Graben, Bettung und Verfüllung für PE-Rohr: Der Boden ist die halbe Konstruktion

Fast jedes erdverlegte PE-Rohr, das je ausgegraben wurde, weil es sich verformt hatte, an einem Formteil riss oder über das Maß hinaus oval wurde, hatte das richtige Rohr im Graben. Was es nicht hatte, war der richtige Boden darum. Polyethylen ist ein flexibles Rohr: Unter Last verformt es sich ein wenig, drückt an den Zwickeln seitlich gegen den Boden, und der Boden drückt zurück. Dieses Rohr-Boden-System trägt den Verkehr und die Überdeckung. Nimmt man die Bodenstützung weg — ein Hohlraum unter dem Zwickel, Verfüllung mit Tonklumpen, Befahren vor dem Verdichten —, trägt das Rohr die Last allein, wofür es nie ausgelegt war.

Diese Anleitung ist für Kolonne und Bauüberwachung geschrieben. Sie folgt dem Graben von unten nach oben, nennt in jeder Lage die Zahlen, auf die es ankommt, und sagt, aus welcher Norm die Zahl stammt, damit sie mit der Leistungsbeschreibung abgeglichen werden kann. Wo ASTM und EN abweichen, stehen beide.

Warum ein flexibles Rohr sich um den Boden kümmert und ein starres nicht

Die Last auf ein erdverlegtes Rohr kommt aus der Bodensäule darüber und aus allem, was sich an der Oberfläche bewegt. Ein starres Rohr widersteht allein durch Wandfestigkeit und wird auf einen Bettungsfaktor bemessen. Ein flexibles Rohr verformt sich unter dieser Last; während es sich abflacht, bewegen sich seine Seiten nach außen in den Bettungsboden, und dessen passiver Widerstand übernimmt den Großteil der Last. In einer gut verdichteten körnigen Bettung trägt der Boden den überwiegenden Teil der Vertikallast, und die Ringsteifigkeit des Rohrs spielt vergleichsweise wenig Rolle. In einer schlecht eingebauten trägt das Rohr weit mehr als seinen Anteil.

Grabenbreite und -tiefe

Der Graben muss so breit sein, dass sich die Bettung seitlich des Rohrs einbauen und verdichten lässt — nicht breiter. Ein breiterer Graben hilft dem Rohr nicht und kostet Geld beim Verfüllen. Das Minimum ergibt sich aus der Breite des Verdichtungsgeräts, das im Zwickel arbeiten muss, weshalb die Zahl mit der Rohrgröße wächst.

Die Überdeckung ist die andere Hälfte. Unter Feldern und Gehwegen sind 600 mm bis zum Rohrscheitel das übliche Minimum; unter Straßen steigt es je nach Behörde auf 900 mm bis 1,2 m, weil das Rohr tief genug liegen muss, damit sich die Radlast verteilt, bevor sie den Scheitel erreicht. Geringere Überdeckung unter Verkehr ist mit einer Betonplatte oder einer verdichteten Kiesbrücke möglich, muss aber bemessen und nicht improvisiert werden.

Bettung: 100 bis 150 mm, und niemals Fels

Die Grabensohle wird auf Flucht und Höhe profiliert, Fels, Findlinge und harte Stellen werden entfernt und ersetzt. Die Bettungslage — mindestens 100 mm bei kleinem Rohr, 150 mm bei Rohr über DN400 und mindestens 150 mm über Fels — wird eingebaut und verdichtet, bevor das Rohr verlegt wird. Ihre Aufgabe ist, dem Rohr auf ganzer Länge gleichmäßige Auflage zu geben. Ein Rohr, das auf zwei Hochpunkten mit Lücke dazwischen liegt, ist ein Balken, und Polyethylen ist ein schlechter Balken.

• Material: ASTM D2321 Klasse I (gebrochenes Gestein 6–20 mm) oder Klasse II (sauberer Sand und Kies). Kein Ton, keine organischen Anteile, kein gefrorenes Material.
• Größtkorn in Bettung und Leitungszone: 20 mm bei Rohr bis DN400, 25 mm darüber. Große Steine unter einem Rohr sind Punktlasten, die fünfzig Jahre bleiben.
• Bei Grundwasser gebrochenes Gestein statt Sand verwenden und den Graben vor dem Verlegen entwässern. In stehendem Wasser eingebauter Sand verdichtet sich nicht, er verflüssigt sich.

Zwickel und Leitungszone: Die Lage, die die Arbeit macht

Sobald das Rohr auf der Bettung liegt, muss die Zwickelzone — der Keil zwischen Bettung und Rohrachse auf jeder Seite — verfüllt und verdichtet werden. Das ist der am schwersten gut auszuführende Teil, weil der Raum unter der Rohrrundung schlecht erreichbar ist, und der wichtigste, weil das der Boden ist, an dem sich das Rohr abstützt. Hier verbliebene Hohlräume sind die häufigste Ursache übermäßiger Verformung.

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   In Lagen von 150 mm einbauen

   Das Material mit der Schaufel unter den Zwickel schieben, bis der Keil gefüllt ist, dann jede Lage mit Handstampfer oder schmaler Rüttelplatte verdichten. Nicht eine volle Grabentiefe abkippen und von oben verdichten; das Material überbrückt den Zwickel und lässt einen Hohlraum.

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   Beide Seiten gemeinsam hochziehen

   Die Leitungszone auf beiden Seiten des Rohrs in denselben Lagen aufbauen. Wird eine Seite zuerst verfüllt, drückt das das Rohr seitlich aus der Flucht und kann es von der Bettung heben.

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   Leitungszone bis 150–300 mm über den Scheitel führen

   Die Abdeckung geht mindestens 150 mm (ASTM D2321) über die Rohroberseite hinaus, oder 300 mm, wo schweres Verdichtungsgerät folgt, damit der Scheitel vor dem Verdichter und vor Steinen in der Hauptverfüllung geschützt ist.

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   Auf den Zielwert verdichten, nicht nach Gefühl

   85 % Standard-Proctor (ASTM D698) ist das Minimum für die Leitungszone unter Feldern; 90 % ist übliche Praxis; 95 % unter Straßen und überall, wo die Leistungsbeschreibung es vorgibt. Eine Dichtemessung je 50 m Graben ist eine billige Versicherung.

Abdeckung und Hauptverfüllung

Die Hauptverfüllung hat gegenüber dem Rohr keine statische Aufgabe; sie stellt die Oberfläche wieder her. Deshalb ist Aushubmaterial dafür normalerweise in Ordnung und deshalb lockert sich die Korngrößengrenze. Was sie nicht darf, ist einen Findling auf 150 mm Leitungszone über dem Scheitel abzuliefern. Wo der Aushub ungeeignet ist — nasser Ton, Schutt — sind die Kosten für importiertes körniges Material im ganzen Graben klein gegen die Kosten, das Rohr wieder auszugraben.

Fels, Grundwasser, Straßen und Wärme

• Felsgraben: 150 mm unter dem Rohr tiefer ausheben und auf Klasse-I-Gestein betten; niemals direkt auf Fels oder auf eine Sohle mit vorstehendem Fels verlegen.
• Grundwasser: vor dem Verlegen bis unter die Bettung entwässern, drainfähige Bettung aus gebrochenem Gestein verwenden und ein Geotextil zwischen Leitungszone und anstehendem Boden erwägen, wo Feinanteile wandern und die Stützung auswaschen könnten.
• Unter Straßen: Überdeckung nach dem Mindestmaß der Behörde, 95 % Proctor in Leitungszone und Hauptverfüllung, und keine Querung mit loser Verfüllung unter einer befahrenen Spur, auch nicht über Nacht.
• Wärme: PE dehnt sich um etwa 0,18 mm je Meter und °C. Rohr, das in der Sonne bei 40 °C verlegt und verfüllt wird, zieht an seinen Formteilen, wenn der Boden es auf 15 °C abkühlt. Das Rohr im Graben leicht schlängeln, wo möglich in der kühlen Tageszeit verfüllen und niemals beide Enden festlegen, bevor das Rohr Bodentemperatur hat.

Prüfen, bevor der Graben geschlossen wird

Bei Druckrohr läuft die Druckprüfung mit freiliegenden Nähten und verfülltem Rohrschaft — die Leitungszone hält das Rohr gegen Bewegung unter Druck, die freien Nähte lassen ein Leck sehen. Bei Freispiegelrohr beweist eine Verformungsmessung oder ein durch das verfüllte Rohr gezogener Dorn mit 95 % der lichten Weite den Einbau; ein Dorn, der hängen bleibt, zeigt, wo der Zwickel hohl geblieben ist — jetzt erheblich billiger zu erfahren als bei der Übergabe.