Nachhaltiger Leitungsbau im Tiefbau (Innovatives Bauverfahren und intelligenter Kombischacht im konsolidierten Leitungsbau)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 643.22.20

Schlüsselwörter (Deutsch)

Tiefbau, Leitungsnetze, Hüllrohrbündel, Kombischacht, Mehrsparten-Trassen für die Erschliessung mehrerer Medien, Monitoring, kleinere Koordina-tionsaufwände

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Im heutigen Tiefbau werden je nach Medium separate Leitungsnetze auf unterschiedlichen Ver-sorgungs- und Entsorgungsniveaus gebaut und betrieben. Hinzu kommen erhebliche Koordina-tionsaufwände zwischen den Versorgungsdiensten wie beispielsweise den Betreibern des Strom- und Telefonnetzes oder den Wasserversorgern, wenn ein Leitungsabschnitt erneuert werden muss. Dieses Vorgehen ist zeit- und kostenintensiv, weil mehrfache Eingriffe in den Un-tergrund am selben Ort für die unterschiedlichen Medien vorgenommen werden, und gleichzei-tig mehrfache Baubewilligungen anfallen. Letztere stellen für die Baubehörden der Gemeinden administrativ eine Belastung dar.

Mit der Technik des vorliegenden Projekts soll ein vertikal angelegtes Hüllrohrbündel in Graben in Minimaldimensionen angelegt werden, der die verschiedenen Medien in einem Schacht ver-fügbar macht. Dieser sogenannte Kombischacht ist ein Kunststoffschacht mit Mehrsparten-Trassen für die Erschliessung mehrerer Medien (z.B. Gas, Strom, Wasser, Abwasser, Telefon-und Internetkommunikation). Das Mehrspartentrassee beschreibt die kompakte Anordnung der verschiedenen Layern im Anlagensystem (Trassee und Schacht). Die Objektanschlüsse wer-den sternförmig mit Abgangsringlösung verlegt. Für den Flüssigboden zum Hinterfüllen werden ausschliesslich organische Stoffe (Bentonit, Kalk und Wasser) verwendet. Der Flüssigboden wir aufbereitet mit «vor Ort-Material» (Aushub).

Via verbauter Sensortechnik werden alle Medien betrieben und Daten (Betriebsdaten und kom-merzielle Produktions- und Verbrauchsdaten zu Druck, Durchfluss, Temperatur, Dichte etc.) er-hoben. Das Monitoring für den einwandfreien Betrieb, die Störungsermittlung und die Messung von Mengen (Durchflüssen) erfolgt in realtime Datenübertragung und —Analyse. Hierfür werden physisch entsprechende Komponenten an zentraler Stelle verbaut.
Das beschriebene Bauverfahren und die entwickelten Bauelemente führen zu zeitlich effiziente-ren Bauvorhaben mit kürzeren und weniger häufigeren Eingriffen im Leitungsbau. Dadurch kön-nen Emissionen vermindert und Kosten eingespart werden. Die durch die Sensortechnik erho-benen Daten erlauben ein Monitoring für Messung, Alarmierung, Wartung und Verrechnung.
Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 07.06.2020 genehmigt

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1 Die Herstellung und Aufbau des im Gesuch beschriebenen konsolidierten Leitungsbaus inklu-sive der Sensortechnik ist abgeschlossen.

2 Die Tests wurden erfolgreich durchgeführt: Die Testanlage funktioniert gemäss Beitragsgesuch. Die technische Dokumentation ist erstellt.
3 Ein marktreifes Produkt ist einsatzbereit für erste Kunden.

4 Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 3 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben. Der im Gesuch beschriebene fachliche Austausch mit den aufgeführten Fachhochschulen ist erfolgt und eine Dokumentation wird dem BAFU abgegeben.

5 Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien (genauere Angaben s. Beilage 2) für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.

6 Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung

Projektziele (Deutsch)

Im vorliegenden Projekt soll mittels einer Testanlage die Entwicklung des «intelligenten Kombischachts» und der Anschlüsse im Medienverbund (Gas, Strom, Wasser, Abwasser, Telefon-und Internetkommunikation) und Mehrspartentrassen (inklusiv Abstandshalter und Auftriebssicherung) realisiert werden. Gleichzeitig soll die Marktreife erreicht und eine technische Dokumentation erstellt werden. Diese sieht vor die folgenden Punkte zu beschreiben: die finale Konfiguration des Materialeinsatzes, die Dimensionen und die Bautechnik (inkl. Verbindungs- und Anschlusstechnik) sowie die Erkenntnisse im Betrieb bezüglich dem Zusammenspiel der verschiedenen Medienlayer.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

1. Einleitung

Im Rahmen eines innovativen Infrastrukturprojekts wurde ein Multilayer-Demonstrator entwickelt und umgesetzt. Ziel war es, die Machbarkeit eines ressourcenschonenden, nachhaltigen und kosteneffizienten Ansatzes im Tiefbau nachzuweisen, der die Planungs-, Realisierungs- und Unterhaltsprozesse signifikant vereinfacht. Die Erkenntnisse aus diesem Vorhaben liefern entscheidende Impulse für zukünftige Entwicklungen im Bereich der urbanen Versorgungstechnologie und der Berufsbildung.

 

1.2 Technologische und planerische Erkenntnisse

Die Erstellung des Multilayer-Demonstrators offenbarte mehrere zentrale Vorteile:

Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung: Durch die strukturierte Mehrschichtigkeit der Infrastrukturkomponenten konnte der Materialeinsatz optimiert und die Bodenversiegelung reduziert werden. Die Trennung von Leitungsnetzen (z. B. Strom, Wasser, Kommunikation) in funktionale Schichten erlaubt eine effizientere Wartung und Nachrüstung.

 

Kosteneffizienz: Die modulare Bauweise senkt nicht nur die Investitionskosten, sondern minimiert auch Betriebsunterbrechungen und Instandhaltungskosten. Frühzeitige Planungsintegration und standardisierte Bauelemente führten zu einer deutlichen Reduktion der Gesamtkosten.

 

Einfachheit in Planung, Realisierung und Unterhalt: Der Multilayer-Ansatz ermöglichte eine systematische Planung mit hoher Vorfertigungstiefe. Die klare Trennung der Infrastrukturebenen erleichtert den späteren Zugriff für Wartung und Erweiterung, wodurch Unterhaltszeiten und Störungen im öffentlichen Raum reduziert werden.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Nach Abschluss der Entwicklungsphase wurde das erste vollständige Exemplar im Werk der Häny AG in Jona gefertigt und im Rahmen einer Publikumsvorstellung interessierten Fachkreisen präsentiert. Der anschließende Transport nach Oensingen und die Einbringung in ein Testfeld der VonRoll Hydro erfolgten im Frühsommer 2025. Das Ergebnis der Entwicklung wurde von allen Partnern als erfreulich und richtungsweisend bewertet – insbesondere hinsichtlich Strukturqualität, Installationsfreundlichkeit und Integrationspotenzial in bestehende Versorgungssysteme.

 

Technische Weiterentwicklung

Aktuell erfolgen gezielte Modifikationen und Erweiterungen des Systems mit Fokus auf:

 

Kabelintelligenz: Integration aktiver Komponenten zur automatisierten Leitungserkennung und Fehlerdiagnostik.

Smart Metering: Vorbereitung auf bidirektionale Kommunikationsschnittstellen für Versorgungsdaten.

Alarmierung und Überwachung: Echtzeitfähige Sensorik zur Leckage- und Temperaturerkennung.

Sensorik & Datenübertragung: Nutzung moderner IoT-Technologien zur drahtlosen Datenübermittlung in übergeordnete Leitsysteme.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Marktvorbereitung national und Internationalisierung

Parallel zur technischen Verfeinerung wurden erste Marketingaktivitäten eingeleitet. Zielgruppen sind insbesondere kommunale Infrastrukturbetreiber, Tiefbauunternehmen, Stadtwerke sowie Netzbetreiber. Es laufen Sondierungen für internationale Kooperationen, u. a. mit einer namhaften internationalen Ingenieurfirma, um eine Marktdiffusion über die Schweiz hinaus zu fördern.nEin besonderes Augenmerk liegt auf der Skalierbarkeit des Systems sowie der Anpassungsfähigkeit an internationale Normen und Gegebenheiten.

 

Fazit und Ausblick

Die Entwicklung des Multilayer-Combischachts markiert einen wichtigen Schritt in Richtung nachhaltiger, intelligenter und wartungsoptimierter Versorgungslösungen. Der enge Schulterschluss zwischen Industrie, Forschung und öffentlicher Förderung erwies sich als Erfolgsfaktor. Mit dem geplanten Markteintritt ab Herbst 2025 und der angestrebten internationalen Expansion bietet das System großes Potenzial für:

 

• neue Standards im Tiefbau

 

• Impulse für das Berufsbild des Multiutility-Monteurs sowie einen nachhaltigen Beitrag zur Digitalisierung der Grundversorgung. Der Multilayer-Combischacht ist nicht nur ein technisches, sondern auch ein strukturelles Innovationsprojekt mit Signalwirkung.

 

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Derzeit sind Publikationen geplant in Fachzeitschriften der Branchenverbände, der Ausbildungsinstitutionen und der Behörden, dies national und international. Angesprochen werden Verbände und Institutionen aus den Fachbereichen: Tiefbau, Leitungsbau, Wasserversorgung, Energieversorgung, Gasversorgung, Informatik-Dataübertragung, Sensorik, Steuerung, Überwachung, Alarmierung, Baumaschinen, Datapooling etc.