Verfahrensanweisung: Wiederverfüllung, Planieren und Verdichten des Bodens in einem Graben mit Leitungskanal

Die Verfahrensanweisung wurde für die Durchführung von Erdarbeiten in einem typischen Arbeitsabschnitt von 50 m Länge entwickelt. Das Objekt ist ein bis zu 3 m tiefer Graben, in dem ein Leitungskanal mit den Abmessungen 1,8 m (Breite) mal 1,9 m (Höhe) montiert ist. Die Arbeiten werden mit bindigen (Ton, Lehm) und nichtbindigen (Sand, sandiger Lehm) Böden unter Einhaltung ihrer optimalen natürlichen Feuchtigkeit durchgeführt. Vor Beginn der Verfüllung müssen alle unterirdischen Bauwerke dem technischen Abnahmeverfahren, den Abdichtungsprüfungen und der geodätischen Kontrolle unterzogen werden, was durch die Unterzeichnung der entsprechenden Abnahmeprotokolle für verdeckte Arbeiten zu dokumentieren ist.

Die Verfüllung von Gräben für unterirdische Leitungen muss strikt im Anschluss an die Verlegung der Rohrleitungen und Netzanlagen erfolgen. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, präventive Maßnahmen gegen die Verschiebung der verlegten Elemente in Längs- und Querrichtung sowie gegen mechanische Beschädigungen der Abdichtungs- und Korrosionsschutzbeschichtungen zu treffen. Der Mindestabstand von der Grabenböschungslinie bis zum Beginn der Bodenmiete am Grabenrand muss bei einer Grabentiefe von bis zu 3 m mindestens 0,7 m und bei einer Tiefe von über 3 m mindestens 1,0 m betragen.

Der Prozess der Wiederverfüllung gliedert sich in zwei wesentliche Phasen: das manuelle (oder teilmechanisierte) Verfüllen der sogenannten „Zwickel“ (Bereiche zwischen der Kanalwand und der Grabenwand) und die anschließende maschinelle Verfüllung des Hauptteils des Grabens. Der Einsatz von schwerer Baumaschinentechnik im Bereich direkt über der Rohrleitung oder dem Kanal ist bis zur Herstellung einer schützenden Dämpfungsschicht in der erforderlichen Dicke strengstens untersagt.

1Obere Begrenzung des schützenden Verfüllbereichs, die den Übergang zwischen der sorgfältig verdichteten anfänglichen Verfüllung und der allgemeinen Hauptgrabenverfüllung definiert

2Anfängliche Schutzschicht, die in der Regel aus verdichtetem Sand oder steinfreiem Feinboden besteht und direkt über dem Rohrscheitel positioniert wird, um die Leitung bei den anschließenden Verfüllarbeiten vor Stoßbelastungen zu schützen

3Verdichteter Seitenfüll- und Zwickelbereich (Leitungszone), der aus körnigem Material besteht und seitlich um das Rohr herum eingebaut wird, um eine wesentliche seitliche Abstützung zu gewährleisten und einer seitlichen Rohrverformung entgegenzuwirken

4Fachgerecht ausgeführte Rohrbettung an der Grabensohle aus verdichtetem Sand oder feinem Kies, um eine durchgehende, gleichmäßige Unterstützung von unten zu gewährleisten und die korrekte Ausrichtung/Neigung beizubehalten

5Unberührter gewachsener Boden, der die geneigten Seitenwände des ausgehobenen Grabens bildet und als feste seitliche Begrenzung für die verdichteten baulichen Verfüllmaterialien dient

1. Die Montage des Kanals vollständig abschließen, die Abdichtung überprüfen und alle Hilfsmaterialien sowie Bauschutt aus dem Graben entfernen.
2. Abnahmeprotokolle für verdeckte Arbeiten erstellen und die schriftliche Genehmigung der Bauüberwachung für den Beginn der Wiederverfüllung einholen.
3. Abtrag und Lagerung des Oberbodens (Mutterboden) an speziell dafür vorgesehenen Stellen auf der Baustelle durchführen.
4. Bodenmieten (für bindigen oder nichtbindigen Boden) unter Überprüfung der Korngrößenverteilung und des Feuchtigkeitsgehalts vorbereiten.

Die Herstellung des Bodenkörpers im Graben beginnt mit der manuellen Verfüllung und Verdichtung der Zwickel. Die Zwickel werden auf beiden Seiten des Kanals gleichmäßig in Schichten von höchstens 0,15–0,25 m Dicke verfüllt. Das gleichzeitige Verfüllen auf beiden Seiten ist eine zwingende Voraussetzung, um eine seitliche Verschiebung des Bauwerks zu verhindern. Die anfängliche Schutzschicht über der Oberkante der Rohrleitung oder des Kanals muss beim manuellen Stampfen mindestens 0,2 m betragen. Im Winter wird diese Schicht für empfindliche Leitungen (Kunststoff, Keramik) auf 0,5 m erhöht.

Für Rohrleitungen aus Metall und Stahlbeton beträgt die Mindestdicke der Schutzschicht, die mit leichtem mechanisiertem Werkzeug verdichtet wird, 0,25 m, für solche aus Kunststoff 0,4 m. Wenn der Graben bestehende oder geplante Straßen kreuzt, erfolgt die Verfüllung auf der gesamten Tiefe ausschließlich mit Sand, der auf einen Verdichtungsgrad von D=0,98 verdichtet wird. Bei der Verlegung von Kabelstrecken wird auf der Grabensohle eine 0,1 m dicke Bettung aus gereinigtem Feinsand hergestellt, und das Kabel wird vor dem Einbau des Hauptbodens mit einer gleich starken Schicht (0,1 m) abgedeckt.

Die weitere Verfüllung des Grabens oberhalb der Schutzschicht wird mit Planierbaggern und Planierraupen durchgeführt. Das Aufschütten von Schichten folgender Dicke (für schwere Hydraulikhämmer und Vibrationswalzen) ist zulässig: für Sand — bis zu 0,7 m; für sandigen Lehm und Lehm — bis zu 0,6 m; für Ton — bis zu 0,5 m. Die Planierraupe trägt die Bodenmiete in Quer- und Schrägfahrten ab und befördert den Boden in aufeinanderfolgenden Abschnitten in den Graben, was die Länge der Fahrwege der beladenen Maschinen minimiert.

1Hydraulikbagger auf Raupen mit Tieflöffel, eingesetzt zur präzisen Einbringung der ersten schützenden Verfüllschicht unter Einhaltung eines sicheren Arbeitsabstands von mindestens 1000 mm zur Grabenkante

2Hauptverfüllbereich, der den oberen Grabenabschnitt darstellt, der nach Sicherung der Leitungszone mit ausgehobenem lokalen Boden oder Schüttgut verfüllt wird

3Schutzbereich der Leitung, der sowohl die darunter liegende Bettungsschicht als auch die anfängliche Schutzschicht umfasst, um die strukturelle Integrität der Versorgungsleitung zu gewährleisten

4Anfängliche Schutzschicht (typischerweise Sand oder ausgewählter Feinboden), die sorgfältig auf eine Mindestdicke von 300 mm über dem Rohrscheitel verdichtet wird, um Stoßschäden während der Hauptverfüllung zu vermeiden

5Rohrbettung (Sand oder gebrochener Kies) mit einer festgelegten Dicke von 160 mm oder 200 mm, die eine gleichmäßige Lastverteilung und durchgehende Unterstützung entlang der Sohle der Versorgungsleitung bietet

6Unterirdische Versorgungsleitung (z. B. Abwasser-, Wasser- oder Gasleitung), die mittig im ausgehobenen Graben auf dem vorbereiteten Bettungsfundament verlegt ist

7Bodenmiete aus ausgehobenem gewachsenem Boden oder angeliefertem Verfüllmaterial, die in sicherem Abstand zwischengelagert wird, um eine Überlastung und ein Einstürzen der Grabenwand zu verhindern

8Planierraupe mit Frontschild, eingesetzt für das massenhafte Abschieben und den effizienten Einbau des Hauptverfüllmaterials in den Graben in der Endphase

9Verdichtetes Hauptverfüllmaterial, das in aufeinanderfolgenden horizontalen Schichten im oberen Grabenbereich eingebracht wird, um das ursprüngliche Geländeniveau wiederherzustellen und spätere Setzungen zu verhindern

1. Eine lageweise (max. 0,25 m) Verfüllung der Zwickel auf beiden Seiten des Kanals mit einem Planierbagger oder von Hand durchführen.
2. Eine Schutzschicht aus Boden über der Abdeckung des Kanals (0,2–0,5 m je nach Rohrart und Jahreszeit) ohne Einsatz schwerer Technik aufschütten.
3. Mit der lageweisen Verfüllung des oberen Grabenbereichs mittels Planierraupe beginnen, wobei der Boden in Schichten von 0,5–0,7 m (je nach Bodenart) verteilt wird.

Die Bodenverdichtung muss bei optimalem Feuchtigkeitsgehalt erfolgen: Für bindige Böden beträgt die Toleranz ±10 %, für nichtbindige ±20 % der optimalen Feuchtigkeit nach Proctor. Unter beengten Platzverhältnissen und in den Zwickeln werden Elektro-Stampfer (Leistung ca. 50 m²/h) oder reversierbare Rüttelplatten (Leistung bis 750 m²/h) eingesetzt. Bei Arbeiten mit Stampfgeräten beginnt die Verdichtung an der Kanalwand und wird in Richtung der Grabenböschung fortgesetzt. Jeder nachfolgende Durchgang der Verdichtungsmaschine muss die Spur des vorherigen Durchgangs um mindestens 0,1–0,2 m überlappen.

Für die lageweise Verdichtung von nichtbindigen Böden wird der Einsatz von Vibrations- und Rüttelstampfmethoden empfohlen. Wenig bindige und bindige Böden erfordern statisches Walzen, Schlagstampfen oder kombinierte Methoden. Bei einer Schichtdicke von 20–25 cm werden leichte Elektro-Stampfer eingesetzt, während für Schichten von 40–75 cm schwere Rüttelplatten und an Baggern montierte Hydraulik-Stampfer verwendet werden. Die oberen Schichten (bis zu einer Tiefe von 1,0–1,2 m unter der Geländeoberkante) werden mit selbstfahrenden Vibrations-Bodenwalzen mit einem Gewicht von 6–15 Tonnen verdichtet.

Bei der Durchführung von Arbeiten bei Minusgraden (im Winter) ist die Verdichtung von gefrorenem Boden verboten. Aufgetauter Boden muss bis zu einem Verdichtungsgrad von D=0,98 verdichtet werden, bevor er gefriert. Die Zeit bis zum Beginn des Gefrierens hängt von der Umgebungstemperatur ab: Bei mäßigem Frost beträgt sie 90–120 Minuten, bei starkem Frost sinkt sie auf 20–30 Minuten. Dies erfordert eine hohe Arbeitsintensität und die sofortige Verdichtung jeder aufgeschütteten Schicht.

1Gewachsener Boden/Erdreich — Zeigt den unberührten Boden an, in den der Graben ausgehoben wird

2Erste Verfüllschicht — Ausgewähltes Aushubmaterial oder Sand, das über der Leitungszone platziert wird und eine Schutzabdeckung vor der endgültigen Grabenverfüllung bietet

3Rohrbettungs- und Umhüllungsmaterial — Typischerweise Sand oder feines körniges Material, das zur Unterstützung und zum Schutz der Rohre verwendet wird, um eine gleichmäßige Lastverteilung zu gewährleisten und Schäden zu vermeiden

4Versorgungsrohre/Leitungen — Hauptrohre, die in bestimmten Ebenen und horizontalen Abständen (z. B. 110 mm, 130 mm) im Graben angeordnet sind

5Sekundäre Versorgungsleitungen — Rohre oder Kabel mit kleinerem Durchmesser, die neben den Hauptleitungen im selben Graben verlegt sind

6Oberer Grabenverfüllbereich (Zone I) — Die oberste Schicht des Verfüllmaterials, oft verdichteter gewachsener Boden, zur Wiederherstellung des Bodenniveaus

7Mittlere Schutzschicht (Zone II) — Eine ausgeprägte Schicht, die möglicherweise auf eine bestimmte Bodenart, Trassenwarnband oder eine über der Leitungszone verlegte Schutzplatte hinweist

8Installationsbereich für Versorgungsleitungen (Zone III) — Der unterste Grabenabschnitt, der für die Rohrverlegung vorgesehen ist, einschließlich spezieller Bettung und tieferer Teilgräben für bestimmte Leitungen

1. Die Feuchtigkeit des Verfüllbodens überprüfen; falls erforderlich, eine Befeuchtung oder Trocknung auf die optimalen Werte vornehmen.
2. Den Boden in den Zwickeln mit manuellen Elektro-Stampfern (in Schichten von 15–25 cm) verdichten, wobei man sich vom Kanal zu den Grabenwänden bewegt.
3. Die Hauptschichten mit schweren Rüttelplatten oder Bodenwalzen (in Schichten von 40–75 cm) mit einer Spurüberlappung von 0,1–0,2 m verdichten.
4. Unter winterlichen Bedingungen den Boden in kurzen Abschnitten aufschütten und innerhalb von 30 bis 120 Minuten verdichten, um ein Gefrieren zu vermeiden.

Die Qualitätskontrolle der Erdarbeiten erfolgt kontinuierlich und umfasst die Überprüfung der Korngrößenverteilung des Bodens, seines Feuchtigkeitsgehalts und der erreichten Dichte. Der Verdichtungsgrad des Bodens wird durch Probenahme (mittels Stechzylinder-Methode oder Rammsondierung) und den Vergleich der Trockendichte des Bodens mit der maximalen Standard-Proctordichte kontrolliert. Die minimal zulässige Trockendichte beträgt: für Feinsande — 1,7 t/m³, für sandige Lehme — 1,65 t/m³, für Lehme — 1,6 t/m³, für Tone — 1,5 t/m³.

Die Überprüfung der Dichte erfolgt in Kontrollschurfen, die entlang der Grabenachse in einem Abstand von höchstens 50 m angelegt werden. Die Probenentnahme erfolgt in festgelegten Tiefen: 0,3 m, 0,5 m, 0,9 m, 1,2 m und 1,5 m von der Oberfläche jeder geprüften Schicht. Für Grabenabschnitte, die die Fahrbahn von Autostraßen kreuzen, muss der Verdichtungsgrad (D) strikt über die gesamte Tiefe mindestens 0,98 betragen. In Bereichen außerhalb von Verkehrslasten ist ein D=0,95 zulässig.

An den Kreuzungspunkten des Grabens mit bestehenden, senkrecht verlaufenden Leitungen (Kabel, Rohre) wird, sofern das Projekt keine Schutzrohre vorsieht, ein Sandbett hergestellt. Der Sand wird bis zur halben Höhe des Durchmessers des kreuzenden Rohres und 0,5 m nach jeder Seite von dessen Achse verlegt, wobei die Neigung der Sandböschung 1:1 beträgt. Die Qualität der Verdichtung an diesen Knotenpunkten wird mit 100%iger Abdeckung geprüft, woraufhin unter Beteiligung der Bauüberwachung ein Abnahmeprotokoll für verdeckte Arbeiten erstellt wird.

1Mechanische Aushub- oder Bohrausrüstung, die aktiv Material abträgt und Schutt in den zentralen Schacht leitet

2Zentraler vertikaler Schacht oder Kanal, der wahrscheinlich für den Materialtransport, die Entwässerung oder als strukturelle Unterstützung während des Aushubs verwendet wird

3Schicht oder Stufe I des geschichteten geologischen oder strukturellen Profils, die den obersten Abschnitt der detaillierten Abfolge darstellt

4Schicht oder Stufe II des geschichteten geologischen oder strukturellen Profils, unterhalb von Schicht I gelegen

5Schicht oder Stufe III des geschichteten geologischen oder strukturellen Profils, die den mittleren Abschnitt der detaillierten Abfolge darstellt

6Schicht oder Stufe IV des geschichteten geologischen oder strukturellen Profils, oberhalb der untersten detaillierten Schicht gelegen

7Schicht oder Stufe V des geschichteten geologischen oder strukturellen Profils, die den untersten Abschnitt der detaillierten Abfolge darstellt

8Darunter liegendes Trägermaterial oder strukturelle Schicht unterhalb der detaillierten Schichtfolge (I-V)

1. Bodenproben aus der Miete entnehmen, um die Korngrößenverteilung und die Plastizitätszahl im Labor zu bestätigen.
2. Nach der Verdichtung der Schicht Kontrollschurfe anlegen (1 Schurf alle 50 m Grabenlänge).
3. Messungen der Trockendichte in Tiefen von 0,3, 0,5, 0,9, 1,2 und 1,5 m durchführen.
4. Bei Erreichen von D=0,98 (unter Straßen) oder D=0,95 (Rasenflächen) das Abnahmeprotokoll für verdeckte Arbeiten ausstellen.

Zur Durchführung mechanisierter Erdarbeiten und zur Bedienung von Elektrowerkzeugen ist nur zertifiziertes Personal über 18 Jahren zugelassen, das eine Arbeitsschutzunterweisung erhalten hat und über die Qualifikationsgruppe II für elektrische Sicherheit verfügt. Die gesamte eingesetzte Technik muss regelmäßig einer technischen Prüfung unterzogen werden. Beim Entladen von angeliefertem Boden dürfen sich Kipper dem Grabenrand nicht näher als 1,0 Meter nähern. Der Aufenthalt von Personen im Wirkungsbereich des Baggerauslegers oder des Planierschilds ist strengstens verboten.

Das Hinabsteigen der Arbeiter in die Baugrube und ihr Aufstieg dürfen ausschließlich über vorschriftsmäßige Leitern erfolgen, die außerhalb der Gefahrenbereiche der Maschinen aufgestellt sind. Bei einer einseitigen Verfüllung der Zwickel neben Stützmauern oder frisch gemauerten Fundamenten dürfen die Arbeiten erst nach Bestätigung der Stabilität der Konstruktion gegen seitlichen Erddruck begonnen werden. Der Zustand der Grabenböschungen ist ständig zu überwachen; bei Entdeckung von Längsrissen sind die Arbeiten sofort einzustellen, bis die Wände gesichert sind.

Unter ökologischen Gesichtspunkten ist der Einsatz von Maschinen, die die zulässigen Emissions- oder Lärmgrenzwerte in städtischen Gebieten überschreiten, nicht gestattet. Der vor Beginn der Arbeiten abgetragene fruchtbare Mutterboden wird für die spätere Rekultivierung separat gelagert. Nach Abschluss der Verdichtungsarbeiten ist das Gelände zu planieren und zu begrünen. Empfohlen wird die Aussaat von Rasengräsern (Wiesenrispe, Rotschwingel) oder die Pflanzung von Bäumen mit dichter Krone, wobei die Schutzabstände zu unterirdischen Leitungen zu beachten sind.

1Selbstfahrendes Fugenvergussgerät, mobiles Gerät zur Einbringung von heißen oder kalten Vergussmassen in vorbereitete Fahrbahnfugen

2Querliegende Raum- oder Scheinfuge in der Betondeckenkonstruktion, die versiegelt werden muss, um das Eindringen von Wasser zu verhindern

3Materialversorgungs-Lkw oder Dumper, der Vergussmassen oder Zuschlagstoffe zur Baustelle transportiert und sich entlang des Versorgungsweges bewegt

4Zentrale Flugplatz-Betondeckenplatte (6520 mm Breite), die die primäre lastabtragende Fläche bildet

5Längsarbeitsfuge zwischen den Betondeckenplatten, die kontinuierlich versiegelt wird, um die Integrität der Fahrbahn zu erhalten

6Lagerbestand an Baumaterial (z. B. Sand oder Zuschlagstoff zur Fugenpräparation), der vorübergehend entlang des Versorgungsweges platziert ist

1. Absperrungen gemäß den Vorschriften rund um den Graben errichten, Warnschilder aufstellen und eine Nachtbeleuchtung sicherstellen.
2. Signalpfähle in einem Abstand von 1 Meter zum Grabenrand aufstellen, um den Anfahrtsbereich der Kipper zu begrenzen.
3. Eine gezielte Unterweisung der Brigade bei Arbeiten im Bereich der Kreuzung mit Gasleitungen oder spannungsführenden Kabeln durchführen.
4. Nach Abschluss des Bauzyklus den Mutterboden wiederherstellen und eine Nassansaat (Hydroseeding) von Rasengräsern durchführen.

Um einen kontinuierlichen technologischen Ablauf zu gewährleisten, wird die Arbeit durch komplexe Brigaden organisiert. Für die Verfüllung und Verdichtung von nichtbindigem Boden (Bodenklasse I) wird eine Brigade von 8 Personen gebildet: ein Baggerführer (Qualifikationsstufe 6), ein Baggerführer-Assistent (Stufe 5), ein Planierraupenführer (Stufe 5) und fünf Erdarbeiter/Bediener von Handwerkzeugen (Stufen 1-3). Bei Arbeiten mit dichterem bindigen Boden (Bodenklasse II) wird die Anzahl der Erdarbeiter erhöht, sodass die Gesamtstärke der Brigade 9 Personen beträgt.

Die Lieferung des Bodens für die Wiederverfüllung erfolgt durch Kipper mit einer Nutzlast von 4,5 bis 10 Tonnen. Die Flächenleistung von manuellen Elektro-Stampfern (Vibrationsstampfern) beträgt ca. 50 m²/h, während schwere reversierbare Rüttelplatten bis zu 750 m²/h bei einer Schichtdicke von bis zu 60 cm verdichten können. Im Bauzeitenplan müssen technologische Pausen für das Umsetzen der Ausrüstung und die geodätische Kontrolle jeder Schicht berücksichtigt werden.

Der Verbrauch von Kraft- und Schmierstoffen wird pro Betriebsstunde der Maschinen normiert. Für den hydraulischen Planierbagger und die Planierraupe wird der Verbrauch von Dieselkraftstoff sowie Motor-, Hydraulik- und Getriebeöl berücksichtigt. Der genaue Bedarf an Maschinen wird im Bauablaufplan auf Grundlage der Verfüllvolumina, der logistischen Transportentfernung für die Bodenanlieferung und der vorgegebenen Fristen für die Inbetriebnahme des Leitungsnetzes ermittelt.

1Bagger, raupengetriebene Erdbaumaschine, die für den Grabenaushub und die anschließende Wiederverfüllung um den Betonkanal verwendet wird, abgebildet in aktiver und alternativer, gestrichelter Position

5Sand oder körniges Verfüllmaterial, das im Graben um den rechteckigen Betonkanal bis zu einer festgelegten Höhe verdichtet wird und strukturelle Unterstützung sowie Lastverteilung bietet

1. Einteilung der Erdarbeitergruppen für das gleichzeitige, symmetrische manuelle Verfüllen der Zwickel auf dem 50-m-Arbeitsabschnitt.
2. Die Anlieferung der Kipper mit Boden mit dem Arbeitszyklus des Planierbaggers synchronisieren, um Standzeiten zu vermeiden.
3. Eine rechtzeitige Rotation der Bediener von Rüttelplatten und Elektro-Stampfern sicherstellen, um die Normen für die Einwirkung lokaler Vibrationen einzuhalten.