Megacities
In Europa sieht man die Thematik der Megacities dieser Welt recht gelassen und vor allem als ein fernes, überwiegend asiatisches Problem an. Ungezügeltes urbanes Wachstum kennt man in Mitteleuropa wenig und die Probleme der Megacities muten einem befremdlich an. Megacities sind städtische Ballungsräume mit mehr als 5 Mio. Einwohner.
Abb. 1
Die erste Megacity der Welt war sicherlich London. Dort hat man die Probleme heutiger, neuer Megacities schon vor beinahe 200 Jahren erlebt. Dabei hat Europa auch Boomtowns mit enormen Wachstumsproblemen, z.B. Moskau, Istanbul, Athen oder Madrid. Die Städte Athen und Istanbul haben in den letzten 20 Jahren ihre Einwohnerzahl sogar verdoppelt. Der unterirdische Leitungsbau erlebt in diesen Städten eine Dynamik wie nie zuvor, weil die offene Bauweise in den meisten Fällen wegen des Verkehrs kaum noch möglich ist.
Abb. 3 + 7
Am schnellsten und heftigsten verlaufen jedoch die Verstädterungsprobleme in Asien, Südamerika und Afrika. Viele chinesische und indische Städte wurden erst vor wenigen Jahren Megacities. Weitere Städte in diesen Staaten werden bis 2020 hinzukommen. Da diese Megacities Wirtschaftszentren mit enormer Wirtschaftskraft darstellen, sind wir in Mitteleuropa mehr oder weniger auch betroffen. Es ist gut zu wissen, wo diese Megacities liegen oder entstehen werden, wie sie ihre oberirdischen und vor allem ihre unterirdischen Infrastrukturprobleme lösen.
Welche Leitungen liegen im Untergrund?
Nicht alle Leitungen in den Megacities liegen im Untergrund. In vielen Ländern, von Südosteuropa über Mittel- und Ostasien, sind Strom- und Telefonleitungen kein unterirdisches Netzthema. In fast allen asiatischen Städten verlaufen die Leitungen oberirdisch, was zu einer hohen Belegung von Strom- bzw. Telekommasten führt.
Selbst in einem High-Tech-Industrieland wie Japan ist das so und die Masten stehen zudem oft dicht vor Gebäudefassaden. Hier wird man Stromleitungen jedoch künftig vermehrt unter die Erde legen, schon um bei Erdbeben die Gefährdungen zu reduzieren.
Die unterirdische Leitungsverlegung in allen großen Städten ist ein erhebliches Problem, ebenso der Umgang mit alten oder nicht mehr benötigten Leitungsnetzen.
Die Folge dieses Problems sind neue Wege und beachtenswerte Lösungsansätze.
Abb.4 +5
Was sich in Megacities alles im Untergrund befindet, zeigen oft ungewollte und seltene Ereignisse, wie z.B. Leitungsbrüche, Einstürze oder Vortriebs- und Verlegeunfälle.
In Millionenstädten wie New York liegen auch nicht mehr benötigte Leitungen im Untergrund, eine Sortierung nach aktiven und inaktiven Leitungen muss vorgenommen werden.
In anderen Megacities gibt es auch Leitungsnetze, die selten und sehr spezifisch sind, z.B. Rohrpostleitungen (Paris mit seiner „Diligence“ verfügt über ein immens großes Rohrpostnetz zwischen den Postämtern), eigene Energieversorgungskabel und –netze für die Untergrundbahnen, eigene Kommunikations- und Steuernetze für wichtige Versorgungsleitungen, eigene Kommunikationsnetze für staatliche Dienste (Behördennetze) oder eigene Versorgungstunnel zur Einrichtungen von übergeordneter Bedeutung.
Abb. 2
Große Hohlraumbauten im Untergrund
In Megacities müssen jedoch Leitungen auf große Hohlraumbauten im Untergrund besonders Rücksicht nehmen und sich um diese herum orientieren. Solche Hohlraumbauten sind zum Teil sehr alt (mittelalterliche Verteidigungsgänge, unterirdisch verbundene, mehrstöckige Keller, Speicher und Katakomben, z.B. in Nürnberg, Köln, Wien oder Rom; unterirdische Steinbruchanlagen, z.B. in Paris oder Neapel; alte Entwässerungsanlagen und unterirdische Transportkanäle, z.B. in Karlsruhe; alte Wasserversorgungsstollen, z.B. in Freiburg und alte Bergwerksstollen direkt unter der Stadt, z.B. in Freiberg, Zeitz, Clausthal, Goslar) gehören zum Gefüge und zum Wesen dieser Städte.
Andere Städte, die vor über 150 Jahren ein schnelles Bevölkerungswachstum erlebten, begannen früh mit dem Bau unterirdischer Transportsysteme (U-Bahnen). So sind die Untergrundbahnen von London, Berlin und Paris schon über 100 Jahre alt. Dieser U-Bahn-Bau machte Umplanungen und Neuverlegungen der tiefen Leitungsnetze (insbesondere des Abwassers) erforderlich. Die großen Hohlraumstrukturen unter den Metropolen bekamen oft Vorrang vor den kleineren Durchmessern. Manchmal wurden U-Bahnstrecken nicht aufgefahren, wo aufwändig in neue Kanalisationen investiert wurde. Die Trassen bestimmter U-Bahnstrecken, z.B. in Berlin, erklären sich daraus. Unter den Straßen ist es so, wie in der Schifffahrt oder Luftfahrt. Große Objekte haben Vorfahrt vor kleineren Objekten; denn Untergrund-Hohlräume sind komplex, haben zahlreiche Zugänge,
Versorgungsstrecken, Lüftungsbauwerke und Rettungsgänge.
Neben den großräumigen unterirdischen Verkehrsbauwerken entstehen auch immer unterirdische Verbindungspassagen und Shoppingzonen. Vor allem nordische Städte wie Helsinki, Stockholm, kanadische und russische Großstädte weisen solche unterirdischen Fußgängerzonen auf, die auch im Winter ein angenehmes Einkaufen ermöglichen. Im Finnland sind zudem auch Hallenbäder und Sportstätten unterirdisch „aus dem Fels gehauen“ und stellen eine Lebensebene unter der Erdoberfläche dar.
Fernwasser für die Megacities
Ohne Wasser kein Leben und ohne sauberes und frisches Wasser keine hohe Bevölkerungsdichte. Wasserleitungen gehören zu den ältesten Leitungssystemen. Die Megacity Rom hatte schon vor 2000 Jahren eine Fernwasserversorgung mit langen Aquädukten, die die erste Millionenstadt der Welt mit frischem Wasser versorgte. Noch heute sind lange Bauwerksreste dieser Wasserleitungen zu bewundern. Aber auch das römische Köln (Colonia) bekam Fernwasser aus der Eifel (80 km lange Wasserleitung, Leitungsstollen und Aquädukte).
Sehr viele Megacities besitzen mit Ihren Fernwasserversorgungssystemen Trinkwassertalsperren im Hinterland, die bis zu 200 km vom Abnehmergebiet entfernt sein können. Das Trinkwasser, meist von Talsperren gespeist, wird über Großrohre und Stollensysteme (Auffahrung mit Mikrotunnel- und Tunnelvortriebsmaschinen) in die Ballungszentren transportiert und verteilt. Das Trinkwasser unterliegt ständiger Kontrollen, auch die Fernleitungen unterliegen einer permanenten Überwachung. In erdbebengefährdeten Gebieten kommen noch Fernwarnsysteme hinzu. In Japan wurden die Dämme der Talsperren in den letzten Jahren erheblich verstärkt. Dammbrüche sollen dadurch auch bei starken Beben ausgeschlossen werden.
Nur sehr wenige Großstädte, wie Berlin oder Hamburg, gewinnen im Stadtgebiet Grundwasser. Städte wie Shanghai, London, Houston, Los Angeles, Sao Paulo, Istanbul, und fast alle anderen Megacities verfügen über mächtige Trinkwassersperren im Hinterland. Fortwährend kommen weitere hinzu.
Manche Megacities wachsen so schnell, dass die Trinkwasserversorgung in neuen Stadtvierteln, die zudem oft ein ungeordnetes Wachstum aufweisen, noch gar nicht aufgebaut werden kann. Das Trinkwasser wird daher mit Tankwagen an die Bevölkerung verteilt. Der Bau neuer Trinkwassernetze bedarf einiger Jahre. Bis dahin entstehen aber schon die nächsten Stadtviertel ohne Leitungsnetze.
Nachträgliche Neuverlegung von Leitungsnetzungen
Mit dem HDD-Verfahren lassen sich in schon bebauten, aber leitungsmäßig unerschlossenen neuen Stadtvierteln nachträglich in kaum verkehrsstörender Weise komplett neue Leitungsnetze installieren. Grundodrill HDD-Bohranlagen der 150 bis 250 kN-Klasse mit Bohrreichweiten von 200 m bis 400 m sind ideal für den Netzbau, während Grundopit-Bohranlagen das gesamte Spektrum an Hausanschlüssen
bis 60 m Länge abdecken können.
Abb. 8 + 9 + 10
Nachträgliche Erneuerung von Leitungsnetzen
Die Trinkwassernetze bedürfen der ständigen Erneuerung. Alte Megacities, wie London, haben Wasserverluste durch alte Leitungen, die mit hohem Aufwand durch Neue ersetzt werden müssen. Neue Megacities haben Probleme mit den zu kleinen Leitungen, die entsprechend dem Bevölkerungswachstum, durch größere Leitungen ausgetauscht werden müssen. Grabenlose Leitungserneuerung ist ständig und gut gefragt.
Eine der häufigsten Formen der Leitungserneuerung ist der Einsatz mit Grundoburst-Geräten, wobei die überalterten Leitungen durch einen Rollenmesser aufgeschnitten und in der gleichen Lage neue Rohre gleicher oder größerer Dimension eingezogen werden. Auf diese Weise werden in alten oder sehr schnell gewachsenen neuen Megacities zu klein gewordene Leitungen erneuert.
Abb.11
Abwassersysteme enormen Ausmaßes
Auch Abwassersammler waren in römischen Großstädten schon üblich und sind z.B. in Rom noch erkennbar. London hat aufgrund von Epidemien während des schnellen Bevölkerungswachstums zu großen Maßnahmen gegriffen und vor über 150 Jahren enorme Abwassersammler gebaut, die das Abwasser unterhalb der Stadt dann der Themse zuführen sollte. Diese Maßnahme war wegweisend für andere Großstädte und Londoner Abwasserleitungsexperten haben in vielen anderen europäischen Großstädten übergeordnete Kanalisationssysteme entworfen, so z.B. in Hamburg.
Erstaunlich ist auch, dass schon im 19. Jh. für die tiefliegenden Abwassersammler in London und New York Stützkonstruktionen mit mehreren Arbeitsebenen und Vorläufer von Vortriebsmaschinen entwickelt wurden. Bis heute sind die großen und tiefen Abwassersammler von London, Paris und New York die Vorbilder für die Abwassersammler in anderen Megacities. Im Nordwesten von Paris liegen die Hauptsammler z.T. über 100 Meter unter der Erde. Sie unterfahren alle anderen unterirdischen Hohlräume, auch die unterirdischen Steinbrüche von Paris.
In vielen Megacities sind Regenwassersammler und Kanal getrennt. Die aufzubereitenden Abwassermengen in den Kläranlagen reduzieren sich hierdurch.
Die meisten Abwassersammler werden heute in den Megacities mit Mikrotunnel- und Tunnelbohrmaschinen aufgefahren. Oft bekommen diese Sammler, nach Pariser Vorbild, die tiefste unterirdische Infrastrukturebene zugeteilt.
Um die Abwasserkapazitäten aufzunehmen, werden in wachsenden Megacities nahezu permanent neue Abwassersammler, in neuen Trassen, wenn möglich tiefer und mit größerem Querschnitt, aufgefahren, an denen untergeordnete Systeme angeschlossen werden.
Kleinere und oberflächennahe Leitungssysteme
Sehr viele Leitungen und Kabel mit kleinerem Querschnitt liegen aber auch in geringer Tiefe unter der Oberfläche. Erdgasleitungen, Fern- und Nahwärmesystem, Strom (wenn als Erdkabel), Glasfaserkabel, Telekommunikationsleitungen, oft mehrerer Anbieter und mit unterschiedlichen Leitungsmedien, Steuer- und Signalkabel für die Verkehrsanlagen und Verkehrsüberwachung, Straßenrandentwässerung und Spülungsleitungen (Reinigung).
Abb. 6
Die Dichte dieser oberflächennahen Leitungen ist enorm. In beinahe jeder Metropol-Region sind die Anordnung, Tiefenlage und der Abstand dieser Leitungen sehr unterschiedlich und unterliegen örtlichen klimatischen (Frost oder kein Frost), historischen, wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen. Die „Vermehrung“ gerade dieser Leitungen, z.B. für Belange der Telekommunikation, ist enorm.
Um beim Einbau zusätzlicher Leitungen Verletzungen oder Durchtrennungen bestehender Leitungen zu vermeiden, werden in vielen Metropolen streifenförmige Belegungsräume zugeteilt, die im Normalfall nicht überschritten werden dürfen. In etlichen Städten kommt noch eine definierte Tiefenbegrenzung hinzu, so dass die Leitungsnetze mit tieferen und größeren Leitungen keine Berührung bekommen sollen. In Städten mit engen Straßen im Zentrum sind die unterirdischen Raumnutzungsverhältnisse äußerst knapp. Mehrstöckige Belegungen mit Seiten- und Tiefenbegrenzungen werden zugeteilt. Insbesondere in japanischen Metropolräumen werden diese dreidimensionalen unterirdischen Nutzungsraum-Zuteilungen streng gehandhabt und viele andere asiatische Millionenstädte folgen
dem japanischen Muster. Ohne diese 2-dimensionalen (streifenförmigen) oder 3-dimensionalen Raumeinteilungen herrscht oft ein heilloses Chaos in der unterirdischen Infrastruktur. Mit aufwändigen Handschachtungen müssen dann Wege für neue Leitungen gesucht werden, dennoch ergeben sich viele Leitungsschäden. Der Zeit- und Kostenaufwand für die Leitungsverlegungen ist immens. Viele Megacities haben daher neue Wege und neue Ordnungssysteme entwickelt, in denen wiederum kollisionsfrei nachträglich grabenlos, z.B. mit steuerbaren Bohrgeräten, weitere Leitungen installiert werden können.
Unterirdische Belegungsräume
Aufgrund der zu dichten und zu unübersichtlichen Leitungsbelegung an der Oberfläche haben manche wirtschaftsstarke oder ordnungsliebende Megacities unterirdische Leitungsgänge entwickelt, in denen zugeteilte Belegungsräume für definierte Medien gelten. Solche Leitungsgänge gibt es althergebracht im Stollenprofil oder als Neuauffahrung im Rundtunnelprofil (siehe Bespiel oben).
Diese zwar sehr teuren Leitungsgänge haben den enormen Vorteil, dass entsprechend einem zusätzlichen oder verändertem Bedarf Leitungen eingehängt oder umgehängt werden können. Ihre Verbreitung und auch ihre Dimensionen werden daher weiter zunehmen.
In Megacities, in denen keine Leitungsgänge, Leitungssammelsysteme oder Leerrohrsysteme für künftige Belegungen üblich sind oder aufgrund eines sehr geschichtsträchtigen Untergrundes keine solchen Systeme installierbar sind, werden häufig zumindest unterirdische streifenförmige oder rechteck-profilartige Raumeinteilungen vorgenommen. Für diese Raumeinteilungen gibt es unterschiedliche Varianten:
a) das Vorrangprinzip großer Hohlraumstrukturen. Kleinere Systeme müssen diese umgehen, sich ihnen begleitend oder versetzt seitlich nachordnen (Beispiele: Paris, London, Wien, u.a.)
b) das Belegungsebenen-Prinzip. Es werden unterirdische „Levels“ zugeteilt, in denen definierte und hierfür bewilligte Leitungen verlaufen dürfen (Beispiele: New York, Chicago, andere nord- und südamerikanische Städte)
c) das Leitungsgang- oder Leitungssammelprinzip
d) das genaue unterirdische 3-dimensionale Raumzuordnungsprinzip (Beispiele: Kernzonen von Tokyo, Osaka, u.a.)
e) das Verlege-Abfolge-Prinzip. Die ältesten Leitungssysteme hatten „freie“ Auswahl, nachfolgende Leitungen müssen sich nachordnen. Die jüngsten Systeme müssen den verbliebenen Platz nutzen.
Die unterirdische Raumbelegung wird in allen Megacities dichter, auch in den „alten Megacities“ ohne großen Bevölkerungszuwachs. Dies wird dazu führen, dass unterirdische Raumbelegungen immer weiter durchgeplant werden müssen und dass unterirdische Raumzuordnungssysteme immer mehr Verbreitung finden werden.
Literatur:
Informationsschrift der Fa. Tracto-Technik GmbH & Co KG: Trenchless Pipe Installation in busy congested areas (2010)
BAYER, H.-J. (2011): Unterirdische Leitungsbelegungsräume in den Megacities der Welt. – IRO Band 35: Rohrleitungen – was wird sein in den nächsten 25 Jahren? S. 31 – 45. Vulkan-Verlag Essen.
NIEDERSTE-HOLLENBERG, J. (2011): Infrastruktursysteme in urbanen Räumen – Risiken und Perspektiven.- IRO Band 35: Rohrleitungen – was wird sein in den nächsten 25 Jahren? S. 18 – 26. Vulkan-Verlag Essen.
In Europa sieht man die Thematik der Megacities dieser Welt recht gelassen und vor allem als ein fernes, überwiegend asiatisches Problem an. Ungezügeltes urbanes Wachstum kennt man in Mitteleuropa wenig und die Probleme der Megacities muten einem befremdlich an. Megacities sind städtische Ballungsräume mit mehr als 5 Mio. Einwohner.
Abb. 1
Die erste Megacity der Welt war sicherlich London. Dort hat man die Probleme heutiger, neuer Megacities schon vor beinahe 200 Jahren erlebt. Dabei hat Europa auch Boomtowns mit enormen Wachstumsproblemen, z.B. Moskau, Istanbul, Athen oder Madrid. Die Städte Athen und Istanbul haben in den letzten 20 Jahren ihre Einwohnerzahl sogar verdoppelt. Der unterirdische Leitungsbau erlebt in diesen Städten eine Dynamik wie nie zuvor, weil die offene Bauweise in den meisten Fällen wegen des Verkehrs kaum noch möglich ist.
Abb. 3 + 7
Am schnellsten und heftigsten verlaufen jedoch die Verstädterungsprobleme in Asien, Südamerika und Afrika. Viele chinesische und indische Städte wurden erst vor wenigen Jahren Megacities. Weitere Städte in diesen Staaten werden bis 2020 hinzukommen. Da diese Megacities Wirtschaftszentren mit enormer Wirtschaftskraft darstellen, sind wir in Mitteleuropa mehr oder weniger auch betroffen. Es ist gut zu wissen, wo diese Megacities liegen oder entstehen werden, wie sie ihre oberirdischen und vor allem ihre unterirdischen Infrastrukturprobleme lösen.
Welche Leitungen liegen im Untergrund?
Nicht alle Leitungen in den Megacities liegen im Untergrund. In vielen Ländern, von Südosteuropa über Mittel- und Ostasien, sind Strom- und Telefonleitungen kein unterirdisches Netzthema. In fast allen asiatischen Städten verlaufen die Leitungen oberirdisch, was zu einer hohen Belegung von Strom- bzw. Telekommasten führt.
Selbst in einem High-Tech-Industrieland wie Japan ist das so und die Masten stehen zudem oft dicht vor Gebäudefassaden. Hier wird man Stromleitungen jedoch künftig vermehrt unter die Erde legen, schon um bei Erdbeben die Gefährdungen zu reduzieren.
Die unterirdische Leitungsverlegung in allen großen Städten ist ein erhebliches Problem, ebenso der Umgang mit alten oder nicht mehr benötigten Leitungsnetzen.
Die Folge dieses Problems sind neue Wege und beachtenswerte Lösungsansätze.
Abb.4 +5
Was sich in Megacities alles im Untergrund befindet, zeigen oft ungewollte und seltene Ereignisse, wie z.B. Leitungsbrüche, Einstürze oder Vortriebs- und Verlegeunfälle.
In Millionenstädten wie New York liegen auch nicht mehr benötigte Leitungen im Untergrund, eine Sortierung nach aktiven und inaktiven Leitungen muss vorgenommen werden.
In anderen Megacities gibt es auch Leitungsnetze, die selten und sehr spezifisch sind, z.B. Rohrpostleitungen (Paris mit seiner „Diligence“ verfügt über ein immens großes Rohrpostnetz zwischen den Postämtern), eigene Energieversorgungskabel und –netze für die Untergrundbahnen, eigene Kommunikations- und Steuernetze für wichtige Versorgungsleitungen, eigene Kommunikationsnetze für staatliche Dienste (Behördennetze) oder eigene Versorgungstunnel zur Einrichtungen von übergeordneter Bedeutung.
Abb. 2
Große Hohlraumbauten im Untergrund
In Megacities müssen jedoch Leitungen auf große Hohlraumbauten im Untergrund besonders Rücksicht nehmen und sich um diese herum orientieren. Solche Hohlraumbauten sind zum Teil sehr alt (mittelalterliche Verteidigungsgänge, unterirdisch verbundene, mehrstöckige Keller, Speicher und Katakomben, z.B. in Nürnberg, Köln, Wien oder Rom; unterirdische Steinbruchanlagen, z.B. in Paris oder Neapel; alte Entwässerungsanlagen und unterirdische Transportkanäle, z.B. in Karlsruhe; alte Wasserversorgungsstollen, z.B. in Freiburg und alte Bergwerksstollen direkt unter der Stadt, z.B. in Freiberg, Zeitz, Clausthal, Goslar) gehören zum Gefüge und zum Wesen dieser Städte.
Andere Städte, die vor über 150 Jahren ein schnelles Bevölkerungswachstum erlebten, begannen früh mit dem Bau unterirdischer Transportsysteme (U-Bahnen). So sind die Untergrundbahnen von London, Berlin und Paris schon über 100 Jahre alt. Dieser U-Bahn-Bau machte Umplanungen und Neuverlegungen der tiefen Leitungsnetze (insbesondere des Abwassers) erforderlich. Die großen Hohlraumstrukturen unter den Metropolen bekamen oft Vorrang vor den kleineren Durchmessern. Manchmal wurden U-Bahnstrecken nicht aufgefahren, wo aufwändig in neue Kanalisationen investiert wurde. Die Trassen bestimmter U-Bahnstrecken, z.B. in Berlin, erklären sich daraus. Unter den Straßen ist es so, wie in der Schifffahrt oder Luftfahrt. Große Objekte haben Vorfahrt vor kleineren Objekten; denn Untergrund-Hohlräume sind komplex, haben zahlreiche Zugänge,
Versorgungsstrecken, Lüftungsbauwerke und Rettungsgänge.
Neben den großräumigen unterirdischen Verkehrsbauwerken entstehen auch immer unterirdische Verbindungspassagen und Shoppingzonen. Vor allem nordische Städte wie Helsinki, Stockholm, kanadische und russische Großstädte weisen solche unterirdischen Fußgängerzonen auf, die auch im Winter ein angenehmes Einkaufen ermöglichen. Im Finnland sind zudem auch Hallenbäder und Sportstätten unterirdisch „aus dem Fels gehauen“ und stellen eine Lebensebene unter der Erdoberfläche dar.
Fernwasser für die Megacities
Ohne Wasser kein Leben und ohne sauberes und frisches Wasser keine hohe Bevölkerungsdichte. Wasserleitungen gehören zu den ältesten Leitungssystemen. Die Megacity Rom hatte schon vor 2000 Jahren eine Fernwasserversorgung mit langen Aquädukten, die die erste Millionenstadt der Welt mit frischem Wasser versorgte. Noch heute sind lange Bauwerksreste dieser Wasserleitungen zu bewundern. Aber auch das römische Köln (Colonia) bekam Fernwasser aus der Eifel (80 km lange Wasserleitung, Leitungsstollen und Aquädukte).
Sehr viele Megacities besitzen mit Ihren Fernwasserversorgungssystemen Trinkwassertalsperren im Hinterland, die bis zu 200 km vom Abnehmergebiet entfernt sein können. Das Trinkwasser, meist von Talsperren gespeist, wird über Großrohre und Stollensysteme (Auffahrung mit Mikrotunnel- und Tunnelvortriebsmaschinen) in die Ballungszentren transportiert und verteilt. Das Trinkwasser unterliegt ständiger Kontrollen, auch die Fernleitungen unterliegen einer permanenten Überwachung. In erdbebengefährdeten Gebieten kommen noch Fernwarnsysteme hinzu. In Japan wurden die Dämme der Talsperren in den letzten Jahren erheblich verstärkt. Dammbrüche sollen dadurch auch bei starken Beben ausgeschlossen werden.
Nur sehr wenige Großstädte, wie Berlin oder Hamburg, gewinnen im Stadtgebiet Grundwasser. Städte wie Shanghai, London, Houston, Los Angeles, Sao Paulo, Istanbul, und fast alle anderen Megacities verfügen über mächtige Trinkwassersperren im Hinterland. Fortwährend kommen weitere hinzu.
Manche Megacities wachsen so schnell, dass die Trinkwasserversorgung in neuen Stadtvierteln, die zudem oft ein ungeordnetes Wachstum aufweisen, noch gar nicht aufgebaut werden kann. Das Trinkwasser wird daher mit Tankwagen an die Bevölkerung verteilt. Der Bau neuer Trinkwassernetze bedarf einiger Jahre. Bis dahin entstehen aber schon die nächsten Stadtviertel ohne Leitungsnetze.
Nachträgliche Neuverlegung von Leitungsnetzungen
Mit dem HDD-Verfahren lassen sich in schon bebauten, aber leitungsmäßig unerschlossenen neuen Stadtvierteln nachträglich in kaum verkehrsstörender Weise komplett neue Leitungsnetze installieren. Grundodrill HDD-Bohranlagen der 150 bis 250 kN-Klasse mit Bohrreichweiten von 200 m bis 400 m sind ideal für den Netzbau, während Grundopit-Bohranlagen das gesamte Spektrum an Hausanschlüssen
bis 60 m Länge abdecken können.
Abb. 8 + 9 + 10
Nachträgliche Erneuerung von Leitungsnetzen
Die Trinkwassernetze bedürfen der ständigen Erneuerung. Alte Megacities, wie London, haben Wasserverluste durch alte Leitungen, die mit hohem Aufwand durch Neue ersetzt werden müssen. Neue Megacities haben Probleme mit den zu kleinen Leitungen, die entsprechend dem Bevölkerungswachstum, durch größere Leitungen ausgetauscht werden müssen. Grabenlose Leitungserneuerung ist ständig und gut gefragt.
Eine der häufigsten Formen der Leitungserneuerung ist der Einsatz mit Grundoburst-Geräten, wobei die überalterten Leitungen durch einen Rollenmesser aufgeschnitten und in der gleichen Lage neue Rohre gleicher oder größerer Dimension eingezogen werden. Auf diese Weise werden in alten oder sehr schnell gewachsenen neuen Megacities zu klein gewordene Leitungen erneuert.
Abb.11
Abwassersysteme enormen Ausmaßes
Auch Abwassersammler waren in römischen Großstädten schon üblich und sind z.B. in Rom noch erkennbar. London hat aufgrund von Epidemien während des schnellen Bevölkerungswachstums zu großen Maßnahmen gegriffen und vor über 150 Jahren enorme Abwassersammler gebaut, die das Abwasser unterhalb der Stadt dann der Themse zuführen sollte. Diese Maßnahme war wegweisend für andere Großstädte und Londoner Abwasserleitungsexperten haben in vielen anderen europäischen Großstädten übergeordnete Kanalisationssysteme entworfen, so z.B. in Hamburg.
Erstaunlich ist auch, dass schon im 19. Jh. für die tiefliegenden Abwassersammler in London und New York Stützkonstruktionen mit mehreren Arbeitsebenen und Vorläufer von Vortriebsmaschinen entwickelt wurden. Bis heute sind die großen und tiefen Abwassersammler von London, Paris und New York die Vorbilder für die Abwassersammler in anderen Megacities. Im Nordwesten von Paris liegen die Hauptsammler z.T. über 100 Meter unter der Erde. Sie unterfahren alle anderen unterirdischen Hohlräume, auch die unterirdischen Steinbrüche von Paris.
In vielen Megacities sind Regenwassersammler und Kanal getrennt. Die aufzubereitenden Abwassermengen in den Kläranlagen reduzieren sich hierdurch.
Die meisten Abwassersammler werden heute in den Megacities mit Mikrotunnel- und Tunnelbohrmaschinen aufgefahren. Oft bekommen diese Sammler, nach Pariser Vorbild, die tiefste unterirdische Infrastrukturebene zugeteilt.
Um die Abwasserkapazitäten aufzunehmen, werden in wachsenden Megacities nahezu permanent neue Abwassersammler, in neuen Trassen, wenn möglich tiefer und mit größerem Querschnitt, aufgefahren, an denen untergeordnete Systeme angeschlossen werden.
Kleinere und oberflächennahe Leitungssysteme
Sehr viele Leitungen und Kabel mit kleinerem Querschnitt liegen aber auch in geringer Tiefe unter der Oberfläche. Erdgasleitungen, Fern- und Nahwärmesystem, Strom (wenn als Erdkabel), Glasfaserkabel, Telekommunikationsleitungen, oft mehrerer Anbieter und mit unterschiedlichen Leitungsmedien, Steuer- und Signalkabel für die Verkehrsanlagen und Verkehrsüberwachung, Straßenrandentwässerung und Spülungsleitungen (Reinigung).
Abb. 6
Die Dichte dieser oberflächennahen Leitungen ist enorm. In beinahe jeder Metropol-Region sind die Anordnung, Tiefenlage und der Abstand dieser Leitungen sehr unterschiedlich und unterliegen örtlichen klimatischen (Frost oder kein Frost), historischen, wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen. Die „Vermehrung“ gerade dieser Leitungen, z.B. für Belange der Telekommunikation, ist enorm.
Um beim Einbau zusätzlicher Leitungen Verletzungen oder Durchtrennungen bestehender Leitungen zu vermeiden, werden in vielen Metropolen streifenförmige Belegungsräume zugeteilt, die im Normalfall nicht überschritten werden dürfen. In etlichen Städten kommt noch eine definierte Tiefenbegrenzung hinzu, so dass die Leitungsnetze mit tieferen und größeren Leitungen keine Berührung bekommen sollen. In Städten mit engen Straßen im Zentrum sind die unterirdischen Raumnutzungsverhältnisse äußerst knapp. Mehrstöckige Belegungen mit Seiten- und Tiefenbegrenzungen werden zugeteilt. Insbesondere in japanischen Metropolräumen werden diese dreidimensionalen unterirdischen Nutzungsraum-Zuteilungen streng gehandhabt und viele andere asiatische Millionenstädte folgen
dem japanischen Muster. Ohne diese 2-dimensionalen (streifenförmigen) oder 3-dimensionalen Raumeinteilungen herrscht oft ein heilloses Chaos in der unterirdischen Infrastruktur. Mit aufwändigen Handschachtungen müssen dann Wege für neue Leitungen gesucht werden, dennoch ergeben sich viele Leitungsschäden. Der Zeit- und Kostenaufwand für die Leitungsverlegungen ist immens. Viele Megacities haben daher neue Wege und neue Ordnungssysteme entwickelt, in denen wiederum kollisionsfrei nachträglich grabenlos, z.B. mit steuerbaren Bohrgeräten, weitere Leitungen installiert werden können.
Unterirdische Belegungsräume
Aufgrund der zu dichten und zu unübersichtlichen Leitungsbelegung an der Oberfläche haben manche wirtschaftsstarke oder ordnungsliebende Megacities unterirdische Leitungsgänge entwickelt, in denen zugeteilte Belegungsräume für definierte Medien gelten. Solche Leitungsgänge gibt es althergebracht im Stollenprofil oder als Neuauffahrung im Rundtunnelprofil (siehe Bespiel oben).
Diese zwar sehr teuren Leitungsgänge haben den enormen Vorteil, dass entsprechend einem zusätzlichen oder verändertem Bedarf Leitungen eingehängt oder umgehängt werden können. Ihre Verbreitung und auch ihre Dimensionen werden daher weiter zunehmen.
In Megacities, in denen keine Leitungsgänge, Leitungssammelsysteme oder Leerrohrsysteme für künftige Belegungen üblich sind oder aufgrund eines sehr geschichtsträchtigen Untergrundes keine solchen Systeme installierbar sind, werden häufig zumindest unterirdische streifenförmige oder rechteck-profilartige Raumeinteilungen vorgenommen. Für diese Raumeinteilungen gibt es unterschiedliche Varianten:
a) das Vorrangprinzip großer Hohlraumstrukturen. Kleinere Systeme müssen diese umgehen, sich ihnen begleitend oder versetzt seitlich nachordnen (Beispiele: Paris, London, Wien, u.a.)
b) das Belegungsebenen-Prinzip. Es werden unterirdische „Levels“ zugeteilt, in denen definierte und hierfür bewilligte Leitungen verlaufen dürfen (Beispiele: New York, Chicago, andere nord- und südamerikanische Städte)
c) das Leitungsgang- oder Leitungssammelprinzip
d) das genaue unterirdische 3-dimensionale Raumzuordnungsprinzip (Beispiele: Kernzonen von Tokyo, Osaka, u.a.)
e) das Verlege-Abfolge-Prinzip. Die ältesten Leitungssysteme hatten „freie“ Auswahl, nachfolgende Leitungen müssen sich nachordnen. Die jüngsten Systeme müssen den verbliebenen Platz nutzen.
Die unterirdische Raumbelegung wird in allen Megacities dichter, auch in den „alten Megacities“ ohne großen Bevölkerungszuwachs. Dies wird dazu führen, dass unterirdische Raumbelegungen immer weiter durchgeplant werden müssen und dass unterirdische Raumzuordnungssysteme immer mehr Verbreitung finden werden.
Literatur:
Informationsschrift der Fa. Tracto-Technik GmbH & Co KG: Trenchless Pipe Installation in busy congested areas (2010)
BAYER, H.-J. (2011): Unterirdische Leitungsbelegungsräume in den Megacities der Welt. – IRO Band 35: Rohrleitungen – was wird sein in den nächsten 25 Jahren? S. 31 – 45. Vulkan-Verlag Essen.
NIEDERSTE-HOLLENBERG, J. (2011): Infrastruktursysteme in urbanen Räumen – Risiken und Perspektiven.- IRO Band 35: Rohrleitungen – was wird sein in den nächsten 25 Jahren? S. 18 – 26. Vulkan-Verlag Essen.
