebsbedingungen lagesicher in den Kanälen verbleiben. Eine ungewollte Veränderung der Lage z.B. ein Herabfallen des Kabels in Teilabschnitten durch Versagen der Befestigungselemente kann zu erheblichen Risiken sowohl für den Kanalbetreiber (Verstopfungen) als auch für den Kabelbetreiber (Beschädigungen des Kabels, Knicken, Zerren, etc.) führen.
 Ein Problem für sämtliche Befestigungsmittel aus metallischen Werkstoffen ist die Korrosion im Abwasserkanal.
 Bei den von der RCC eingesetzten Bohr- und Dübelverfahren hängt das Kabel zwischen zwei Befestigungspunkten (in der Regel 1 Meter) frei. Grundsätzlich muß gewährleistet sein, dass auch über einen längeren Zeitraum das Kabel nicht durchhängt. Hierzu wurden baustellengerechte Prüfungen entwickelt, die in regelmäßigen Abständen von den Mitarbeitern durchgeführt werden.
 Zur Qualitätssicherung gehört ganz wesentlich eine genaue Dokumentation der eingebauten Kabel, bzw. der Anker. Daher ist mittels Videoaufzeichnung und möglichst mittels Bestandsausdruck darzustellen, in welcher Lage sie befestigt wurden (Uhrposition). Dies ist insbesondere wichtig, wenn zu einem späteren Zeitpunkt der Kanal zur Aufnahme neuer Hausanschlüsse angebohrt werden soll. Hiermit soll verhindert werden, dass beim Anbohrvorgang das Kabel beschädigt wird.
 Zu den grundsätzlichen Verfahrensprüfungen gehören im Falle der Bohr- und Dübeltechnik entsprechende Ausziehversuche, um die Auszugkräfte auch unter Laborbedingungen zu ermitteln. Hierbei sollte beachtet werden, dass die Ausziehkräfte sich in einer Größenordnung von 30 kg - 100 kg befinden, aber nicht darüber hinaus. Sollten sich nämlich im Falle einer Totalverstopfung größere Kräfte aufbauen, muss darauf geachtet werden, dass in diesem Extremfall lediglich das Kabel, besser jedoch nur der Anker zerstört wird und nicht auch noch der Kanal.

Perspektiven für die Zukunft.

Da das Thema Kabel in Kanälen noch neu in der Branche ist, liegen derzeit wenig Erfahrungen, vor allem jedoch keinerlei anerkannte Normen und Regelwerke vor.
 Aus diesem Grund sind die RCC in Zusammenarbeit mit den Berliner Wasserbetrieben in verschiedenen Organisationen engagiert und arbeiten aktiv an der Ausarbeitung von Leitfäden und anderen Qualitätskriterien mit. Hier sind zunächst zu nennen die GSTT-German Society for Trenchless Technology. Unter Beteiligung der RCC hat eine Arbeitsgruppe einen Leitfaden für die Verlegung von Kabeln in Abwasserkanälen ausgearbeitet. Ein offizieller Vertreter der ATV hat ebenfalls in dieser Gruppe mitgearbeitet. Es wird von der ATV geprüft, inwieweit dies dann direkt oder noch nach Veränderungen in das ATV-Regelwerk aufgenommen werden kann. Zwischenzeitlich wurde der Leitfaden veröffentlicht (GSTT Information Nr. 12 – Leitungsverlegung in vorhandenen Netzen, Teil 1: Kabelverlegung in Kanalnetzen.)
 Im Rahmen der Mitgliedschaft und Mitarbeit der RCC im Güteschutz Kanalbau ist es Ziel, die zukünftige Definition eines Gütezeichens. Ein entsprechender Antrag wurde von der Mitgliederversammlung im April 2000 einstimmig angenommen.

Auf alle Fälle muss jeder qualitätsbewußte Kanalbetreiber darauf achten, dass bei diesem reizvollen, neuen und innovativen Verfahren nur Fachfirmen mit dem entsprechenden Wissen und der entsprechenden Erfahrung zum Zuge kommen dürfen.

Hinweis: Die in diesem Artikel vorgestellte Sanierungstechnik wird auf unserer Webseite nochmals seperat unter dem Menüpunkt Sanierungstechniken/Kabeleinzug vorgestellt.

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Stand: 04. Januar 2001