Reaktive Systeme zur Grundwasserreinigung - Lehr- und ...

Reaktive Systeme zur Grundwasserreinigung:
Systematisierung der maßgeblichen Bauverfahren und
Kontamination
GW-Fließrichtung
Ermittlung von Einflussfaktoren auf die
Bauausführung und die Kosten
vollflächig durchströmte Wand
Diplomarbeit
Björn Renk
gereinigtes GW

RHEINISCH-WESTFÄLISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE
AACHEN
Reaktive Systeme zur Grundwasserreinigung:
Systematisierung der maßgeblichen Bauverfahren und
Ermittlung von Einflussfaktoren auf die
Bauausführung und die Kosten
Diplomarbeit
von
cand.-ing. Björn Renk
Matr.-Nr.: 190850
ausgeführt am
Lehr- und Forschungsgebiet Abfallwirtschaft
Univ.-Prof. Dr.-Ing. P. Doetsch
Betreuer: Prof. Dr. R. Bracke
Aachen, September 2003

Verzeichnisse I
Inhaltsverzeichnis
ABBILDUNGSVERZEICHNIS .......................................................................... III
TABELLENVERZEICHNIS ............................................................................... III
1. EINLEITUNG ........................................................................................... 1
2. REAKTIVE SYSTEME - BAUFORMEN .................................................. 3
2.1 ENTWICKLUNG UND JETZIGER STAND
DER GRUNDWASSERSANIERUNG............................................ 3
2.2 REAKTIVE SYSTEME ZUR GRUNDWASSERSANIERUNG ....... 4
2.2.1 Vollflächig durchströmte Wand ........................................... 5
2.2.2 Funnel-and-Gate System ................................................... 6
2.2.3 Sonderkonstruktionen......................................................... 8
2.2.4 Injektionsbrunnen ............................................................. 11
3. ABREINIGUNGSVERFAHREN UND IHRE MATERIALIEN ................. 13
3.1 SORPTIONS-REAKTIVE SYSTEME .......................................... 16
3.2 FÄLLUNGS-REAKTIVE SYSTEME ............................................ 18
3.3 AUF CHEMISCHEN UND/ODER BIOLOGISCHEN
REAKTIONEN BASIERENDE REAKTIVE SYSTEME ................ 19
3.3.1 Reduktive Dehalogenierung von LHKW ........................... 19
3.3.2 Reduktion und Immobilisierung von Metallen ................... 22
3.3.3 Biologische Abbaureaktionen ........................................... 23
4. BAUVERFAHREN................................................................................. 25
4.1 SPUNDWÄNDE / VERBAUKÄSTEN .......................................... 27
4.2 SCHLITZWÄNDE........................................................................ 29
4.3 SCHMALWÄNDE........................................................................ 31
4.4 BOHRPFAHLWÄNDE ................................................................. 32
4.5 MIXED-IN-PLACE VERFAHREN ................................................ 33
4.6 AUSHUB MITTELS KONTINUIERLICH
ARBEITENDEN SCHLITZWANDFRÄSEN ................................. 34
4.7 INJEKTIONSVERFAHREN ......................................................... 36
4.8 KOSTEN DER BAUVERFAHREN............................................... 37
5. KOSTEN DER IMPLEMENTIERUNG REAKTIVER SYSTEME............ 41
5.1 INVESTITIONSKOSTEN............................................................. 42
5.1.1. Planungs- und Erkundungskosten.................................... 42

Verzeichnisse II
5.1.2. Herstellungskosten ........................................................... 43
5.2 BETRIEBSKOSTEN.................................................................... 45
5.2.1. Monitoringkosten .............................................................. 45
5.2.2. Reaktivierungs- und Austauschkosten ............................. 46
5.3 ZUSÄTZLICH ANFALLENDE KOSTEN ...................................... 47
6. EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE AUSFÜHRUNG
REAKTIVER SYSTEME........................................................................ 49
6.1 BAUFORMEN ............................................................................. 49
6.1.1 Vollflächig durchströmte Wand ......................................... 50
6.1.2 Funnel-and-Gate Systeme................................................ 53
6.2 BAUVERFAHREN....................................................................... 55
6.2.1 Spundwände / Verbaukästen............................................ 55
6.2.2 Schlitzwände .................................................................... 57
6.2.3 Schmalwände ................................................................... 58
6.2.4 Bohrpfähle ........................................................................ 60
6.2.5 Mixed-in-Place Verfahren ................................................. 61
6.2.6 Schlitzwandfräsen ............................................................ 62
6.2.7 Injektionen ........................................................................ 62
6.3 FAZIT .......................................................................................... 64
7. VERGLEICH REAKTIVER SYSTEME MIT
PUMP-AND-TREAT SYSTEMEN.......................................................... 65
7.1 GRUNDZÜGE DER PUMP-AND-TREAT TECHNIK ................... 65
7.1.1 Variationen und Innovationen der
Pump-and-Treat Technik.................................................. 66
7.2 ANSÄTZE ZUR VERGLEICHENDEN BEWERTUNG
DER TECHNIKEN....................................................................... 67
7.2.1 Vor- und Nachteile der Pump-and-Treat Technik ............. 68
7.2.2 Vor- und Nachteile der Reaktiven Systeme...................... 70
7.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE ............................................ 71
8. ZUSAMMENFASSUNG / AUSBLICK ................................................... 75
ANHANG.......................................................................................................... 76
LITERATURVERZEICHNIS............................................................................. 92

Verzeichnisse III
Abbildungsverzeichnis
Abb. 2.1: Grundriss eines vollflächig durchströmten Wandsystems ............. 6
Abb. 2.2: Grundriss eines Funnel-and-Gate Systems .................................. 7
Abb. 2.3: Querschnitt einer hängenden Wand.............................................. 9
Abb. 2.4: Grundriss eines mehrstufigen vollflächigen Wandsystems ........... 9
Abb. 2.5: Grundriss einer Teil- und Volleinkapselung mit
reaktivem Fenster........................................................................ 10
Abb. 2.6: Anordnung einer reaktiven Wand senkrecht zur Kontamination.. 10
Abb. 2.7: Weitere Konstruktionsformen Reaktiver Systeme ....................... 11
Abb. 2.8: Darstellung einer injizierten Reaktionszone ................................ 12
Abb. 4.1: Kontinuierlich arbeitende Schlitzwandfräse................................. 35
Abb. 6.1: Bohrschnecke ............................................................................. 60
Tabellenverzeichnis
Tab. 3.1: Potentielle und bereits eingesetzte Materialien
für Reaktionswände.................................................................... 15
Tab. 3.2: Halbwertszeiten von mit verschiedenen Eisenqualitäten behandelten
Grundwasserschadstoffen.......................................... 21
Tab. 4.1: Übersicht gängiger Bauverfahren Reaktiver Systeme................. 25
Tab. 4.2: Eignung der Bauverfahren für die einzelnen Reinigungswandelemente
..................................................................................... 26
Tab. 4.3: Kostenspannen der einzelnen Bauverfahren .............................. 39
Tab. 5.1: Preise für reaktive Materialien..................................................... 44
Tab. 6.1: Standortfaktoren und ihr Einfluss auf die Auswahl
und Dimensionierung der Bauformen.......................................... 50
Tab. 6.2: Einflussfaktoren auf die Spundwandherstellung.......................... 55
Tab. 6.3: Einteilung der Bodenarten in Rammklassen ............................... 56
Tab. 7.1: Reinigungsverfahren ................................................................... 65
Tab. 7.2: Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile der
beiden Techniken........................................................................ 67
Tab. 7.3: Vorteilhafte Bedingungen für die Anwendung der Techniken...... 72

1 Einleitung 1
1 Einleitung
Das von der ECOS Umwelt GmbH in Aachen im Auftrag des Landesumweltamtes
Nordrhein-Westfalen (NRW) in den Jahren 1995 bis 1998 erstellte und im Jahr 1998
als Band 5 der Schriftenreihe „Materialien zur Ermittlung und Sanierung von
Altlasten“ des Landesumweltamtes NRW veröffentlichte "Leistungsbuch
Altlastensanierung & Flächenentwicklung" ist als Leitfaden für eine DIN-konforme
Kostenermittlung für den Bereich der Planung von Rückbau- und
Altlastensanierungsmaßnahmen konzipiert. Es enthält rückbau- und
sanierungstypische Leistungen, die auf einer bundesweiten Leistungs- und
Kostenrecherche von, in anonymisierter Form vorliegenden Leistungs- und
Preisverzeichnissen ausgeführter oder noch durchzuführender Sanierungsvorhaben
basieren. Dadurch war es möglich, die bei einer Sanierung auftretenden Leistungen
zu systematisieren und mit in der Praxis üblichen Kostenansätzen zu belegen. Dabei
wurde bei der Systematisierung auf eine von den Standardleistungsbüchern für das
Bauwesen (StLB) bekannte Struktur zurückgegriffen. Aufgrund des hohen
Praxisbezuges hat das Leistungsbuch in den letzten fünf Jahren seit seiner
Veröffentlichung eine hohe Akzeptanz sowohl bei Fachbehörden als auch bei den
planenden und ausführenden Firmen erreicht und sich als Standardwerk etabliert.
Da allerdings gerade auf dem Altlastensektor in den letzten Jahren eine Vielzahl
neuer Verfahren und Sanierungsstrategien eingeführt wurden oder gerade an der
Schwelle stehen einen anerkannten Stand der Technik zu erreichen und zusätzlich
ein hoher Kostendruck zu einer stetigen Veränderung der Preise führt, sind die
Autoren von verschiedenen Seiten auf eine Weiterführung angesprochen und
schließlich vom Landesumweltamt NRW mit einer Fortschreibung und Aktualisierung
des Leistungsbuches beauftragt worden. Dazu wurde eine neue Leistungs- und
Kostenrecherche durchgeführt, die diesmal auf eine deutlich größere Resonanz als
noch vor fünf Jahren stieß. Dadurch ist es möglich, in der zweiten Auflage des
Leistungsbuches in den meisten Gewerken und Sanierungsteilleistungen dem
Anwender, d.h. den Fachleuten aus Verwaltung, Planung und Projektentwicklung
fundiertere Kostendaten bereitzustellen. Diese werden dadurch in die Lage versetzt,
eine dem Hochbau analoge Kostensystematisierung und Projektkalkulation (gem.
DIN 276 [10]) im Detail durchzuführen und damit zur Kosten- und Planungssicherheit

1 Einleitung 2
beizutragen. Zusätzlich werden bei der zweiten Auflage neue, bisher nicht
behandelte Verfahren der Altlastensanierung sowie darüber hinaus gehende
Leistungen der Flächenentwicklung und Baureifmachung in das Leistungsbuch
aufgenommen.
Im Rahmen des Gesamtvorhabens befasst sich die vorliegende Arbeit mit der relativ
neuen Technik der Reaktiven Systeme zur Grundwasserreinigung, denen ein eignes
Kapitel im Leistungsbuch gewidmet werden soll. Dieses soll durch diese Diplomarbeit
vorbereitet werden.
Dabei werden zu Beginn die Grundzüge der Technik insbesondere die
verschiedenen Bauformen und Abreinigungsverfahren beschreiben und die bei der
Herstellung Verwendung findenden Bauverfahren vorgestellt und ihre Eignung
bewertet. Nachfolgend sind die für die Implementierung und Ausführung wichtigen
Einflussfaktoren charakterisiert, so dass aufbauend auf den schon im Leistungsbuch
vorhandenen Leistungsregistern eigene für die Ausführung von Reaktiven Systemen
angepasste Register erstellt werden können und – soweit dies möglich ist – die
Leistungen mit Kosten unterlegt werden können. Ein Vergleich mit dem heute am
weitesten verbreiteten Sanierungsverfahren Pump-and-Treat bezüglich der
Anwendungsbereiche und Standortprofile soll abschließend die Vor- und Nachteile
der Reaktiven Systeme gegenüber den etablierten Verfahren deutlich
herausarbeiten.

2 Reaktive Systeme - Bauformen 3
2 Reaktive Systeme - Bauformen
2.1 Entwicklung und jetziger Stand der Grundwassersanierung
Das Grundwasser stellt heute eines der wichtigsten Schutzgüter in unserem
Ökosystem dar, da es von herausragender Bedeutung für Pflanzen, Tiere und nicht
zuletzt den Menschen ist. Gerade der Mensch aber ist sich erst in den letzten
Jahrzehnten darüber bewusst geworden, mit welcher Geschwindigkeit selbst kleinste
äußere Einflüsse die quantitativen und qualitativen Eigenschaften des Grundwassers
verändern können.
Da das Grundwasser die wichtigste Ressource für die Trinkwassergewinnung
darstellt, hat vor allem die qualitative Veränderung des Grundwassers sowohl
Entscheidungsträger als auch die Allgemeinheit alarmiert. Durch jahrzehntelange
Produktion in der Industrie und Landwirtschaft sowie durch Unachtsamkeit und
Havarien sind wassergefährdende Stoffe in den Untergrund eingedrungen und
verbreiten sich dort aufgrund der Grundwasserströmung [23]. Wegen des
Gefährdungspotentials, das von solchen Standorten ausgeht, ist die Sicherung und
Sanierung dieser Grundwasserkontaminationen immer mehr in das Zentrum der
Aktivitäten des technischen Umweltschutzes gerückt.
Schon seit Ende der 70er Jahre setzte eine Entwicklung von entsprechenden
Sanierungsverfahren ein, wobei zunächst das reine Abpumpen des kontaminierten
Grundwassers im Vordergrund stand. Ab Mitte der 80er Jahre wuchsen jedoch die
Anforderungen, die so zutage geförderten Wässer vor der Ableitung zu reinigen [41].
Die Sanierungspraxis der letzten 20 Jahre hat jedoch gezeigt, dass die Effizienz der
aktiven hydraulischen Maßnahmen (z.B. Pump-and-Treat), die heute zum größten
Teil zur Grundwassersanierung angewendet werden, meist nicht sehr hoch ist. Dies
liegt zum einen an der ungleichförmigen Durchströmung des heterogenen
Untergrundes, zum anderen an der oft geringen Löslichkeit der teilweise
hydrophoben Kontaminanten und der u. U. vorhandenen immobilen Phase, die
weiter im Boden verbleibt [44]. Dadurch wird in einer Vielzahl der Sanierungsfälle die
Abschätzung des Zeitraumes bis zum Erreichen des Sanierungsziels unmöglich und
die Sanierung unterbleibt aufgrund der nicht zu kalkulierenden Kosten meist
vollständig. Dies hat dazu geführt, dass bei der Altlastensanierung die Sanierung von

2 Reaktive Systeme - Bauformen 4
verschmutztem Grundwasser in der Regel als langwierig und kostenintensiv
angesehen wird.
Um diese oben genannten Probleme zu umgehen, wurden seit Beginn der 90er
Jahre, zuerst in den Vereinigten Staaten und ab 1996 auch in Deutschland bzw.
Europa, neue innovative Sanierungsverfahren entwickelt, die alle auf eine aktive
Förderung des Grundwassers verzichten und in-situ erfolgen [24]. Zu dieser neuen
Form der Maßnahmen zählt auch das Konzept der passiven Grundwasser-
Abstromreinigung durch reaktive Wände.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat deshalb im Mai 2000
den Forschungsverbund RUBIN (Reaktionswände und –barrieren im
Netzwerkverbund) initiiert, in dem durch eine Kooperation von Unternehmen und
Forschungseinrichtungen die noch offenen Fragen, die einem Einsatz dieser Technik
als allgemein anerkanntem Sanierungsverfahren (Stand der Technik) im Wege
stehen, beantwortet werden sollen. Dabei geht es vor allem um die Fragen des
Langzeitverhaltens und der Wirtschaftlichkeit, welche wiederum abhängig ist von
einem zuverlässig prognostizierbaren Verhalten des reaktiven Materials. Insgesamt
12 Einzelvorhaben bilden den RUBIN Verbund, 9 Projekte befassen sich mit der
Erstellung und dem Betrieb oder vorbereitenden FuE-Arbeiten zur Errichtung einer
Reaktiven Wand im technischen Maßstab [6].
2.2 Reaktive Systeme zur Grundwassersanierung
Durch Reaktive Systeme soll der Grundwasserstrom passiv und ohne oberirdische
Anlagentechnik, wie sie bei konventionellen Pump-and-Treat-Maßnahmen
erforderlich ist, in-situ gereinigt werden.
Reaktive Wände werden deshalb senkrecht zur Grundwasserfließrichtung im
Abstrom der zu sanierenden Altlast angeordnet. Das Grundwasser muss sie also
zwangsläufig passieren. Die Abreinigung des Wassers wird durch die Applikation von
geeigneten Materialien in die Reaktive Wand erreicht, welche die im Grundwasser
vorhandenen Kontaminanten entweder adsorbieren, absorbieren, abbauen oder
umwandeln (siehe hierzu Kap. 3). Dadurch kann eine signifikante Absenkung der
Schadstoffkonzentration nach Durchtritt des Grundwassers durch die Wand erreicht

2 Reaktive Systeme - Bauformen 5
werden. Somit wird der reaktive Anteil des Reinigungsverfahrens in-situ
vorgenommen; eine kostenintensive, aktive Förderung des Grundwassers entfällt
und auch die zum Teil hohen Einleitungsgebühren bei Ableitung in das Kanalnetz
werden vermieden. Aufgrund der im allgemeinen sehr langsamen
Grundwasserströmung muss allerdings bei diesen passiven hydraulischen
Maßnahmen im Vergleich zu aktiven hydraulischen Maßnahmen mit einer sehr
langen Betriebszeit gerechnet werden, die zum Teil mehrere Jahrzehnte betragen
kann.
Des weiteren kann bei großflächigen Schäden auf eine detaillierte Erkundung zur
Ermittlung des Schadensherdes weitestgehend verzichtet werden; entscheidend ist
lediglich, dass die Konzentrationen der Schadstoffe im Grundwasserabstrom bekannt
sind, da hiervon die Wahl des reaktiven Materials und die einzubringende Menge
abhängt. Außerdem muss die hydrogeologische Standortsituation bekannt sein, um
das Reaktive System genau im Abstrom des Grundwassers zu platzieren. Bei hohen
Konzentrationsschwankungen im Anstrom der Wand kann das Reinigungsziel jedoch
nicht immer erreicht werden [24].
Zur Anpassung des Systems an die jeweilige hydrogeologische Situation (z.B.
Grundwasserfließrichtung und -geschwindigkeit, Mächtigkeit und Heterogenität des
Aquifers usw.) sowie an die grundsätzlichen Standortbedingungen und das
Schadstoffinventar sind mehrere Varianten dieser Technik entwickelt worden, die im
folgenden detailliert beschrieben werden. Sie unterscheiden sich sowohl in der
bautechnischen Konstruktion als auch in der Wirkungsweise der
Schadstoffentfernung.
2.2.1 Vollflächig durchströmte Wand
Die vollflächig durchströmte Wand stellt neben dem sogenannten Funnel-and-Gate
System (vgl. Kap. 2.2.2) die gängigste Bauform der passiven Grundwasser-
Abstromreinigung dar. Die gesamte Wand wird hierbei als Reaktor ausgebildet und
kann über ihre vollständige Länge und Tiefe als in-situ Reaktionszone betrachtet
werden (vgl. Abb. 2.1). Dabei ist bei dieser Ausführung besonders hervorzuheben,

2 Reaktive Systeme - Bauformen 6
dass der natürliche Grundwasserstrom außer in der Bauphase nicht oder nur
geringfügig beeinflusst wird.
Schadstofffahne
Reaktive Wand
GW-Fließrichtung
gereinigter Abstrom
Abbildung 2.1: Grundriss eines vollflächig durchströmten Wandsystems
Um die Funktionsfähigkeit der Wand sicherzustellen, muss darauf geachtet werden,
dass die hydraulische Durchlässigkeit während der gesamten Betriebszeit deutlich
größer ist als die des Aquifers, in die sie eingebracht wurde. Nur so kann eine
Veränderung der Grundwasserströmung, die zu einer Umläufigkeit der Wand führen
kann, vermieden werden. Dabei sind auch eventuelle Ausfällungsprodukte in der
reaktiven Zone zu berücksichtigen. Zur Herstellung einer vollflächig durchströmten
Wand stehen sämtliche Verfahren des Tiefbaus bzw. Spezialtiefbaus zur Verfügung.
So kann das reaktive Material, je nach Standortbedingungen und Wandgeometrie in
einem einfachen Graben, in Bohrpfähle oder Schlitzwände eingebracht werden. Für
eine nähere Beschreibung der Bauverfahren wird auf Kapitel 4 verwiesen. Aufgrund
der oft erheblichen Wandlänge kann es dabei durchaus wirtschaftlich sein, sowohl
die Tiefe als auch die Dicke der Reaktionszone zu variieren. Es muss jedoch davon
ausgegangen werden, dass ein Austausch des reaktiven Materials während der
Betriebszeit nicht stattfinden kann, da dies mit den heutigen Verfahren des Tiefbaus
auf einen kompletten Neubau der Wand hinauslaufen würde. Sollten also
Regenerierungen notwendig werden, so sind entsprechende Einbauten (z. B.
Lanzen, Brunnen usw.) schon bei Einrichtung der Wand anzuordnen [42].
2.2.2 Funnel-and-Gate System
Das zweite der beiden gängigsten Konstruktionsprinzipien für die passive
Grundwassersanierung ist das Funnel-and-Gate System. Diese patentierte Bauform

2 Reaktive Systeme - Bauformen 7
wurde im Pilotmaßstab erstmals im Jahre 1991 in Kanada eingesetzt. [25]. Es
besteht aus zwei Komponenten: Der Funnel (Trichter) ist eine als Schlitz- oder
Spundwand ausgebildete hydraulische Sperre, die den Grundwasserstrom
unterbricht und ihn zu einem oder mehreren Durchlässen umlenkt, den sogenannten
Gates (Toren). Die Reinigung des Grundwassers erfolgt beim Durchtritt durch das mit
Reaktionsmaterial gefüllte Gate, welches als in-situ Reaktor dient (vgl. Abb. 2.2).
Dies stellt den größten Vorteil dieser Variante dar, da durch die Begrenzung der
Reaktionszone auf die relativ geringe Fläche des Gates ein späterer Austausch der
Reaktorfüllung möglich wird. Zudem kann durch die Anordnung mehrstufiger Gates
das Grundwasser von verschiedenen Schadstofftypen gereinigt werden. Dazu
werden unterschiedliche Reaktionszonen hintereinander angeordnet. Gleichzeitig ist
auch eine bessere Überwachung der Funktion und des Abreinigungserfolges
gegeben.
Schadstofffahne
Leitwand (Funnel)
GW-Fließrichtung
Durchlass (Gate)
Abbildung 2.2: Grundriss eines Funnel-and-Gate Systems
Dabei ist besonderes Augenmerk auf Einhaltung der für die Abreinigung
erforderlichen Verweilzeiten des Grundwassers im Gate zu legen da durch die
Veränderung der Grundwasserströmung in den Reaktoren grundsätzlich größere
hydraulische Gradienten als bei vollflächig durchströmten Wänden vorhanden sind.
Wie bei vollflächig durchströmten Wänden so ist auch bei Funnel-and-Gate
Systemen auf eine höhere hydraulische Durchlässigkeit im Bereich des Reaktors im
Vergleich zum umgebenden Aquifer zu achten. Um diese Voraussetzungen zu
erfüllen, ist die Anwendung numerischer Strömungsmodelle zur Dimensionierung
sowohl der Reaktoren als auch der Strömungsleitwände unverzichtbar. Insbesondere
durch die Wahl geeigneter Öffnungswinkel der Leitwände und Variation der Anzahl

2 Reaktive Systeme - Bauformen 8
der Durchlässe kann eine standortspezifische Optimierung von Funnel-and-Gate
Systemen erreicht werden.
Ein Nachteil ergibt sich durch den nicht unerheblichen Eingriff in das
Grundwasserregime, der auch nach Ablauf der Sanierungsmaßnahme nur bedingt
wieder rückgängig gemacht werden kann. Eine Möglichkeit diesen Nachteil zu
minimieren besteht darin, als hydraulische Sperre - falls die Kontamination es zulässt
- Spundwände zu verwenden, und diese nach Ende der Sanierung wieder aus dem
Boden zu entfernen. Des weiteren muss der Anschluss von Dichtwand und Reaktor
als Schwachpunkt und Nachteil des Systems angesehen werden. Durch
Setzungserscheinungen der Reaktorkonstruktion beispielsweise ist die Dichtigkeit
nicht immer gewährleistet, wodurch es zu einem Durchtritt von kontaminiertem
Grundwasser kommen kann. Deshalb ist dieser Anschluss bei der Bauausführung
mit besonderer Sorgfalt herzustellen.
2.2.3 Sonderkonstruktionen
Zur Anpassung sowohl der vollflächig durchströmten Wände als auch der Funneland-Gate
Systeme an die unterschiedlichen Schadensfälle und die geologischen
Gegebenheiten sind verschiedene Sonderkonstruktionen und Modifikationen der
beiden Systeme entwickelt worden, von denen die wichtigsten im folgenden
vorgestellt werden.
Für die Beseitigung von Schadstoffphasen im Boden mit einer niedrigeren Dichte als
Wasser, sogenannter LNAPL-Schadensfälle (LNAPL= light non-aqueous phase
liquids, wie beispielsweise BTEX und Diesel), ist es nicht erforderlich, die
Reinigungswand bzw. das Funnel-and-Gate System wie sonst üblich in den
Grundwasserstauer einzubinden. Aufgrund des Dichteunterschiedes erreicht die
Kontamination die Basis des Grundwasserleiters nicht, so dass eine sogenannte
hängende Wand angeordnet werden kann, bei der nur der obere Teil des
Grundwasserleiters von dem Reaktiven System erfasst wird (vgl. Abb. 2.3) [8]. Um
ein mögliches Abtauchen der Kontamination unter der Wand hindurch ausschließen
zu können, ist zu beachten, dass die horizontale Durchlässigkeit des Aquifers
wesentlich größer als die vertikale sein muss.

2 Reaktive Systeme - Bauformen 9
GW-Fließrichtung
Schadstofffahne
gereinigter Abstrom
Abbildung 2.3: Querschnitt einer hängenden Wand
GOK
GOF
GW-Stauer
Da bei den meisten Sanierungsverfahren mehr als ein Schadstoff im Grundwasser
angetroffen wird, kann zur Reinigung auch mehr als eine Reaktion bzw.
Reaktionszone nötig werden. Die Lösung dieses Problems liegt in mehrstufigen
Wandsystemen bzw. in Reihe geschalteten Gates, die mit unterschiedlichen
reaktiven Materialien gefüllt werden (vgl. Abb. 2.4). Dadurch wird eine stufenweise
Reinigung des Grundwasserstroms erreicht.
Schadstofffahne
Reaktive Wand
GW-Fließrichtung
gereinigter Abstrom
Abbildung 2.4: Grundriss eines mehrstufigen vollflächigen Wandsystems
Ebenso kann es erforderlich werden, die Wassermenge, die durch den
Schadensherd fließt, zu reduzieren. Dazu bieten sich Reinigungswände oder Gates
in Kombination mit Einkapselungsmaßnahmen an. Durch Teileinkapselung kann der
Grundwasserstrom seitlich eingegrenzt und somit das Einzugsgebiet der
Reinigungsmaßnahme reduziert werden. Bei Volleinkapselung stellt die
Reaktionszone den einzigen permeablen Bereich innerhalb der Umschließung dar;

2 Reaktive Systeme - Bauformen 10
dies bietet sich besonders bei hohen Schadstoffkonzentrationen und wechselnden
Grundwasserfließrichtungen an, da man hierbei eine vollständige Trennung der
Kontamination vom Grundwasserregime erreicht. Das durch den reaktiven Bereich
tretende Wasser stammt in diesem Fall nur aus der Grundwasserneubildung
innerhalb der Einkapselung.
GW-Fließrichtung
Schadstofffahne
Fenster
gereinigter Abstrom
Schadstofffahne
Fenster
gereinigter Abstrom
Abbildung 2.5: Grundriss einer Teil- und Volleinkapselung mit reaktivem Fenster
Unter bestimmten Randbedingungen kann es auch sinnvoll sein, den reaktiven
Bereich parallel zur Grundwasserfließrichtung anzuordnen. Dies ist vor allem bei
feinkörnigen und gering durchlässigen Böden zu empfehlen. Durch diese Bauform
kann eine Drainagewirkung erzielt werden, die, wie in Abbildung 2.6 dargestellt durch
zusätzliche, senkrecht zur Grundwasserfließrichtung eingebrachte Dränagen noch
verstärkt werden kann. Dadurch lässt sich u. a. ein schnellerer Abfluss der
Schadstoffe erreichen [5].
Schadstofffahne
GW-Fließrichtung
Drainage
Drainage
Reaktives Material
gereinigter Abstrom
Abbildung 2.6: Anordnung einer Reaktiven Wand senkrecht zur Kontamination
Darüber hinaus sind auch Bauformen realisiert worden, bei denen der
Grundwasserstrom von der horizontalen in eine vertikale Richtung abgelenkt wird
und die Reaktionszone somit vertikal durchströmt wird [34]. Somit ist es möglich,
auch Grundwasser aus größerer Tiefe oberflächennah und damit kostengünstig

2 Reaktive Systeme - Bauformen 11
abzureinigen. Einen Überblick über diverse weitere Bauformen Reaktiver Systeme
gibt Abbildung 2.7.
Bohrpfähle
Schadstofffahne gereinigter Abstrom
Schadstofffahne
durchströmte Wand
gereinigter Abstrom
Seitlich und hintereinander versetzte Bohrpfähle Wechselnde Wandstärken
durchgehende Wand mit Öffnungen
Schadstofffahne
gereinigter Abstrom
gereinigter Abstrom
Dichtwände
reaktives Material
GOK
GOF
GW-Stauer
Durchgehende Wand mit Öffnungen Vertikal durchströmte Reaktionszone
Abbildung 2.7: Weitere Konstruktionsformen Reaktiver Systeme
2.2.4 Injektionsbrunnen
Eine weitere Konstruktionsform von Reaktiven Systemen stellt die Einbringung von
Reaktionsmaterial über sogenannte Injektionsbrunnen in den Untergrund dar. Der
Vorteil dieser Technik gegenüber den vollflächig durchströmten Wänden und den
Funnel-and-Gate Systemen liegt in der hohen Flexibilität bezüglich der Tiefe und
Geometrie der zu schaffenden Reaktionszone, so dass auch Kontaminationsherde
erfasst werden können, die mit der konventionellen Technik nicht oder nur bedingt
erreicht werden können (vgl. Abb. 2.8). Durchmesser und Reichweite dieser Brunnen
sind abhängig vom Porenraum des anstehenden Bodens, wobei das
Durchlässigkeitslimit, dass nur noch reine Flüssigkeitsinjektionen ermöglicht, bei
ungefähr 1x10 -5 m/s liegt [37].
Die bisher häufigste Anwendung finden Injektionsbrunnen in der
Trinkwassergewinnung, bei der durch Injektion von Sauerstoff oder Luft in den
Untergrund eine Ausfällung von Eisen (Fe(III)) und Mangan(Mn(IV))-Hydroxiden
erreicht wird und so eine spätere Enteisenung entfallen kann. Die Problematik dieses

2 Reaktive Systeme - Bauformen 12
Verfahrens liegt jedoch in den Standzeiten solcher injizierten stationären
Reaktionszonen. Sie reichen, in Abhängigkeit von der anstehenden Sedimentmatrix,
von mehreren Wochen bis hin zu ein oder zwei Jahren. Die Sedimentmatrix
beeinflusst auch maßgeblich die Homogenität der eingebrachten Reaktionszone,
welche bei dieser Bauform nur schwer zu gewährleisten und darüber hinaus sehr
schwer zu überprüfen ist.
GW-Fließrichtung
Injektionskörper
Injektionsbohrung
GOK
GOF
gereinigter Abstrom
GW-Stauer
Abbildung 2.8: Darstellung einer injizierten Reaktionszone
Da ein Austausch oder eine Wiedergewinnung des reaktiven Materials bei dieser
Konstruktionsart nicht möglich ist, kann eine dauerhafte Funktionsfähigkeit des
Reaktiven Systems nur bei Abbau- und nicht bei Sorptionsprozessen gewährleistet
werden. Denn nur Abbaureaktionen können durch regelmäßige Nachinjektion über
die Dauer des Sanierungsvorhabens ihre volle Kapazität behalten.
Obwohl Morrison schon 1996 die Machbarkeit in einer umfangreichen Laborstudie
nachgewiesen hat, ist aufgrund der genannten Schwierigkeiten das
Injektionsverfahren zur Errichtung einer Reaktiven Wand zur Grundwasser-
Abstromsanierung bis jetzt noch nicht über das Stadium von Labor- und
Feldversuchen hinausgekommen [29]. Auch weiterführende Untersuchungen von
Cantrell, Kaplan und Gilmore über die Injektionsfähigkeit von Suspensionen, die mit
nicht-Newtonschen Flüssigkeiten gebildet wurden, haben bis jetzt nicht zu einer
praktischen Anwendung geführt [7].

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 13
3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien
Der Erfolg einer passiven in-situ Grundwasserdekontamination hängt im
wesentlichen von dem gewählten reaktiven Material und seiner Abreinigungsreaktion
bezüglich des zu entfernenden Schadstoffgemisches ab. Es muss dabei über lange
Zeiträume eine hohe Zuverlässigkeit beim Reaktionsablauf sichergestellt werden.
Deshalb fällt der Entwicklung stabiler Verfahren und Reagenzien zur Entfernung von
bestimmten Schadstoffgruppen eine große Bedeutung auf dem Weg zur
Praxisanwendung von Reaktiven Systemen zur Grundwasser-Abstromsanierung zu.
Laut einer Studie der Landesanstalt für Umweltschutz in Baden-Württemberg sind
etwa 65% der Grundwasserschadensfälle in diesem Bundesland auf die
Verunreinigung des Grundwassers durch leicht flüchtige chlorierte
Kohlenwasserstoffe (LCKW) zurückzuführen. Die zweitgrößte Schadstoffgruppe mit
etwa 30% Anteil sind aliphatische Mineralölkohlenwasserstoffe, monozyklische
(BTEX-Aromate und Phenole) und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe
(PAK) sowie chlorierte Aromate (Chlorbenzole und Chlorphenole) [36]. Diese
Verteilung der Schadstoffbelastung des Grundwassers scheint nicht nur in Baden-
Württemberg zuzutreffen. Somit ist es erklärlich, dass das bis jetzt am weitesten
entwickelte Verfahren zur in-situ Grundwassersanierung die reduktive
Dehalogenierung von LCKW durch nullwertiges Eisen ist.
Zumindest in Nordamerika stuft man dieses Verfahren schon jetzt als praktisch
etablierte Sanierungstechnik ein, da schon zahlreiche full-scale Anwendungen
bestehen und über Jahre erfolgreich betrieben wurden. Bis jetzt wurden in
Deutschland im Rahmen des Forschungsprojektes RUBIN nur zwei Arten von
reaktiven Materialien eingesetzt; zum einen das schon erwähnte nullwertige Eisen
und zum anderen Aktivkohle. Daneben sind jedoch bereits eine ganze Reihe
weiterer, vielversprechender Prozess-Technologien in der Erprobungsphase, wobei
allerdings der Entwicklungsstand und insbesondere die Anwendungserfahrungen
sehr unterschiedlich sind.
Grundsätzlich können aufgrund der unterschiedlichen Prozesse der Abreinigung des
Grundwasserstroms drei verschiedene Typen von Reaktiven Systemen
unterschieden werden:

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 14
• Sorptions-Reaktive Systeme
• Fällungs-Reaktive Systeme
• auf chemischer und/oder biologischer (Abbau) Reaktion
basierende Reaktive Systeme.
Die Sorptions-Reaktiven Systeme bewirken eine Abreinigung des Grundwassers
durch Austausch der Schadstoffe aus der flüssigen Phase an die feste Phase des
eingebrachten Sorptionsmaterials (vgl. Kap. 3.1). Das Prinzip der Fällungs-Reaktiven
Systeme besteht in der Verschiebung der Löslichkeitsgrenze der Schadstoffe im
Grundwasser. Die dabei am weitesten verbreitete Methode ist die Anhebung des pH-
Wertes durch das Zufügen einer Base (vgl. Kap. 3.2). Nur bei der dritten Gruppe von
Reaktiven Systemen wird der Schadstoff tatsächlich durch eine abiotische und/oder
biotische Reaktion zu geringer schädlichen Verbindungen abgebaut und somit
zerstört (vgl. Kap. 3.3).
Einen Überblick über die bisher in der Praxis eingesetzten oder in Laborversuchen
und Pilotanlagen untersuchten reaktiven Materialien gibt Tabelle 3.1.
Organische Schadstoffe
Material Mechanismus Kontaminanten Entwicklungsstand
Nullwertiges Eisen Chemische Reduktion Chloraliphaten, DDT,
Nitroaromate, einige
Pestizide, Azofarbstoffe
Bimetallisches Eisen Chemische Reduktion Chlorierte Aliphate,PCB Labor
Mg, Sn, Zn Chemische Reduktion Chlorierte Aliphaten Labor
Sauerstoff u. Wasserstoff
freisetzende
Stoffe
Tensid-modifizierte
Böden, Tone, Zeolithe
Kommerziell, Feld,
Pilot, Labor
Mikrobieller Abbau BTEX Kommerziell, Feld,
Labor, Pilot
Sorption Unpolare organische
Schadstoffe
Labor
Aktivkohle, Kohle, Torf Sorption Benzol Labor, Feld, Pilot

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 15
Fortsetzung Tabelle 3.1
Anorganische Schadstoffe
Material Mechanismus Kontaminanten Entwicklungsstand
Eisenhydroxid Sorption U, Mo, Cr Labor, Feld, Pilot
Torf Sorption Cr, Ni, Cd, Mo, U, Cu Labor
Modifizierte Zeolithe Sorption Pb, Cr, Cd, As Labor
Sägemehl Sorption Mo, U Labor, Pilot
Eisen(III)chlorid mit
Kalkstein
Sorption U Labor
Hydroxyapatit Fällung Pb Labor
Ca-hydroxid,
Flugasche
Fällung U Labor
Kalkstein Fällung AMD (acid mine
drainage) saure
Grubenwässer
Nullwertiges Eisen Chemische Reduktion Cr, U, To, Nitrat, Nitrit,
Mo, Ag, Sulfat, Hg
Nullwertiges Eisen Erniedrigung Redoxpotential,
Metallfällung
Organisches Material Mikrobielle Sulfatreduktion
u. Sulfidfällung
Labor, Pilot, Feld
Labor, Feld
AMD Labor, Feld
AMD, Nitrat Labor, Feld
Tabelle 3.1: Potentielle und bereits eingesetzte Materialien für Reaktionswände [4, 5]
Im Folgenden werden die unterschiedlichen Prozessarten und die zugehörigen
reaktiven Materialien eingehender beschrieben. Dabei wird denjenigen
Technologien, deren Funktionsfähigkeit sowohl im Laborversuch als auch in
Pilotanlagen bereits nachgewiesen werden konnte, das Hauptaugenmerk gewidmet.

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 16
3.1 Sorptions-Reaktive Systeme
Das Prinzip der Sorptions-Reaktiven Systeme basiert auf einer Verlagerung der
Schadstoffe aus dem Grundwasser an die Oberfläche eines Feststoffes. Die
Schadstoffe werden dadurch nicht zerstört oder abgebaut, sondern lediglich
immobilisiert. In der Gruppe der Sorptionsmechanismen kommt der Adsorption die
größte Bedeutung zu, dabei kann man auf eine lange Erfahrung der adsorptiven
Schadstoffentfernung aus dem Bereich der Trinkwasseraufbereitung zurückgreifen.
Eine Adsorption auf molekularer Ebene kann aufgrund von insgesamt drei
Mechanismen eintreten [5]:
• Hydrophobe Wechselwirkungen
• Elektrostatische Anziehung (Physiosorption)
• Oberflächenkoordinierungsreaktionen (Chemisorption)
Der bei der Entfernung von organischen Verbindungen am häufigsten angetroffene
Mechanismus ist die Sorption infolge hydrophober Wechselwirkungen.
Ein Vorteil der Sorptions-Reaktiven Systeme besteht darin, dass keine schädlichen
Abbauprodukte bei der Abreinigung des Grundwassers entstehen. Nachteilig ist
jedoch, dass die Systeme nur ein endliches Rückhaltepotential haben und folglich
das Sorptionsmaterial in bestimmten Zeitintervallen auszutauschen ist. Der
Hauptnachteil liegt aber darin, dass der Prozess reversibel sein kann und es durch
Veränderungen der geochemischen Randbedingungen zu einer Desorption der
Schadstoffe kommen kann und somit zu einem Durchbruch der Kontamination durch
die Wand.
Der Auswahl des Sorptionsmaterials kommt eine entscheidende Bedeutung für den
Erfolg der Sanierungsmaßnahme zu. Sie ist abhängig von den angetroffenen
Schadstoffen und der in diesem Bereich angetroffenen Grundwasserchemie.
Grundsätzlich muss das Material über drei Eigenschaften verfügen, die es zum
Einsatz in Reaktiven Systemen geeignet erscheinen lassen. Es sollte über eine hohe
Sorptionskapazität verfügen, gleichzeitig aber auch eine hohe Durchlässigkeit
besitzen. Nicht zuletzt ist eine schnelle Sorptionskinetik zur erfolgreichen Anwendung
notwendig, da nur begrenzte Kontaktzeiten zwischen Grundwasser und reaktivem

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 17
Material zur Verfügung stehen. Für den Gebrauch geeignet scheinen zur Zeit
Aktivkohle, Oxide wie z. B. Eisen(III)-hydroxid Fe(OH)3 oder Titanoxid Ti(OH)4,
tensidmodifizierte Zeolithe und Tone, sowie Huminstoffe [5]; es werden aber auch
Polymere und Harze auf ihre Eignung hin untersucht [43]. Aktivkohle ist das mit
Abstand am besten untersuchte Material zur Entfernung von organischen
Verunreinigungen im Grundwasser, da man hier, wie bereits dargelegt, auf die
Erfahrungen bei der Trinkwasseraufbereitung zurückgreifen kann.
Die Sorptionsreaktion ist abhängig von der Temperatur und kann mit sogenannten
Isothermen beschrieben werden, die die Menge an sorbiertem Schadstoff in
Abhängigkeit von der Konzentration in der Lösung (hier Grundwasser) angeben [39].
Dabei verläuft die Adsorption von organischen Schadstoffen z. B. an Aktivkohle in
der Regel nicht linear. Die Freundlich-Isotherme wird am häufigsten zur
Beschreibung dieser Reaktion verwendet:
C
K ×
s
1/n
d = = K Fr Cw
. (Gl. 3.1)
Cw
Kd steht hierbei für das Konzentrationsverhältnis zwischen sorbiertem (Cs) und im
Wasser gelösten Schadstoff (Cw). KFr ist der Freundlich-Sorptionskoeffizient und 1/n
der Freundlich-Exponent, der empirisch ermittelt wird und zwischen 0 und 1 liegt. Der
Nachteil der Freundlich-Isotherme liegt in ihrem Verlauf, sie besitzt nämlich
theoretisch kein Sorptionslimit. Möchte man dieses Problem umgehen, bietet sich die
Verwendung der Langmuir-Isotherme an, die sich asymptotisch einem Maximum
nähert [39].
Zur Abschätzung der Betriebszeit ist der Retardationsfaktor Rd notwendig. Er gibt an,
wie oft das Porenvolumen des Filters maximal ausgetauscht werden kann, bis es
zum Durchbruch des Filters kommt:
Rd d
= 1+
K ρ n . (Gl. 3.2)
Man sieht, dass sich Rd aus dem Konzentrationsverhältnis Kd, der
Trockenraumdichte ρ und der Porosität n leicht ermitteln lässt. Mit Hilfe dieser
Gleichungen und entsprechenden Versuchen im Vorfeld einer Sanierungsmaßnahme

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 18
ist die Dimensionierung eines Sorptions-Reaktiven Systems, das über die
entsprechende Sanierungszeit seine Aufgaben erfüllen kann, möglich.
Zur Zeit wird die Sorptionstechnologie an drei Standorten in Deutschland angewandt
bzw. erprobt: in Karlsruhe (PAK), in Reichenbach (LHKW) und in Bitterfeld im
Rahmen des SAFIRA Projektes.
3.2 Fällungs-Reaktive Systeme
Fällungsreaktionen beruhen auf dem Prinzip der Bildung eines Feststoffes aus einer
Lösung (Ausfällung). Diese Reaktionen treten ein, wenn die Löslichkeitsgrenze einer
Verbindung in der Lösung überschritten wird. Typischerweise wird diese Art von
Reaktion dazu benutzt, um Schwermetalle aus wässrigen Lösungen zu entfernen.
Grundsätzlich sind dabei zwei verschiedene Methoden der Manipulation der
Löslichkeitsgrenzen zu unterscheiden. Zum einen bedient man sich einer pH-Wert
Anhebung durch die Zugabe einer Base wie z. B. gelöschtem Kalk oder Kalkstein
(CaCO3), aber auch gebranntem Kalk (Calciumoxid, CaO). Dabei ist jedoch zu
beachten, dass jede Schwermetallverbindung einen anderen optimalen pH-Wert-
Bereich besitzt, bei der sie die geringste Wasserlöslichkeit aufweist. Dies erschwert
die gleichzeitige Entfernung von mehreren Schwermetallen aus dem Grundwasser.
Zum anderen kann man auch durch Zugabe von überschüssigen Ionen eine
Verschiebung der Löslichkeitsgrenze erreichen [5]. Ein gutes Beispiel hierfür stellt die
Entfernung von Blei durch die Zugabe von Hydroxyapatit (Ca10(PO4)6(OH)2) dar:
+
2+
-
Ca10 (PO4
) 6(OH)
2 + 14H ↔ 10Ca + 6H2PO
4 + 2H2O
2+
-
10Pb 6H2PO
4 + 2H2O
→ Pb10(PO4
) 6(OH)
2
+ (s) + 14H
+
(Gl. 3.3)
(Gl. 3.4)
Nach der Lösung des Hydroxyapatit reagiert das in der Lösung vorhandene Blei und
fällt als Hydroxypyromorphit aus [39].
Der Vorteil der Fällungs-Reaktiven Systeme im Vergleich zu den Sorptions-Reaktiven
Systemen liegt in der geringeren Abhängigkeit der Abreinigungsreaktion von den
vorliegenden Grundwasserverhältnissen. Nachteilig kann sich jedoch auswirken,
dass die Schwermetalle, die als schwerlösliche Hydroxide und Carbonate ausfallen,

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 19
die Oberflächen des reaktiven Materials belegen und damit zu einer Verminderung
der Reaktion und gleichzeitig auch zu einem Verlust der hydraulischen
Leistungsfähigkeit führen. Vergleichbar den Sorptions-Reaktiven Systemen besteht
auch hier die grundsätzliche Möglichkeit einer Remobilisierung der gefällten
Kontaminanten. Deshalb muss eine Veränderung der geochemischen Verhältnisse
im Grundwasser während der Sanierung verhindert werden. Um eine dauerhafte
Entfernung aus dem Grundwasser sicherzustellen, sollten die Fällungsendprodukte
nach erfolgter Sanierung aus dem Untergrund entfernt werden.
3.3 Auf chemischen und/oder biologischen Reaktionen basierende
Reaktive Systeme
3.3.1 Reduktive Dehalogenierung von LHKW
Die in der Forschung am intensivsten betrachtete und auch in der Praxis bis jetzt am
häufigsten eingesetzte Abreinigungsreaktion in Reaktiven Systemen stellt die
reduktive Dehalogenierung von LHKW dar. Als reaktives Material wird dabei
sogenanntes nullwertiges Eisen verwendet. Es handelt sich hierbei um eine
irreversible Redoxreaktion, bei der ein Wasserstoffatom an die Stelle des
Halogenatoms im Molekül tritt. Diese Art der Zerstörung von halogenierten
Verbindungen ist in der Chemie schon seit langem bekannt; neu ist nur ihre
Anwendung auf den Bereich des Grundwassers. Als bekannte
Dehalogenierungsmittel bieten sich unedle Metalle, salzartige Hybride und
Wasserstoff in Kombination mit Katalysatoren an [5].
Durch die Untersuchungen von Gillham und O`Hannesin zu Beginn der 90er Jahre
wurde nachgewiesen, dass nullwertiges Eisen (Fe 0 ) als reaktives Material gut
geeignet ist [25]. Das Eisen wird bei der Reduktion als Reduktionsmittel eingesetzt,
d. h., es wird oxidiert und gibt dabei Elektronen ab. Dies kann auf zweierlei Arten
geschehen. Falls gelöster Sauerstoff im Grundwasser vorliegt, läuft die Oxidation
gemäß Gleichung 3.5 ab. Da der Sauerstoff im Grundwasser jedoch sehr schnell
verbraucht wird, sobald das Wasser in das Reaktive System einströmt, stoppt der
aerobe Korrosionsprozess und wird durch einen anaeroben ersetzt, der durch
Gleichung 3.6 beschrieben werden kann [35].

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 20
0
2+
2Fe + O 2 + 2H 2O
↔ 2Fe +
0
2+
Fe + 2H 2O
↔ Fe + H 2 +
4OH
2OH
-
-
(Gl. 3.5)
(Gl. 3.6)
Der chlorierte Kohlenwasserstoff (CKW) wird durch das Eisen reduziert, so dass sich
die Summengleichung des Abbaus nach Gillham und O`Hannesin wie folgt schreiben
lässt [26]:
0
2+
-
2Fe + 3H 2O
+ X - Cl → 2Fe + 3OH + H 2 + X - H +
Cl
-
. (Gl. 3.7)
Es handelt sich um eine Oberflächenreaktion, bei der ein enger Kontakt zwischen
reaktivem Material und Schadstoffteilchen erforderlich ist. Grundsätzlich gibt es drei
alternative Vorstellungen zu den Dehalogenierungsreaktionen an der Fe 0 -Oberfläche.
Die Erste basiert auf einem direkten Transfer von Elektronen von der Fe 0 -Oberfläche
zum chlorierten Kohlenwasserstoff, die Zweite basiert auf einer Reduktion des
Kohlenwasserstoffs durch Fe 2+ -Ionen in der Lösung oder an der Metalloberfläche.
Der dritten Vorstellung liegt eine Reduktion der CKW mit gelöstem oder an die
Metalloberfläche gebundenem Wasserstoff (H2), der durch die anaeroben
Korrosionsprozesse entsteht, zugrunde. Dabei ist der direkte Elektronentransfer als
die wesentlichste Reaktion einzustufen [5,8].
Der Abbau von höher chlorierten Verbindungen geschieht über mehrere
Zwischenprodukte, die zum Teil ihrerseits toxisch sein können. Es handelt sich um
eine Reaktion (pseudo-)erster Ordnung. Für die Gruppe der chlorierten Ethene gilt,
dass der Abbau umso schneller erfolgt, je höher die Chlorierung ist. Je niedriger also
der Chlorierungsgrad ist, desto größer ist die Halbwertszeit [5]. Da die Halbwertszeit
auch von der verwendeten Eisensorte abhängt, ist diese Tatsache auch für die
spätere Bemessung der reaktiven Wandsysteme von entscheidender Bedeutung.
Zusammen mit der Schadstoffeingangskonzentration kann dann die notwendige
Halbwertszeit bis zum Erreichen der Sanierungsziele abgeschätzt werden. Eine
Übersicht über die verschiedenen Halbwertszeiten gibt Tabelle 3.2.

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 21
Organische Verbindungen
Reines Eisen
t1/2 (h)
Kommerzielles Eisen
t1/2 (h)
Methan
Tetrachlormethan 0.02, 0.003, 0.023 0.31-0.85
Chloroform 1.49, 0.73 4.8
Bromoform 0.041
Ethan
Hexachlorethan 0.013 NA
1,1,2,2-Tetrachlorethan 0.053 NA
1,1,1,2-Tetrachlorethan 0.049 NA
1,1,1-Trichlorethan 0.065, 1.4 1.7-4.1
1,1-Dichlorethan NA NA
Ethen
Tetrachlorethen 0.28, 5.2 2.1-10.8, 3.2
Trichlorethen 0.67, 7.3-9.7, 0.68 1.1-4.6, 2.4, 2.8
1,1-Dichlorethen 5.5, 2.8 37.4, 15.2
trans-1,2-Dichlorethen 6.4 4.9, 6.9, 7.6
cis-1,2-Dichlorethen 19.7 10.8-33.9, 47.6
Vinylchlorid 12.6 10.8-12.3, 4.7
Andere organische Schadstoffe
1,1,2-Trichlortriflurethan (Freon113) 1.02 NA
1,2,3-Trichlorpropan NA 24.0
1,2-Dichlorpropan NA 4.5
1,3-Dichlorpropan NA 2.2
1,2-Dibrom-3-chlorpropan NA 0.72
1,2-Dibrommethan NA 1.5-6.5
n-Nitrodimethylamin (NDMA) 1.83 NA
Nitrobenzol 0.008 NA
Kein sichtbarer Abbau
Dichlormethan NA NA
1,4-Dichlorbenzol NA NA
1,2-Dichlorethan NA NA
Chlormethan NA NA
Tabelle 3.2: Halbwertszeiten von mit verschieden Eisenqualitäten behandelten
Grundwasserschadstoffen aus [4]
Es sind jedoch nicht alle CKW dehalogenierbar. Beinahe sämtliche aromatischen
CKW wie z. B. Chlorphenole, PCB, Dioxine usw. sind ausgenommen. Um auch diese
CKW durch reduktive Dehalogenierung abbauen zu können, wurde die Verwendung
anderer nullwertiger Metalle erprobt. Dabei erwiesen sich Palladium und Aluminium,
sowie Bimetallverbindungen von palladisiertem Eisen als erfolgversprechend. Es
wurden Steigerungen der Abbauraten um den Faktor 100 beobachtet [5].
Als problematisch bei der Dehalogenierung von LHKW durch nullwertiges Eisen ist
der Anstieg des pH-Wertes infolge der Korrosionsprozesse zu sehen. Dadurch kann
es zu einem Ausfallen von Hydroxiden und Carbonaten kommen, welche sowohl die
reaktive Oberfläche belegen können, als auch die Porosität des Gesamtsystems
negativ beeinflussen können. Erste Erfahrungen legen jedoch nahe, dass dieser
Effekt bezogen auf die bis jetzt realisierten Sanierungszeiträume nicht sehr
gravierend ist [35]. Auch in ersten Studien über das Langzeitverhalten der

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 22
Abreinigungsreaktion von reaktiven Wänden mit Füllungen aus nullwertigem Eisen
konnten die Ergebnisse der Laboruntersuchungen bestätigt werden [32].
3.3.2 Reduktion und Immobilisierung von Metallen
Das schon bei der reduktiven Dehalogenierung von LHKW eingesetzte nullwertige
Eisen lässt sich auch für die Reduktion einer ganzen Reihe von Metallen (Cr(VI),
U(VI)) einsetzen. So kann gut lösliches Chromat Cr(VI) mit Eisen reduziert und in
schwerlösliches Cr(III) überführt werden, das dann als Oxyhydroxidverbindung
ausfällt. Die Reaktionsgleichung lautet
0
-
Fe 2H 2O
+ HCrO 4 ↔ Fe(OH) 3 +
+ Cr(OH) . (Gl. 3.8)
Die Halbwertszeiten für die Chromatreduktion betragen im Laborexperiment 10 bis
20 Minuten [8]. Obwohl diese Reaktion grundsätzlich reversibel ist, kann dennoch in
den allermeisten Fällen eine Remobilisierung durch Oxidation ausgeschlossen
werden, da keine geeigneten Oxidationsmittel im Grundwasser vorhanden sind [36].
Dies muss jedoch durch eine kontinuierliche Überwachung sichergestellt werden.
Ein anderer Weg zur Immobilisierung von Metallen wird besonders bei der
Entfernung von Metallen aus Sickerwässern von Abraumhalden oder anderen
Produktionsrückständen des Bergbaus gewählt. Es handelt sich hierbei um eine
biologisch vermittelte Reaktion aus Sulfatreduktion und anschließender Fällung der
Metalle als Metallsulfide. Die Sulfatreduktion geschieht hierbei durch Bakterien, die
jedoch eine organische Kohlenstoffquelle benötigen. Gleichungen 3.9 und 3.10
zeigen den Reaktionsablauf am Beispiel von Eisen. Dabei stellt CH2O die
Kohlenstoffquelle für die Bakterien dar [5].
-
+
2SO 4 + 4CH 2O
+ 4H → 2H 2S
+ 4CO 2 + 4H 2O
2+
Fe H 2
+ S → FeS(s) + 2H
+
3
(Gl. 3.9)
(Gl. 3.10)
In Laborversuchen wurden eine Vielzahl von Materialien getestet, u. a. Holzspäne,
Sägemehl, Klärschlamm, Zellulose usw.. Bis jetzt wurden die besten Ergebnisse in
Feldversuchen mit Holz erreicht. Nach einem für die Entwicklung der

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 23
Bakterienstämme notwendigen Zeitraum können signifikante
Konzentrationsverminderungen von Sulfat sowie von diversen Metallen festgestellt
werden.
Bedingung für den Ablauf der Sulfatreduktion und somit für den Erfolg dieser
Reinigungsstrategie ist jedoch, dass anoxische Verhältnisse innerhalb des Systems
herrschen. Die Lebensdauer dieser Systeme ist aber aller Voraussicht nach
begrenzt; zum einen durch die endliche Kapazität des organischen Kohlenstoffs und
zum anderen durch die gefällten Metallsulfide, die die Effektivität des Systems
zusätzlich herabsetzen [36].
3.3.3 Biologische Abbaureaktionen
Der biologische Abbau von Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol (BTEX) und PAK ist
seit langem bekannt. In der Vergangenheit wurde diese Methode des biologischen
Abbaus schon erfolgreich in der Grundwassersanierung eingesetzt, indem man durch
in-situ air sparging aerobe Verhältnisse im Aquifer geschaffen hat, um diese Reaktion
zu beschleunigen. Auch hier können Reaktive Systeme zur Verbesserung der
Wirtschaftlichkeit eingesetzt werden. Durch das Einbringen sogenannter
sauerstofffreisetzender Verbindungen im Anstrom der Schadensstelle wird dabei die
Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen sichergestellt. Als reaktives Material
bietet sich z.B. Magnesiumoxid an, das zusammen mit Wasser langsam und
dauerhaft Sauerstoff abgibt (vgl. Gl. 3.12) [8]. Die Reaktion zur Bildung des
Magnesiumoxids ist in Gleichung 3.11 dargestellt.
MgO 2 2
2 2
+ H O ↔ MgO + H O
(Gl.3.11)
2MgO + 2H O ↔ O + Mg(OH) . (Gl.3.12)
2
2
2
Sowohl die Erforschung als auch der Einsatz dieser Technologie ist schon seit
längerer Zeit gängige Praxis. Die Firma Regenesis (USA) bietet mit ihrem „ORC-
Reagenz“ (oxygen realease compound) ein patentiertes und schon an einer Reihe
von verschiedenen Schadstoffgruppen erprobtes Material an [5].
2

3 Abreinigungsverfahren und ihre Materialien 24
Zusätzlich zu den ORC-Reagenzien sind auch sogenannte HRC-Reagenzien
(hydrogen realease compound) entwickelt worden. Es handelt sich dabei um
Polylaktat-Ester, der bei Kontakt mit Wasser langsam Milchsäure freisetzt. Bei der
folgenden Umsetzung durch Mikroorganismen entsteht Wasserstoff, der dann in
einem natürlichen, als anaerobe reduktive Dechlorierung bezeichneten Prozess
verwendet wird. Hierbei wird durch anaerobe Mikroorganismen Chlor aus den
Molekülen der Grundwasserkontaminanten gelöst, durch Wasserstoff ersetzt und die
Verbindung so dechloriert [33]. Beide Reagenzien werden zur Zeit jedoch eher zur
Sanierung der Schadensherde als zur Grundwasserabstromsanierung eingesetzt.
Sie werden also direkt in die Kontamination injiziert.
Problematisch bei der Anwendung von Sauerstoff freisetzenden Systemen ist jedoch
die unerwünschte Oxidation von anderen, im Untergrund vorliegenden reduzierten
Verbindungen. Die Oxidation von Sulfiden kann zudem zu einer Remobilisierung von
Schwermetallen führen. Auch zur Entfernung von Nitrat aus dem Grundwasser sind
Reaktive Systeme in der Erprobung. Hierbei besteht das reaktive Material aus einer
organischen Kohlenstoffquelle (Sägespäne, Stroh), die für die heterotrophe
Denitrifikation gebraucht wird. Des weiteren gibt es eine Vielzahl von kombinierten
Abreinigungsstrategien, bei denen biologische Prozesse beteiligt sind. So wird,
indem man auf dem Adsorbermaterial Mikroorganismen ansiedelt, die den sorbierten
Schadstoff abbauen können, die Möglichkeit der Verlängerung der Standzeiten von
sorptions-Reaktiven Systemen untersucht. Bei allen Beispielen ist die erfolgreiche
Anwendung von der individuellen Charakteristik des Aquifers und der
Zusammensetzung des Grundwassers abhängig.
Die Forschung nach Mikroorganismen, die in der Lage sind, auch andere
Grundwasserschadstoffe abzubauen, wird in den nächsten Jahren noch weitere
Anwendungen möglich machen, so dass der Einsatz biologischer Abbauprozesse in
Reaktiven Systemen weiter zunehmen wird. Ein gutes Beispiel hierfür ist der
biologische Abbau von Chlorphenolen, der in niedrigen Konzentrationen des
Schadstoffs schon nachgewiesen wurde [9].

4 Bauverfahren 25
4 Bauverfahren
Damit sich das Konzept der passiven Grundwasser-Abstromsanierung auch in der
Praxis durchsetzt, ist nicht nur eine gründliche Forschung auf dem Gebiet der
Konstruktionsformen und der reaktiven Materialien erforderlich, sondern auch die
Entwicklung neuer tiefbautechnischer Verfahren sowie die kostengünstige Adaption
bestehender Techniken des Spezialtiefbaus zur Herstellung der Reaktiven Systeme.
Hierbei ist vor allem auf einen möglichst hohen Grad an Flexibilität und
Einsatzfähigkeit der Herstellungsverfahren bezüglich der anstehenden Bodenarten
bzw. der geologischen und hydrogeologischen Randbedingungen der jeweiligen
Sanierungsstandorte Wert zu legen. Zusätzlich ist eine Senkung der
Herstellungskosten anzustreben, da dadurch direkt die Wirtschaftlichkeit der
Reaktiven Systeme verbessert werden kann. Zur Zeit stehen diverse Verfahren des
Spezialtiefbaus zur Verfügung, die auch schon ihre praktische Anwendbarkeit im
Bereich der Herstellung Reaktiver Systeme bewiesen haben. Tabelle 4.1 gibt einen
Überblick über die verschiedenen gängigen Verfahren.
Schlitzwand Schmalwand Bohrpfahlwand Löffelbagger Spundwand
Wanddicke zwischen 60 6 bis 20 cm Durchmesser beliebig beliebig
und 120 cm
von 60 bis 300
cm meist 90 bis
120 cm
Tiefe bis ca. 30 m in abhängig vom abhängig vom bis ca. 6m in bis ca. 20 m
Sonderfällen anstehenden Durchmesser ca. Sonderfällen
bis 80 m Boden ca.15 bis 30 bis 60 m 10m
(100m)
25 m
Vorteile große Tiefe schnelles universell in allen einfache schnelles
erreichbar, Bauverfahren, kein Böden, jedes Ausrüstung Bauverfahren
Wandintegrität (kontaminierter) Reaktormaterial
durch
Vermessung
des Schlitzes
sicherstellbar
Bodenaushub einsetzbar
Nachteile spezielles rammbarer Boden wegen begrenzte rammbarer
Stützmedium erforderlich, nur Überschnitt Tiefe, Boden
erforderlich pumpbare teilweises Kurzzeitstand- erforderlich,
Reaktormaterialien wiederausbohren festigkeit des oder
einsetzbar,
von
Bodens Auflockerungs-
Anschluss zur Reaktormaterial erforderlich Bohrungen,
Nachbarlamelle
ggf. spezielle
muss
Schloß-
gewährleistet sein
dichtungen
Tabelle 4.1: Übersicht gängiger Bauverfahren Reaktiver Systeme [24]

4 Bauverfahren 26
Wie aus Tabelle 4.2 ersichtlich, gibt es drei unterschiedliche Elemente der
Reinigungswandtechnologie, die zum Teil jeweils stark variierende Anforderungen an
die Herstellungsverfahren stellen. Somit sind nicht alle Tiefbautechniken im gleichen
Maße zur Erstellung der verschiedenen Elemente geeignet.
Für die Ausführung der Funnel-Elemente kommen im wesentlichen Schlitz-, Schmalund
Spundwände sowie der Aushub mit konventionellen Löffelbaggern in Frage. Die
Ausführung von Gate-Bauwerken erfolgt in der Regel im Schutz von Spundwänden
oder Spundwandkästen bzw. Caissons, die am Ende der Baumaßnahme wieder
entfernt werden. Für vollflächig durchströmte Reinigungswände stehen wiederum
Schmal- und Schlitzwände oder Löffelbagger sowie Bodenaustauschverfahren mit
überschnittenen Bohrpfählen zur Verfügung.
Es gibt jedoch in jüngster Zeit auch neuartige Ansätze zur Herstellung dieser
Elemente, wie z.B. die HDI-Injektion für Funnel-Elemente und vollflächig
durchströmte Wände oder etwa der Einsatz einer Bodenfräse. Einen Überblick über
sämtliche beschriebene Verfahren gibt Tabelle 4.2.
Eignung der Bauverfahren für die
Ausführung von ...
Funnel-
Elementen
Gate-
Elementen
vollflächigen
Reinigungswänden
Spundwände/Verbaukästen
Schlitzwände
+ + O
Einphasen + - O
Zweiphasen + - -
Gerammte O - O
Schmalwände + - O
Bohrpfähle O O +
Mixed-in-Place O - O
Schlitzwandfräse
Injektionsverfahren
O - +
Einpressungen - - O
Düsenstrahlverfahren O O O
Legende: + : gut geeignet; O : geeignet; - : weniger geeignet
Tabelle 4.2: Eignung der Bauverfahren für die einzelnen Reinigungswandelemente
Im nachfolgenden Abschnitt werden sowohl die herkömmlichen als auch die
neuartigen Verfahren beschrieben, sowie deren Vor- und Nachteile bei der
Herstellung und deren Eignung für die verschiedenen Elemente bewertet.

4 Bauverfahren 27
4.1 Spundwände / Verbaukästen
Die Sicherung von temporären Aushubmaßnahmen durch Spundwände oder
Spundwandkästen stellt ein kostengünstiges und schnelles Bauverfahren dar,
welches sich über Jahrzehnte bewährt hat. Auch die Einkapselung von
Grundwasserschadensfällen durch Spundwände stellt heute den Stand der Technik
dar. Bei der Herstellung von Reaktiven Systemen ergeben sich deshalb eine Vielzahl
von Anwendungsmöglichkeiten dieser Technik. Grundvoraussetzung für den Einsatz
ist jedoch, dass ein ramm- oder rüttelfähiger Untergrund vorhanden ist.
Spundwände können grundsätzlich bei der Konstruktion aller Elemente eines
Reaktiven Systems eingesetzt werden. Besonders geeignet sind sie jedoch für
Funnel-Elemente, die nicht tiefer als 15-20 m in den Untergrund eingebracht werden
müssen. Dieser Wert ergibt sich aus der Tatsache, dass nur bis zu dieser Tiefe die
Integrität der Spundwand sichergestellt werden kann. Um die Dichtigkeit bis in diese
Tiefen zu gewährleisten und einen eventuellen Durchbruch von kontaminiertem
Wasser zu verhindern, sind spezielle Schlossdichtungen und Dichtungsmaterialien
entwickelt worden. Verwendet werden bituminöse plastische Dichtungsmittel
(Produkt „Beltan“ der Firma ARBED) oder auf Basis von Polyurethan (Firma
HOESCH). Da die Schlösser reichlich mit Dichtungsmittel gefüllt sind, ist beim
Einbau der Spundwände mit dem Herauspressen von überschüssigem Material zu
rechnen. Bei Vibrationsrammungen kann sich allerdings die Dichtungsmasse durch
Schlossreibung verflüssigen. Deshalb ist die Wirksamkeit durch geeignete
Qualitätskontrollen während der Bauphase sicherzustellen. Eine weitere Möglichkeit
der Abdichtung besteht durch Verschweißen der im Werk eingefädelten
Schlossfugen (z. B. bei Doppelbohlen, Dreifach- und Vierfachbohlen). Nur begrenzt
ist das Verschweißen der Fädelschlösser nach dem Rammen möglich. Daher
kommen auch kombinierte Verfahren zur Anwendung, bei denen die werkseitig
eingezogenen Schlösser verschweißt und das Fädelschloss mit einer künstlichen
Dichtung versehen wird. Ungeklärt ist bis jetzt, in wieweit Korrosion und chemischer
Angriff die Dauerhaftigkeit der Spundwandelemente und vor allem der
Schlossdichtungsmassen in Reaktiven Systemen beeinträchtigen kann. Im
allgemeinen sind die Spundwände beim Einbau in den Boden gegen Korrosion
ausreichend geschützt, da im Boden die Sauerstoffzufuhr stark eingeschränkt oder
ganz unterbunden ist. Jedoch können die Spundbohlen bei Reaktiven Systemen

4 Bauverfahren 28
durch die Verwendung von sauerstofffreisetzenden Materialien zur
Grundwasserreinigung auch im Boden von Korrosion betroffen sein. In anderen
Einsatzgebieten wie z. B. beim Küstenschutz sind mit Beschichtungen (z. B.
Teeranstriche, Kunststoffbeschichtung) und Verzinkung gute Ergebnisse beim
Korrosionsschutz erzielt worden, die aller Voraussicht nach auch auf Reaktive
Systeme übertragen werden können. Zum Schutz der Schlossdichtungsmaterialien
sind ggf. zusätzliche Maßnahmen zu ergreifen.
Der Einsatz dieser Technik für die Herstellung von Gate-Elementen ist nur bei
geringen Tiefen zu empfehlen, da sie nur bis ungefähr 12 m Tiefe wirtschaftlich ist
[5]. Sie stellt aber bis jetzt die am meisten verwendete Methode dar, da die zur Zeit
schon realisierten Systeme relativ oberflächennah sind. Sowohl bei der Konstruktion
von Gate-Elementen als auch von vollflächigen Reinigungswänden mit Hilfe von
Spundwandkonstruktionen ist mit einer Verdichtung des Bodens und gleichzeitig
einer Verschmierung von bindigen Böden durch das Einbringen der Spundbohlen zu
rechnen. Dadurch kann die Durchlässigkeit des Aquifers im Bereich des Reaktiven
Systems gestört werden. Dieser Effekt ist schon bei der Projektierung zu
berücksichtigen. Zusätzlich muss darauf geachtet werden, dass keine angrenzende
Bebauung durch die Erschütterungen geschädigt wird. Um dies weitgehend
auszuschließen, ist z. B. das „silent piler“ Verfahren, bei dem die einzelnen
Spundbohlen in den zuvor durch Spiralbohrungen aufgelockerten Boden eingepresst
werden, geeignet. Dadurch wird gleichzeitig eine Verminderung der Lärmemissionen
erreicht. Ein Vorteil bei der Konstruktion mit Hilfe eines Spundwandverbaus besteht
in dem unkomplizierten Einbringen des Füllmaterials und der hohen Flexibilität
bezüglich der Geometrie der Wände oder Gates. Außerdem sind mit diesem
Verfahren beliebige Wanddicken herstellbar. Nachteilig ist jedoch die Empfindlichkeit
gegenüber Hindernissen im Untergrund wie z. B. Felsbrocken oder Rohrleitungs- und
Kanaltrassen wie man sie auf alten Industriegeländen häufig antreffen kann.
Diverse Ausführungsformen von Spundwandkonstruktionen, die zur Aufnahme von
Füllmaterial dienen können, sind jedoch durch ein internationales Patent der
University of Waterloo (Kanada) aus dem Jahre 1993 geschützt [28]. Dadurch
können sich gegebenenfalls die Herstellungskosten durch Lizenzabgaben erhöhen.
In Deutschland sind Spundwände u.a. in Karlsruhe zur Herstellung des Funnel und in
Edenkoben zur Herstellung des Funnels und des Gates verwendet worden.

4 Bauverfahren 29
4.2 Schlitzwände
Die Herstellung von Dichtwänden in Schlitzwandbauweise ist ein gängiges Verfahren
im Deponiebau. Folglich kann es auch zur Errichtung der Funnel-Elemente von
Reaktiven Systemen genutzt werden. Es gibt grundsätzlich drei unterschiedliche
Herstellungsverfahren einer Schlitzwand:
• Einphasen – Verfahren,
• Zweiphasen – Verfahren,
• Gerammte Schlitzwände.
Je nach Tiefe wird bei den ersten beiden Verfahren ein Schlitz mit Hilfe eines
Baggers (bis ca. 10 m), eines Schlitzwandgreifers (bis ca. 50 m) oder einer
Schlitzwandfräse (bis max. 150 m) ausgehoben. Der entstandene Schlitz wird dabei
durch den hydrostatischen Druck einer Stützsuspension, die in den Schlitz geleitet
wird, stabilisiert. Während des fortschreitenden Aushubes ist ständig Suspension
nachzufüllen. Um beim Schlitzaushub eine Führung für das Aushubwerkzeug zu
geben und den Rand des Schlitzes vor Nachbruch im Bereich des schwankenden
Spiegels der Stützflüssigkeit zu sichern, werden Leitwände von mindestens 1 m Tiefe
aus Beton, Holz oder Stahl im Bereich der Geländeoberfläche gleichlaufend zu den
Längsseiten des auszuhebenden Schlitzes angeordnet. Die Suspension des
Einphasen-Verfahrens besteht aus einem Wasser-Zement-Zuschlag-Gemisch, das
nach einiger Zeit aushärtet und die Schlitzwand bildet. Die Stützsuspension des
Zweiphasen-Verfahrens besteht aus einem Wasser-Bentonit Gemisch und wird,
nachdem die Endtiefe erreicht ist, durch das eigentliche Schlitzwandmaterial (i. a.
Beton) ersetzt, das dann aushärtet.
Die gerammte Schlitzwand stellt einen Spezialfall der Schlitzwandherstellung dar.
Dabei wird ein geschlossener Hohlkasten in den Boden getrieben und anschließend
mit dem gewünschten Schlitzwandmaterial gefüllt. Danach wird der Hohlkasten
wieder aus dem Boden gezogen, wobei sich die Sohlplatte löst und das eingefüllte
Material im Boden verbleibt. Dieses Verfahren ist jedoch nur in ramm- oder
rüttelfähigen Böden einsetzbar, sodass - wie schon bei den Spundwänden - auch

4 Bauverfahren 30
hier damit gerechnet werden muss, dass durch das Einbringen des Hohlkastens eine
Verdichtung des Bodens stattfindet.
Gerade für große Tiefen ist die Herstellung der Funnel durch suspensionsgestützte
Schlitzwände gut geeignet, da sich die Wandintegrität, hier ist vor allem die
Vertikalität ausschlaggebend, gut durch Vermessung und durch Leitwände
sicherstellen lässt. Nachteilig sind die große Arbeitsfläche, die benötigt wird, um den
Schlitz herzustellen, und der Umstand, dass die Schlitzwand nicht oder nur sehr
schwer nach dem Ende der Sanierung wieder aus dem Boden zu entfernen ist. Bei
der Errichtung von vollflächig durchströmten Reinigungswänden mittels
suspensionsgestützter Schlitzwände ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten. Der
Einsatz regulärer Bentonit-Suspensionen ist nicht möglich, da diese mit
zunehmender Tiefe immer weiter in den umgebenden Boden eindringen und dadurch
die Durchlässigkeit vermindern. Um dieses Problem zu lösen sind in den USA
biologisch abbaubare Suspensionen entwickelt und auch schon erfolgreich
eingesetzt worden [5]. Nach Herstellung der Reinigungswand werden dabei durch
Zugabe von Enzymen die noch im Boden verbliebenen Reste der Stützsuspension
abgebaut und so die ursprüngliche Durchlässigkeit des Aquifers wiederhergestellt. In
Deutschland ist jedoch der Einsatz dieser biologischen Suspensionen und der
benötigten Zusatzstoffe noch nicht auf seine Genehmigungsfähigkeit hin geprüft
worden und z. Z. liegen zudem keine Pläne dazu vor. Auch Gate-Konstruktionen sind
in Schlitzwandbauweise denkbar. Dabei könnten speziell entwickelte, vorgefertigte
Elemente in den ausgehobenen Schlitz gestellt werden, die dann später das
Reaktive Material aufnehmen. Es existieren jedoch noch keine konkreten Pläne zur
Entwicklung solcher Elemente, obwohl dadurch auch ein Austausch des reaktiven
Materials leicht zu bewerkstelligen wäre.
Die Schlitzwandtechnologie zur Errichtung von Reaktiven Systemen wurde in
Deutschland bis jetzt nur am Standort Tübingen zur Herstellung des Funnel-
Elementes im Einphasen-Verfahren angewendet.

4 Bauverfahren 31
4.3 Schmalwände
Schmalwände werden im Wasser- und Deponiebau schon seit einiger Zeit
angewendet und sind Stand der Technik, wenn es darum geht, schnell und preiswert
Dichtwände zu erstellen. Sie zeichnen sich hierbei vor allem durch die große
Flexibilität bei der Anpassung der Wandgeometrie an die vorhandenen
Randbedingungen aus. Zur Herstellung einer Schmalwand werden spezielle 0,4 bis
1,0 m breite Stahlbohlen, meist I-Profile, bis zu der gewünschten Tiefe in den
Untergrund gerüttelt oder gerammt. Der dadurch entstandene Hohlraum wird,
während die Bohle wieder gezogen wird, mittels am Bohlenfuß vorhandener
Einpressdüsen mit den gewünschten Materialien gefüllt, die in Form pumpfähiger
Suspensionen vorliegen müssen [27]. Beim Eindringen der Rüttelbohle in den
Boden tritt auch dabei kontinuierlich Suspension aus. Diese wirkt als Gleitmittel und
verhindert das Verstopfen der Düse. Durch überschnittene Herstellung wird daraus
eine Wand errichtet. Mit dieser einfachen Methode können innerhalb eines
Arbeitstages bis zu 1000 m 2 Dichtwandfläche erstellt werden [39]. Als vorteilhaft ist
außerdem die Tatsache anzusehen, dass weder Bodenaushub anfällt noch eine
Wasserhaltung während der Bauzeit benötigt wird.
Es bietet sich daher an, auch bei der Konstruktion von Reaktiven Systemen, auf
diese bewährte Technik zurückzugreifen. Besonders für die Herstellung von Funnel-
Elementen ist dieses Verfahren gut geeignet. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die
Dicke der Wand relativ gering ist. Sie beträgt, abhängig von der Bodenart, nur 0,1 bis
0,2 m. Außerdem ist diese Technik nur bis zu einer Tiefe von maximal 25 Metern
einsetzbar. Zusätzlich zu der Anwendung bei der Herstellung von Funnel-Elementen,
gibt es auch Überlegungen, vollflächig durchströmte Wände mittels Schmalwänden
zu errichten. Der Dr. Ing. Steffen Ingenieurgesellschaft mbH ist für die Herstellung
einer Adsorberwand im Schmalwandverfahren im Jahr 1992 ein deutsches Patent
erteilt worden [28]. Es sind bei der Errichtung von vollflächig durchströmten
Reinigungswänden jedoch nur pump- oder injizierfähige reaktive Materialien
verwendbar. Dabei ist ein Vorteil der injizierfähigen Materialien, dass das injizierte
Material zusätzlich noch in den Porenraum des umgebenden Bodens eindringt.
Dadurch kann die Dicke der Wand in Abhängigkeit vom anstehenden Boden bis zur
doppelten Stärke der Stahlbohlen erreichen. Es ist jedoch bei dieser Art der
Herstellung, wie schon bei den gerammten Schlitzwänden und Spundwänden, mit

4 Bauverfahren 32
einer Verdichtung des Bodens zu rechnen, wodurch die Effektivität der
Reinigungswand herabgesetzt werden könnte.
Trotz der einfachen Anwendbarkeit des Schmalwandverfahrens ist dieses bislang in
Deutschland noch nicht und in Amerika nur vereinzelt bei der Herstellung von
Reaktiven Systemen zum Einsatz gekommen.
4.4 Bohrpfahlwände
Die Herstellung von Bohrpfählen zur Gründung von Bauwerken und als
Umschließung von Baugruben ist seit langem bautechnische Praxis. Auch zum
Bodenaustausch bei Altlastensanierungen werden überschnittene Bohrpfähle immer
häufiger eingesetzt. Für die Pfahlherstellung können alle üblichen Greifer- oder
Drehbohranlagen verwendet werden. Es sind – je nach Baugrund und
Baustellenverhältnissen – verrohrte, unverrohrte und suspensionsgestützte
Bohrungen möglich, wobei zur Überschneidung der Bohrpfahlwand Drehbohrgeräte
mit Verrohrungsmaschinen oder Greiferbohranlagen mit Verrohrungsmaschinen
eingesetzt werden. Bei der Herstellung von Reaktiven Systemen kommen allerdings
nur verrohrte Bohrungen in Frage. Für eine planmäßige Herstellung der Wände muss
bei einer überschnittenen Pfahlwand eine Bohrschablone, welche die Lage der
Ansatzpunkte für das Vortreibrohr vorgibt, angelegt werden. Diese kann mit Ortbeton
hergestellt werden oder aus Stahlbetonfertigteilen bzw. Stahlsegmenten bestehen.
Grundsätzlich lassen sich alle drei Elemente einer Reinigungswand mittels
Bohrpfählen realisieren.
Besonders gut bieten sich Bohrpfähle zur Herstellung von vollflächig durchströmten
Reinigungswänden an. Dabei können sie sowohl überschnitten ausgeführt werden
wie z. B. am Standort Rheine als auch hintereinander versetzt wie bei der
Absorberwand in Reichenbach. Prinzipiell sind mit dieser Technik große Tiefen
erreichbar, ab 15 bis 20 Metern nimmt jedoch die Gefahr der Fugenklaffung stark zu
und es muss durch zusätzliche Maßnahmen gewährleistet werden, dass keine
Lücken in der Wand entstehen. Nachteilig bei der Verwendung von überschnittenen
Bohrpfahlwänden ist der Verlust von reaktivem Material durch das Ausbohren der

4 Bauverfahren 33
Überschneidung. Deshalb ist die zweite Variante, die versetzte Anordnung der
Pfähle, soweit dies möglich ist, zu bevorzugen.
Eine weitere Schwäche besteht darin, dass bei diesem Herstellungsverfahren keine
Filterschicht im Anstrom der Wand eingebracht werden kann, um so eine
gleichmäßigere Durchströmung der Wand zu erreichen. Deshalb ist vom
Bauunternehmen Sax + Klee aus Mannheim eine Methode entwickelt worden, die
mittels eines in das Bohrrohr eingebrachten Stahlzylinders eine Aufteilung des
Bohrquerschnittes erreicht und somit die Herstellung verschiedener Zonen innerhalb
einer Bohrung erlaubt [28]. Diese Technik wurde erfolgreich im Zuge der Sanierung
des Gaswerkstandortes Karlsruhe für die Erstellung der Gate-Elemente genutzt.
Zuerst wurden dabei die Gates im Großbohrlochverfahren hergestellt und eine
Bohrverrohrung (Durchmesser 2500 mm) eingebracht. Danach wurden die
vorgefertigten Stahlzylinder installiert und anschließend die Verrohrung gezogen,
wobei der Zwischenraum mit Filterkies verfüllt wurde. Es gibt jedoch noch weitere
Möglichkeiten, Gate-Elemente mit Hilfe von Großbohrungen zu errichten. So kann
man das gesamte Reaktorbauwerk zur Aufnahme des reaktiven Materials aus
überschnittenen Bohrpfählen herstellen, die aus wasserdurchlässigem Beton
bestehen. Diese Methode wurde in Deutschland am Standort Oberursel angewandt.
Der Einsatz von Bohrpfählen zur Herstellung von Funnel-Elementen ist grundsätzlich
möglich, wird aber in den meisten Fällen nicht die wirtschaftlichste Alternative
darstellen, da eine reine Abdichtung des Untergrundes erforderlich ist und das
Funnel keine zusätzliche statische Funktion erfüllen muss. Deshalb wurde noch kein
Funnel aus überschnittenen Bohrpfählen realisiert. Zusammenfassend kann man
sagen, dass die Möglichkeiten der Anwendung von Bohrpfählen bei der Konstruktion
von Reaktiven Systemen äußerst vielfältig sind, da sie für sämtliche Bodenarten und
alle reaktiven Materialien geeignet sind.
4.5 Mixed-in-Place Verfahren
Das Mixed-in-Place Verfahren ist eine Modifikation der herkömmlichen Technik zur
Herstellung von Bohrpfählen. Dabei wird im Gegensatz zur Bohrpfahlherstellung der
anstehende Boden nicht oder nur teilweise gefördert. Stattdessen wird der Boden

4 Bauverfahren 34
durch geeignete Bohrgestänge und Schnecken in-situ mit zusätzlich durch das
Bohrgestänge injiziertem Füllmaterial vermischt und somit wird mittels
überschnittener Arbeitsweise eine Wand errichtet. Bisher ist dieses Verfahren jedoch
nur zur Herstellung von Dicht- oder Verbauwänden und zur Immobilisierung von
schadstoffbelasteten Böden genutzt worden, wobei als Injektionsmaterial meist
Bentonit-Zement Mischungen benutzt wurden.
Folglich lassen sich mit dieser Technik auch Funnel-Elemente von Reaktiven
Systemen errichten. Die erreichbaren Tiefen liegen, in Abhängigkeit vom
verwendeten Bohrgerät und anstehenden Boden, bei ca. 25-30 m. Bei der
Herstellung von Dichtwänden mit dieser Technik ist immer nur ein geringer Anteil von
Bodenaushub nötig. Es ist jedoch auch möglich, bis zu 50 % des Bodens
herauszubohren und mit reaktivem Material zu ersetzen, um so eine vollflächig
durchströmte Reinigungswand zu formen [38]. Das reaktive Material muss hierbei
wieder in einer pumpfähigen Form vorliegen, die den Bohrvorgang nicht behindert.
Die Effektivität dieser so hergestellten Reinigungswände ist durch ihren geringeren
Anteil an reaktiv wirksamen Material zwar nicht vergleichbar mit herkömmlichen aus
100 % Reaktionsmaterial bestehenden Wänden; ihre Anwendung ist jedoch bei
geringeren Schadstoffkonzentrationen denkbar. Durch die Durchmischung und
Homogenisierung des Bodens wird zusätzlich die Durchlässigkeit des Untergrundes
erhöht Diese Tatsache kann sich z. B. beim Bau einer vollflächig durchströmten
Reinigungswand als vorteilhaft erweisen.
Da das Mixed-in-Place Verfahren noch relativ jung ist, ist es bis jetzt noch nicht bei
der Herstellung von Reaktiven Systemen im Großmaßstab verwendet worden. Nur
aus den USA ist bis jetzt ein Pilotprojekt in Illinois bekannt [5].
4.6 Aushub mittels kontinuierlich arbeitenden Schlitzwandfräsen
Die Anwendung von kontinuierlich arbeitenden Schlitzfräsen für den Aushub von
relativ flachen Gräben und Schlitzen wird schon seit langem erfolgreich bei der
Verlegung von Rohren oder im Wasserbau zur Herstellung von Schlitzdrainagen
verwendet. Auch im Rahmen des RUBIN Forschungsverbundes wurde dieses
Bauverfahren schon eingesetzt, um am Standort Denkendorf die Drainagegräben für

4 Bauverfahren 35
das dort installierte Drain and Gate System zu errichten. Diese Technik bietet sich
zudem dazu an, vollflächig durchströmte Reinigungswände herzustellen und ist in
Amerika schon mehrfach in kommerziellen Sanierungsvorhaben eingesetzt worden
[38,5]. Dabei wird mit einer Fräse, die meist mit einem Kettensägen- Mechanismus
arbeitet, ein Schlitz hergestellt. Dieser Schlitz wird durch eine sogenannte „trench
box“ offengehalten und gleichzeitig mit dem gewünschten reaktiven Material verfüllt.
Abbildung 4.1: Kontinuierlich arbeitende Schlitzwandfräse [45]
Durch die Tatsache, dass der Aushub und der Einbau in einem Arbeitsgang erfolgen,
können mit diesem Verfahren schnell und kostengünstig beliebig lange Schlitze
hergestellt werden. Allein die Tiefe ist auf ca. 10 m begrenzt, wenngleich in Zukunft
im Zuge der Verwendung größerer Geräte wahrscheinlich auch tiefere Schlitze
hergestellt werden können. Bild 4.1 zeigt ein z. Z. eingesetztes Modell. Zusätzlich ist
die Breite der herstellbaren Schlitze auf 0,3 bis 0,6 m, je nach Leistungsfähigkeit des
verwendeten Gerätes, begrenzt. Daher ist, falls die nötige Kontaktzeit zwischen
Grundwasser und reaktivem Material auf dieser Strecke nicht erreicht werden kann,
auch eine parallele Anordnung mehrerer, mit diesem Verfahren errichteter Schlitze
denkbar. Der Einsatz dieser Technik ist allerdings nicht in allen Bodenarten möglich;
gerade in schweren Ton- und Schluffböden sowie in stark wasserhaltigen Böden ist
die Herstellung eines Schlitzes mit dieser Methode nicht empfehlenswert bzw. nur
sehr schwer möglich.

4 Bauverfahren 36
4.7 Injektionsverfahren
Injektionsverfahren werden heute standardmäßig zur Verbesserung der
Bodeneigenschaften oder der Gründung sowie zur Unterfangung von Gebäuden und
zum Dichtwandbau verwendet. Diese Technik zeichnet sich durch hohe Flexibilität
sowie den relativ geringen Aufwand verglichen mit der Schlitzwandherstellung
bezüglich der benötigten Ausrüstung aus. Die hohe geometrische Flexibilität erlaubt
eine optimale Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten. Vertikale und schräge
Bohrungen sind ebenso möglich wie die Auffächerung unter Hindernissen.
Grundsätzlich muss man bei den Injektionsverfahren drei Arten unterscheiden, zum
einen die herkömmliche Injektion in schon vorhandene Poren und Klüfte des Bodens
und zum anderen die Soil-Fracturing-Verfahren, die vorzugsweise in bindigen Böden
angewandt werden. Dabei reißt der Boden durch die Einpressung auf und das
Injektionsgut dringt skelettförmig in den Untergrund ein. Dieses Verfahren ist
allerdings nicht für die Anwendung bei der Herstellung Reaktiver Systeme geeignet,
da sich mit ihm keine geschlossenen Injektionskörper errichten lassen. Das dritte
Verfahren ist das Düsenstrahlverfahren, bei der, der Boden zuerst aufgeschnitten
wird und dann die Suspension injiziert wird. Man unterscheidet zwischen dem
Soilcrete-Verfahren der Firma KELLER und dem HDI-Verfahren der Firma BAUER,
wobei sich der Unterschied im wesentlichen in der verwendeten Düsenstrahltechnik
begründet.
Die herkömmlichen Injektionsverfahren, die nur die Poren und Klüfte füllen, sind
dabei vorzugsweise in kiesigen und sandigen Böden anwendbar. Das Einbringen der
Suspension geschieht über Bohrungen, die in individuellem Abstand angeordnet
werden. Dieser richtet sich in aller Regel nach der Durchlässigkeit des anstehenden
Bodens. Das Düsenstrahlverfahren lässt sich dagegen in allen Bodenarten
anwenden, außer in Fels. Der Boden wird dabei zuerst durch Wasser oder Wasser-
Luft Gemische mit Drücken bis zu 800 bar aufgeschnitten. Anschließend wird der
entstandene Hohlraum durch die injizierte Suspension ausgefüllt. Der überschüssige
Boden wird über den Bohrgutrücklauf zur Geländeoberfläche verdrängt. Zurück bleibt
ein Boden- /Suspensionsgemisch.
Mit dem Düsenstrahlverfahren lassen sich, in Abhängigkeit von der Bewegung der
Injektionsdüsen, sowohl Säulen (Durchmesser 0,2-2,5 m) als auch Lamellen (Dicke

4 Bauverfahren 37
0,2-0,5 m) herstellen. Bei herkömmlichen Injektionen bilden sich dagegen keine
definierten Wandgeometrien, da der Porenraum und eventuell vorhandene Klüfte
nicht homogen im Boden verteilt sind. Gleichzeitig kann deshalb auch die Integrität
der Injektionszone nicht oder nur schwer sichergestellt werden.
Die Herstellung von Dichtwänden mittels Düsenstrahlverfahren ist Stand der Technik,
deshalb ist sie auch zur Konstruktion von Funnel-Elementen bei Reaktiven Systemen
verwendbar. In letzter Zeit befasst man sich auch mit der Herstellung vollflächig
durchströmter Wände mittels Injektionsverfahren. Dabei ist jedoch ein reaktives
Material notwendig, welches als injizierbare Suspension vorliegt. In Versuchen wurde
die Eignung von biologisch abbaubaren Suspensionen untersucht und bewertet. Es
wurden zum Teil gute Ergebnisse erzielt [38], die zu einem kommerziellen Einsatz
führten. Bis jetzt ist aber bei herkömmlichen Injektionen keine homogene Verteilung
des reaktiven Materials im Untergrund gewährleistet. Außerdem besteht bei diesem
Verfahren nicht die Möglichkeit des Austausches von reaktivem Material, sondern nur
der regelmäßig wiederkehrenden Nachinjektion zur Erhaltung der Reaktivität.
Dadurch aber werden die Betriebskosten dieser Systeme je nach dem, wie lang die
Zeiträume zwischen diesen Nachinjektionen sind, deutlich erhöht, wodurch ein ganz
entscheidender Faktor der Kostenreduktion bei den Reaktiven Systemen eingebüsst
wird.
In Deutschland wurde diese Technik bis jetzt noch nicht zur Errichtung Reaktiver
Systeme verwendet. In den USA gibt es jedoch schon einige Standorte, an denen
vollflächig durchströmte Wände sowie Funnel-Elemente durch Injektionsverfahren
realisiert wurden.
4.8 Kosten der Bauverfahren
Welches Bauverfahren für die Herstellung am besten geeignet ist, hängt von den am
speziellen Standort angetroffenen Bedingungen ab. Insbesondere sind dabei
folgende Kriterien zu beachten:
• geologische Eigenschaften des Untergrundes
• Schadstoffinventar und Konzentration

4 Bauverfahren 38
• Wandgeometrie (Tiefe/Dicke)
• Standorttopographie und Zugänglichkeit
• Anforderungen bezüglich des Bodenaushubs und der Wasserhaltung
• Anforderungen an das Reinigungsbauwerk
Meist sind jedoch mehrere Bauverfahren für die Konstruktion des geplanten
Reaktiven Systems am jeweiligen Standort geeignet. Aus diesem Grund entscheiden
nicht zuletzt auch die Herstellungskosten über das gewählte Verfahren. Dabei
bedient man sich zur Entscheidungsfindung meist einer Kosten-Nutzen-
Untersuchung. Die Kosten werden wiederum von den oben genannten Kriterien
beeinflusst. Sie stellen sogenannte Kosteneinflussfaktoren dar, die bei einer
Kostenschätzung zu berücksichtigen sind. Deshalb ist es äußerst schwierig, die
Herstellungskosten der einzelnen Verfahren ohne ein konkretes Sanierungsbeispiel
zu vergleichen. Auch die Kosten von schon installierten oder abgeschlossenen
Sanierungsprojekten sind nur sehr schwer auf andere Standorte übertragbar, da
meist völlig verschiedene Rahmenbedingungen vorliegen. Zudem entscheidet bei
konventionellen Standardverfahren, die bis in eine Tiefe von ca. 15 m anwendbar
sind, nicht selten der „Tagespreis“ über die Kosten der Technik. In der Literatur
finden sich daher für die einzelnen Techniken nur relativ breite Kostenspannen, die
sich in der Regel auf den Quadratmeter Wandfläche beziehen. Aufbauend auf den
Kosten von bekannten Verfahren zur Dichtwandherstellung und
Baugrubenumschließung sind in der nachfolgenden Tabelle 4.3 die zu erwartenden
Preisspannen dargestellt.
Bauverfahren
Spundwand
150 – 300 2)
180 – 700 2)
100 – 180 1)
Kostenspannen €/m 2 Wandfläche
0 500 1000

4 Bauverfahren 39
Fortsetzung Tabelle 4.3:
Schlitzwand
Bagger
20 – 90 2)
Schlitzwandgreifer
1-Phasen
2-Phasen
Schmalwand
Bohrpfahlwand
Injektionen
70 – 160 2)
100 – 150 2)
Bagger
25 – 200 2)
Schlitzwandgreifer
170 – 550 2)
200 – 300 2)
150 – 255 3)
50 – 100 1)
130 – 360 1)
325 – 600 4)
180 – 230 2)
230 – 300 2)
1) aus [24], 2) aus [5], 3) aus [27], 4) aus [30]
Tabelle 4.3: Kostenspannen der einzelnen Bauverfahren
0 100 200
0 200 400 600
0 200 400
0 200 400 600 800
0 200 400
Für das Mixed-in-Place Verfahren liegen keine Kostenspannen vor. Da die
eingesetzten Geräte jedoch denen, die bei der Herstellung von Bohrpfählen
eingesetzt werden, ähnlich sind, wird der Preis in etwa dem der Bohrpfahlherstellung

4 Bauverfahren 40
entsprechen. Kostendaten für kontinuierlich arbeitende Schlitzfräsen liegen leider
nicht vor. Durch die graphische Darstellung wird deutlich, dass die in der Literatur
vorliegenden Kostendaten nicht für eine Kostenschätzung vor Beginn einer
Sanierungsmaßnahme geeignet sind. Deshalb werden in den nächsten Kapiteln
Systematisierungen und Zuordnungen der einzelnen schon angesprochenen
Kosteneinflussfaktoren zu den von ihnen beeinflussten Bauverfahren und Bauformen
vorgenommen und die einzelnen Bestandteile der Herstellungskosten eingegrenzt.
Damit kann die Bedeutung der einzelnen Faktoren für die jeweilige Standortsituation
besser abgeschätzt werden, sodass eine genauere Kostenschätzung möglich wird.

5 Kosten der Implementierung Reaktiver Systeme 41
5 Kosten der Implementierung Reaktiver Systeme
Wie schon im vorherigen Kapitel dargestellt, ist der Kostenvergleich zwischen den
einzelnen Technologien, die zur Realisierung Reaktiver Systeme zur Verfügung
stehen sehr schwierig. Das liegt nicht nur an den stark variierenden Kosten der
Bauverfahren, sondern auch an den je nach Bauform unterschiedlichen Planungsund
Erkundungskosten. Die Gesamtkosten setzen sich dabei aus vielen
verschiedenen verfahrensabhängigen und -unabhängigen Teilkosten zusammen.
Deshalb ist es auch verständlich, dass es, wie für viele andere
Sanierungstechnologien auch, bei den Reaktiven Systemen keine allgemein gültigen
Ansätze für die Abschätzung der Gesamtkosten gibt. Trotzdem haben Teutsch et al.
schon 1997 versucht, anhand einer hydraulisch-geochemisch-ökonomischen
Modellierung eine umfassend anwendbare Kostenformel für die Investitions- und
Betriebskosten von Funnel-and-Gate Systemen zu entwickeln [44]. Dieses Modell
kann jedoch nur für eine erste Betrachtung herangezogen werden, da für die
Herstellungskosten nur stark vereinfachte Ansätze verwendet wurden, die sich nicht
für eine detaillierte Kostenschätzung eignen.
Möchte man in einer Kostenschätzung das für den jeweiligen Standort am besten
geeignete Verfahren ermitteln, ist es daher nötig, die oben erwähnten Teilkosten so
genau wie möglich zu beschreiben und zu systematisieren, damit eine
Vergleichbarkeit der Kostenschätzungen gegeben ist. Die erste grobe Gliederung der
Kosten erfolgt in drei Kategorien. Zuerst sind die Investitionskosten zu nennen, die
bei den Reaktiven Systemen den Hauptteil der Kosten ausmachen und auch in der
zeitlichen Abfolge als erste anfallen (vgl. Kap. 5.1). Zum zweiten kann man die
Betriebskosten als Kostengruppe zusammenfassen (vgl. Kap. 5.2). Die dritte und
letzte Gruppe bilden die zusätzlich anfallenden Kosten. Dazu zählen z. B. etwaige
Lizenzkosten für Funnel-and-Gate Lösungen oder Finanzierungskosten, aber auch
andere unvorhergesehene Kosten wie z. B. solche, die durch eine Veränderung des
ursprünglichen Wandverlaufs auftreten (vgl. Kap. 5.3).
Angesichts der zu erwartenden langen Betriebszeiträume eines Reaktiven
Wandsystems, die in der Regel den Planungshorizont von Kostenschätzungen
überschreiten, können sowohl die beim Abschluss eines Sanierungsprojektes

5 Kosten der Implementierung Reaktiver Systeme 42
anfallenden Kosten für den Rückbau des Systems und die Entsorgung des reaktiven
Materials, als auch der vorzunehmenden Rekultivierungsmaßnahmen bei der
Kostenschätzung im Rahmen einer Machbarkeitsstudie vernachlässigt werden.
Im folgenden werden nun die drei Kostengruppen in weitere Bereiche unterteilt und
diese beschrieben.
5.1 Investitionskosten
Als Investitionskosten bezeichnet man üblicherweise alle Kosten, die vor und
während der Installation einer Sanierungsmaßnahme anfallen. Eine andere Definition
richtet sich nach der Zeit: Hiernach werden alle Kosten, die innerhalb des ersten
Jahres auftreten, als Investitionskosten bezeichnet [5]. Insbesondere im Falle der
Implementierung von Reaktiven Systemen können die Vorarbeiten bis zum Bau
jedoch länger als ein Jahr betragen, so dass diese zeitliche Art der Einordnung
fraglich erscheint.
5.1.1 Planungs- und Erkundungskosten
Falls für einen Standort zunächst grundsätzlich die Errichtung eines Reaktiven
Systems in Frage kommt, sind eine Reihe von Planungsschritten notwendig, bis es
realisiert werden kann. Dazu zählen Laborstudien zur Bestimmung der Abbaubarkeit
der spezifischen Schadstoffe; hier vor allem in Form von Säulenversuchen mit am
Standort gewonnenen Grundwasserproben und standortähnlichen
Grundwassergeschwindigkeiten, um damit das reaktive Material zu ermitteln,
welches am besten für das vorhandene Schadstoffinventar geeignet ist. Danach folgt
meist eine Machbarkeitsstudie mit angeschlossener Kostenschätzung, und zwar
getrennt für die einzelnen Sanierungstechnologien. Darin werden das vorhandene
Datenmaterial bezüglich der Kontamination und ihrer Ausbreitung, das vorhandene
Messstellennetz usw. bewertet und je nach Verfahren weitere Untersuchungen
veranlasst, um eine Eignung des Systems für diesen Standort beurteilen zu können.
Die Erkundungsmaßnahmen sollten um so genauer sein, je kostenintensiver etwaige
nachträgliche Veränderungen bzw. Nachbesserungen der untersuchten Technologie

5 Kosten der Implementierung Reaktiver Systeme 43
sind. Unabhängig davon haben diese zusätzlichen Erkundungsmaßnahmen auch
einen sofortigen kostenrelevanten Effekt, da dadurch meist kleinere Sicherheiten bei
der Dimensionierung gewählt werden können.
Wird eine Eignung festgestellt, muss ein möglichst detailliertes Grundwassermodell
erstellt werden. Anhand dieses Modells erfolgt die Dimensionierung und
Designoptimierung der gewählten Sanierungstechnologie, d. h., Anzahl, Lage und
Dimension von Gates bei Funnel-and-Gate Systemen bzw. Länge, Dicke und
Tiefenlage bei vollflächig durchströmten Wänden werden festgelegt. Als letzter
Kostenpunkt vor der eigentlichen Bauausführung steht die Erstellung der
Sanierungsplanung und des Monitoringkonzeptes. Bestandteil der
Sanierungsplanung ist zudem auch der für den Bau erforderliche wasserrechtliche
Erlaubnisantrag, welcher der Genehmigungsbehörde vorzulegen ist.
Der größte Teil der oben genannten Kosten sind sogenannte Ingenieurleistungen
und damit zu einem hohen Prozentsatz Personalkosten. Diese sind im allgemeinen
gut abschätzbar, lediglich das Ausmaß der verfahrensabhängigen Kosten für die
Erkundung kann stark differieren und nur schwer im voraus ermittelt werden. Es ist
jedoch festzuhalten, dass gerade für Reaktive Systeme im Vergleich zu
herkömmlichen Pump-and-Treat Verfahren ein erheblich höherer
Erkundungsaufwand besteht, da die hydrogeologischen Gegebenheiten des
Standortes für die Erstellung der erforderlichen Grundwassermodelle genau bekannt
sein müssen.
5.1.2 Herstellungskosten
Die Kosten für die Herstellung machen den Hauptteil der Investitionskosten bei der
Errichtung von Reaktiven Systemen aus. Sie lassen sich wie folgt in weitere
Kostengruppen unterteilen:
• Investitionskosten für das Bauwerk
• Kosten für erforderliche Nebenarbeiten
• Investitionskosten für das reaktive Material (Erstbefüllung).

5 Kosten der Implementierung Reaktiver Systeme 44
Die Investitionskosten für das Bauwerk werden im wesentlichen durch das gewählte
Bauverfahren bestimmt. Dessen Wahl ist, wie schon in Kapitel 4 ausgeführt,
abhängig von der angetroffenen hydrogeologischen Standortsituation und der
Bauform der Anlage.
Zu den für den Bau erforderlichen Nebenarbeiten zählen u. a. die Vorbereitung des
Baufeldes, sowie die Entsorgung der möglicherweise bei der Installation der Anlage
anfallenden kontaminierten Materialien. Dazu können noch etwaige Transportkosten
für vorgefertigte Anlagenteile wie z. B. Reaktoren und Gate-Konstruktionen kommen.
Nicht zuletzt sind auch die Kosten für das verwendete reaktive Material zu den
Herstellungskosten zu zählen. Durch die Vielzahl der für die Anwendung zur
Verfügung stehenden Materialien (z. B. Aktivkohle, nullwertiges Eisen, Kalkstein,
ORC, organische Materialien usw.) und deren divergierenden Preisen, kann der
Anteil dieser Kosten an den Gesamtkosten stark schwanken. Aber auch für die
einzelnen Materialien selbst sind die Kostenspannen, wie in Tabelle 5.1 zu sehen ist,
sehr groß.
Reaktives Material Preis [€/t] Ein Grund für diese großen
Eisen allgemein 200 – 350
Kostenspannen ist der
Umstand, dass die
Eisenqualitäten hinsichtlich
ihrer Reaktivität große
Unterschiede aufweisen.
Darüber hinaus bestimmt auch
die Abnahmemenge ganz
erheblich den Preis des
Materials pro Tonne. Damit man trotzdem die Preise der unterschiedlichen Qualitäten
der Materialien vergleichen kann, bietet sich eine Betrachtung der zur Verfügung
stehenden reaktiven Oberflächen an. Diese Vorgehensweise ist sowohl für
Aktivkohle als auch für Eisenmaterial geeignet. Um jedoch letztlich die für den
Standort im Bezug auf Preis und Leistung am besten geeignete Qualität des
reaktiven Materials zu ermitteln, sind als Entscheidungshilfen immer umfangreiche
Laboruntersuchungen vorzunehmen.
1)
Eisenspäne 400 2)
Granuliertes Eisen 332 3)
Aktivkohle allgemein 500 – 2500 1)
Aktivkohle F 100 1125 4)
Granulierte Aktivkohle 1790 – 2550 3)
1) aus [5], 2) aus [34], 3) aus [1], 4) aus [44]
Tabelle 5.1: Preise für reaktive Materialien

5 Kosten der Implementierung Reaktiver Systeme 45
5.2 Betriebskosten
Unter den Betriebskosten versteht man alle Aufwendungen, die vom Moment der
Inbetriebnahme der Sanierungsanlage an bis zum Abschluss des Projektes
auftreten. Darunter fallen einerseits die Monitoringkosten (vgl. Kap. 5.2.1), um die
ordnungsgemäße Funktion des Reaktiven Systems sicherzustellen und andererseits
die bei einigen reaktiven Materialien notwendigen Aufwendungen zur Reaktivierung
oder zum Austausch (vgl. Kap. 5.2.2). Die Zeiträume, in denen sie auftreten, werden
dabei durch Schadstoffkonzentrationen und Reaktorvolumina bestimmt. Dazu
kommen noch die Kosten, die durch den Verschleiß und kontinuierlichen Austausch
der kurzlebigen Anlagenteile entstehen und als Reinvestitionskosten bezeichnet
werden. Sonstige regelmäßige Kosten während des Betriebs treten bei Reaktiven
Systemen, im Gegensatz zu anderen Sanierungsverfahren wie z. B. Pump-and-Treat
mit der dort notwendigen kontinuierlichen Förderung, nicht auf. Im allgemeinen kann
man davon ausgehen, dass die Betriebskosten von Reaktiven Systemen direkt von
der Größe der Anlage bzw. der Ausdehnung der vorgefundenen Schadstofffahne
abhängig sind.
5.2.1 Monitoringkosten
Die Monitoringkosten für Reaktive Systeme sind vor Installation der Anlage nur
schwer abzuschätzen. Dies liegt daran, dass das Monitoringprogramm speziell an
den jeweiligen Standort angepasst werden muss. Dazu ist in der ersten Phase nach
der Herstellung ein intensives Überwachungsprogramm notwendig, damit die
ordnungsgemäße Funktion des Systems nachgewiesen und sichergestellt werden
kann. Darauf aufbauend kann danach das Langzeitprogramm entwickelt werden.
Grundsätzlich zählen zu den durchzuführenden Arbeiten die Beobachtung der
Grundwasserstände und damit verbunden der Grundwasserfließrichtung, um eine
Unter- oder Umströmung des Systems frühzeitig erkennen und gleichzeitig auch das
aufgestellte Grundwassermodell verifizieren zu können. Natürlich sind auch
Grundwasserbeprobungen durchzuführen, um etwaige Durchbrüche der
Kontamination zu erkennen. Zusätzlich sind Beprobungen des reaktiven Materials
selber wünschenswert, um die Beladung (z. B. bei Aktivkohle) oder die noch zur

5 Kosten der Implementierung Reaktiver Systeme 46
Verfügung stehende Reaktivität (z. B. bei Eisen, Kalkstein usw.) bestimmen und
dadurch bessere Aussagen über die Lebensdauer des Systems treffen zu können.
Dabei sind insbesondere die für die Beprobung des reaktiven Materials notwendigen
Einrichtungen schon bei der Installation des Systems vorzusehen. Zusätzliche
Grundwassermessstellen, sowohl im An- als auch Abstrom der Barriere, hingegen
können noch nach Inbetriebnahme errichtet werden.
Bei der Betrachtung der Monitoringkosten ist grundsätzlich zwischen vollflächig
durchströmten Wänden und Funnel-and-Gate Systemen zu unterscheiden. Dieser
Teil der Betriebskosten nimmt bei den Funnel-and-Gate Systemen einen deutlich
geringeren Anteil an den Gesamtkosten ein als bei den anderen Wandsystemen.
Dies liegt daran, dass die Kontrolle der gesamten Wandlänge schwieriger ist und mit
mehr Messeinrichtungen (z. B. Grundwassermessstellen) sichergestellt werden muss
als die Überwachung der relativ kleinen Gate Bereiche. Es sind somit auch bei jeder
Beprobung weniger Proben und Analysen notwendig.
Die Intervalle, in denen eine Überwachung der Funktion von Reaktiven Systemen
durchgeführt werden sollte, können z. Z. nicht allgemeingültig beschrieben werden.
Sie hängen wie viele andere Kosten auch stark von der Schadstoffkonzentration,
vom Schadstoffinventar und von dem gewählten reaktiven Material ab. Nicht zuletzt
sind auch etwaige von der Genehmigungsbehörde als Auflage im Rahmen der
Erteilung der wasserrechtlichen Erlaubnis vorgeschriebene
Überwachungsmaßnahmen durchzuführen, welche die Kosten zusätzlich
beeinflussen. Bis jetzt liegen noch zu wenige Erfahrungen mit
Monitoringprogrammen vor, als dass schon Aussagen über die Häufigkeit bestimmter
Beprobungen getroffen werden können. Es ist jedoch davon auszugehen und auch
anzustreben, dass bei schon einiger Zeit betriebenen und stabil arbeitenden
Anlagen, eine halbjährliche Kontrolle, d. h. Beprobung und Analytik aller relevanter
Punkte, ausreichend ist.
5.2.2 Reaktivierungs- und Austauschkosten
Einen erheblichen Anteil and den Betriebskosten haben auch die Aufwendungen für
den Austausch bzw. die Reaktivierung des eingesetzten Materials. In diesem Fall

5 Kosten der Implementierung Reaktiver Systeme 47
müssen Sorptionsreaktionen und Abbaureaktionen getrennt betrachtet werden. Die
Sorptions-Reaktiven Systeme zeichnen sich dabei durch einen regelmäßig
notwendig werdenden Austausch des reaktiven Materials aus. Bei den auf
Abbaureaktionen basierenden Systemen sind dagegen keine festen Zeiträume
definierbar, in denen ein Austausch notwendig wird. Während man davon ausgeht,
dass die Füllung eines mit reaktivem Eisen betriebenen Systems mindestens 5 bis 10
Jahre nicht ersetzt werden muss, sind bei einer Aktivkohlefüllung Standzeiten von
maximal 1 bis 3 Jahren in Abhängigkeit von der Schadstofffracht und der zur
Verfügung stehenden Reaktorvolumina üblich.
Die Kosten einer Austauschmaßnahme sind dabei stark von der Bauform des
Reaktiven Systems abhängig. Der Austausch der Füllung eines Gates ist verglichen
mit einer vollflächig durchströmten Wand, nicht nur zeitlich sondern auch technisch
einfacher zu bewältigen und damit auch kostengünstiger. Dieser Vorteil der Funneland-Gate
Systeme kann durch die Verwendung von geeigneten Austauschbehältern
noch vergrößert werden.
Um die Kosten in diesem Bereich möglichst gering zu halten, sind eine Reihe von
Verfahren entwickelt worden, die den Austausch des Materials hinauszögern und die
Inaktivierung von Eisen partiell rückgängig machen sollen. Die dazu verwendeten
Techniken müssen mobil einsetzbar sein und mit geringem Aufwand an Personal und
Ausrüstung auskommen. Z. Z. werden Ultraschallanwendungen und
Hochdruckspülverfahren erprobt, die an den Eisenpartikeln anhaftende, ausgefällte
anorganische Verbindungen remobilisieren sollen. Erste Laborergebnisse sind
vielversprechend und können die Austauschintervalle deutlich verlängern [4,35].
5.3 Zusätzlich anfallende Kosten
Zu dieser Kostenkategorie zählen sämtliche, den anderen Kategorien nicht
zuzuordnende Teilkosten. Darunter fallen Kosten für den Erwerb oder die Pacht von
Grundstücksteilen, die durch die Anlage dauerhaft genutzt werden und somit nicht
anderweitig verwendet werden können. Dies sollte aber bei der Implementierung von
Reaktiven Systemen eher eine Seltenheit sein, da das eigentliche System in-situ
platziert wird und so die Nutzung des Geländes nur unwesentlich eingeschränkt wird.

5 Kosten der Implementierung Reaktiver Systeme 48
Dagegen entstehen die Finanzierungskosten zur Bereitstellung der benötigten Mittel
für die Herstellung des Systems bei jedem Sanierungsvorhaben. Diese stellen
üblicherweise auch den größten Kostenfaktor in dieser Kategorie dar. Die Höhe der
Kosten schwankt jedoch in Abhängigkeit von den zum Zeitpunkt der Realisierung
üblichen Zinssätzen am Kapitalmarkt.
Zusätzlich dazu sind die für einige Bauformen und reaktive Materialien
aufzubringenden Lizenzkosten ein wesentlicher Bestandteil dieser Kostengruppe.
Mögliche weitere Kosten können durch eine nachträgliche Designoptimierung (z. B.
Hinzufügen eines weiteren Gates oder ähnliches) sowie durch zusätzlich notwendig
werdende Untersuchungen bezüglich des Abreinigungsverhaltens entstehen.

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 49
6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme
Die für die Ausführung wesentlichen Einflussfaktoren können grundsätzlich in zwei
Arten unterteilt werden: solche, welche die Preise der Herstellungsverfahren und
damit die Kosten für die Ausführung direkt beeinflussen, und solche, die sich nur
indirekt in den Herstellungskosten der Reaktiven Systeme niederschlagen.
Unter den direkten Faktoren versteht man dabei z. B. die Untergrundsituation oder
die Lage des Standortes, die beispielsweise die Baustelleneinrichtungskosten
beeinflussen können. Indirekte Einflussfaktoren sind alle, durch die die Bauform und
die Dimension des Bauwerks bestimmt wird. Hierzu zählen
Grundwassergeschwindigkeit, Volumenstrom oder Schadstoffkonzentration am
jeweiligen Standort.
Im folgenden sollen zuerst die Bauformen betrachtet werden. Eine Einschränkung
auf die beiden bis jetzt am häufigsten eingesetzten Ausführungen, die vollflächig
durchströmten Wände und die Funnel-and-Gate Systeme, findet deshalb statt, da
alle sonstigen Ausführungen Abwandlungen dieser beiden darstellen (vgl. Kap. 2).
Danach werden die einzelnen in Kapitel 4 vorgestellten Herstellungsverfahren und
die maßgeblichen, auf sie wirkenden Einflussfaktoren dargestellt. Es kann dabei
durchaus vorkommen, dass bestimmte Faktoren gleich in mehrfachem
Zusammenhang sowohl bei den Bauformen als auch den Bauverfahren, genannt
werden. Diese Tatsache kann als Maß für die Bedeutung der Einflussfaktoren in
bezug auf das Gesamtsystem gesehen werden.
6.1 Bauformen
Bevor die für den jeweiligen Sanierungsfall am besten geeignete Bauform aus der
Vielzahl der zur Verfügung stehenden Alternativen zur Realisierung von Reaktiven
Systemen bestimmt werden kann, ist eine genaue Betrachtung der
Standortcharakteristik notwendig. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen
Bestandteile dieser Charakteristik in durchaus unterschiedlichem Maß Einfluss auf
die verschiedenen Bauformen haben können. Es handelt sich im allgemeinen um
indirekte Einflussfaktoren, die die Dimensionierung des Bauwerks bestimmen, aber in

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 50
gewissen Grenzen auch schon die Wahl des Bauverfahrens einschränken können.
Deshalb ist es zur Abschätzung der Kosten, die in der überwiegenden Mehrzahl der
Fälle das ausschlaggebende Kriterium für die Auswahl der Bauform und des zur
Herstellung verwendeten Bauverfahrens sind, unerlässlich zu wissen, in welchem
Umfang diese einzelnen Faktoren des Standortes Einfluss auf die Parameter der
Bauformen haben. In Tabelle 6.1 sind alle zur Auswahl und Dimensionierung der
Bauformen wichtigen Faktoren zusammengestellt und ihr Einfluss bewertet.
Nachfolgend werden sie getrennt nach Bauformen weiter erläutert.
Standortfaktoren und
ihr Einfluss auf:
Mächtigkeit der Fahne
Vollflächig
durchströmte
Wandsysteme
Funneland-Gate
Systeme
Die Wahl
des
Bauverfahren
bzgl. der Tiefe + O +
bzgl. der Breite + O -
Schadstoffkonzentration/-fracht + + -
Schadstoffinventar O O -
Mächtigkeit des Aquifers / Anzahl + O +
Heterogenität des Untergrundes + O O
Grundwasserströmungsverhältnisse + + O
Durchlässigkeit des Untergrundes O O -
Hydrochemie + O -
Lage / Zugänglichkeit / Infrastruktur - - +
Sanierungsziele + + -
Legende: + : sehr bedeutend; O : bedeutend; - : weniger bedeutend
Tabelle 6.1: Standortfaktoren und ihr Einfluss auf die Auswahl und Dimensionierung
der Bauformen
6.1.1 Vollflächig durchströmte Wände
Wie schon aus Tabelle 6.1 ersichtlich, werden die Dimensionen der vollflächig
durchströmten Wände wesentlich direkter durch die einzelnen Standortfaktoren
beeinflusst als die der Funnel-and-Gate Systeme. Dies liegt zu einem guten Teil an
der Tatsache, dass die Wandsysteme wegen ihrer über die gesamte Länge
ausgeführten Reaktionszone deutlich anfälliger für einen Durchbruch der

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 51
Kontamination sind. Deshalb müssen sie für größere Sicherheiten ausgelegt werden,
um diese Gefahr zu minimieren.
Der Einfluss der Mächtigkeit der Schadstofffahne ist auf den ersten Blick ersichtlich,
denn mit jedem Meter Tiefe, der zusätzlich realisiert werden muss, steigt bei einer
vollflächig durchströmten Wand die Menge und damit auch die Kosten für das
reaktive Material. Das gleiche gilt auch für die Länge der Schadstofffahne, beide
Faktoren bestimmen das von der Wand zu erfassende Einzugsgebiet. Gleichzeitig
wird ab einer bestimmten Tiefe die Auswahl der Herstellungsverfahren eingeschränkt
und das Einbringen des reaktiven Wandmaterials erschwert, wodurch die
Realisierung wiederum teurer wird. Die Tiefe der Kontamination nimmt also gleich an
mehreren Stellen Einfluss auf die Wandkonstruktion und die damit verbundenen
Kosten. Sie ist daher als einer der einflussreichsten Faktoren anzusehen.
Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Dimensionierung von Wandsystemen ist die im
Grundwasser vorhandene Schadstoffkonzentration bzw. –fracht. Im Zusammenhang
mit den gegebenen Grundwasserfließgeschwindigkeiten am Standort und der in
Vorversuchen zu bestimmenden benötigten Kontaktzeit zwischen Schadstoff und
reaktivem Material, die für einen Abbau bis auf die Sanierungszielwerte notwendig
ist, ergibt sich direkt die erforderliche Fließstrecke und damit die Dicke der Wand. Die
Dicke kann jedoch nicht beliebig vergrößert werden, sie wird durch die zur Verfügung
stehenden Bauverfahren beschränkt. In Spezialfällen ist sogar der Bau mehrerer,
parallel zueinander liegender Wände denkbar, um die Zielwerte der Sanierung zu
erreichen. In der Praxis wird diese Variante jedoch durch die hohen
Herstellungskosten nicht konkurrenzfähig sein.
Als nächster Faktor ist das Schadstoffinventar oder besser die Zusammensetzung
der am Standort vorgefundenen Kontamination zu nennen. Durch sie wird bestimmt,
welches reaktive Material verwendet werden kann oder ob mehrer Materialien
gemischt werden müssen bzw. hintereinander in mehreren Wänden angeordnet
werden. Da dieser Faktor jedoch nicht direkt auf die Dimensionierung des Bauwerkes
Einfluss nimmt, ist er nur von untergeordneter Bedeutung.
Wichtiger ist dagegen die Mächtigkeit des kontaminierten Aquifers, da durch sie,
zunächst einmal unabhängig von der oben erwähnten Ausdehnung der
Schadstofffahne, die Tiefe des zu errichtenden Bauwerkes bestimmt wird; die Wand

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 52
sollte zur Verhinderung von Unterströmungen stets in den darunter liegenden
Grundwasserstauer ca. 1,5 bis 2 m einbinden. Die Anzahl der kontaminierten
Aquifere ist dabei im Vergleich zu der Tiefenlage nur von untergeordneter
Bedeutung. Ob eine solche Einbindung erfolgen kann, hängt entscheidend mit der
Tiefenlage dieser Schicht zusammen, da ab einer bestimmten Tiefe die Zahl der zur
Verfügung stehenden Herstellungstechniken stark abnimmt und dagegen die Kosten
steil ansteigen. Handelt es sich jedoch um den Spezialfall einer Kontamination mit
Schadstoffen, die leichter sind als Wasser, z. B. CKW, ist diese Einbindung nicht
erforderlich, sofern ausgeschlossen werden kann, dass durch etwaige
Grundwasserspiegelschwankungen eine Unterströmung der Wand eintreten könnte.
Diese Variante der vollflächig durchströmten Reinigungswand nennt man „hängende
Wand“; sie wurde in Kapitel 2 ausführlich beschrieben.
Als weiterer Einflussfaktor ist die Heterogenität des Untergrundes zu nennen. In der
überwiegenden Anzahl der Fälle wird an den Standorten kein homogener Aufbau des
Untergrundes vorliegen. Je heterogener jedoch der Untergrund sowohl in vertikaler
als auch horizontaler Richtung ist, desto größer ist die Gefahr, dass durch
Ausbildung bevorzugter Fließwege das Wandsystem an bestimmten Stellen stärker
belastet wird als geplant. Deshalb muss in diesem Fall zur Verhinderung des
Durchbruchs der Kontamination an Standorten mit stark heterogen aufgebautem
Untergrund entweder die Sicherheit, mit der die Wand berechnet wird, vergrößert
werden, oder der Anstrom durch Anordnung von Filterschichten vor der Wand
vergleichmäßigt werden. Beide Möglichkeiten beeinflussen dabei erheblich die
Herstellungskosten. Zu der Heterogenität des Untergrundes zählt auch die
verschiedenartige Durchlässigkeit des Bodens. Wiederum sind hier die vertikalen und
horizontalen Anteile getrennt zu betrachten. Hohe horizontale Durchlässigkeiten
bedeuten, dass auch die herzustellende Wand hochdurchlässig sein muss. Dies wird
meist durch die Verringerung des Anteils der reaktiven Materialien in der Wand
erreicht. Dadurch verändert sich zugleich die Dimension des Bauwerks, um die
notwendige Aufenthaltszeit zu gewährleisten. Umgekehrt sind bei
Grundwassergeringleitern zusätzliche Drainagen anzuordnen, um die Funktion des
Systems sicherzustellen. Die vertikale Durchlässigkeit bestimmt im wesentlichen die
Gefahr der Unterströmung der Wand und den Austausch mit angrenzenden Aquifern.

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 53
Die Zusammensetzung des Grundwassers und seine physikalischen und
chemischen Eigenschaften sind ebenfalls von Bedeutung und haben erheblichen
Einfluss auf die Gestaltung des Wandsystems. Durch sie wird nicht zuletzt die
Leistungsfähigkeit und Langzeitstabilität bestimmt, da durch Belegung der reaktiven
Materialien mit Grundwasserinhaltsstoffen oder Reaktion mit diesen ein Verlust von
Reaktivität auftreten kann. Der Austausch des Materials ist in einer Reaktiven Wand
jedoch wie bereits erwähnt in den meisten Fällen wirtschaftlich nicht machbar, so
dass bei Vorliegen solcher Grundwasserverhältnisse, die Einfluss auf die Reaktivität
haben können, geeignete Regenerierungsanlagen schon beim Bau anzuordnen sind.
Als letzter wichtiger Faktor für die Dimensionierung und Ausführung sind
selbstverständlich die für diesen Standort festgelegten Sanierungszielwerte zu
nennen. Auch wenn die Sanierungsziele nicht im eigentlichen Sinn Standortfaktoren
darstellen, so bestimmen sie doch wesentlich die Dimension des Bauwerks und die
verwendeten reaktiven Materialien und haben entscheidenden Einfluss auf alle
vorher aufgeführten Faktoren.
6.1.2 Funnel-and-Gate Systeme
Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen vollflächig durchströmten
Wandsystemen werden bei den Funnel-and-Gate Systemen durch die aufgeführten
Einflussfaktoren nicht so sehr die Dimensionen der Systeme bestimmt, als vielmehr
die Geometrie der Konstruktion und die Anordnung der Konstruktionselemente.
Ein gutes Beispiel hierfür ist die Mächtigkeit der Schadstofffahne. Durch sie wird
festgelegt, welchen Einzugsbereich das System haben muss. In Zusammenhang mit
den Grundwasserströmungsverhältnissen, besonders der Geschwindigkeit und
möglichen Varianz der Strömungsrichtung, wird danach die Orientierung der
Dichtwand zur Schadstofffahne und deren Öffnungswinkel festgelegt sowie die Lage
und Anzahl der erforderlichen Gates, die benötigt werden, um die Fahne vollständig
zu erfassen. Dies erfolgt in der Regel mit Hilfe numerischer Strömungs- und
Transportmodellierungen, damit aus den unzähligen verschiedenen
Systemkonfigurationen die optimale ausgewählt werden kann. Dabei spielen auch
die Heterogenität des Untergrundes und seine Durchlässigkeit, sowohl in vertikaler

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 54
als auch horizontaler Richtung, eine Rolle, da durch diese Faktoren der Aufstau, der
vor der Wand durch die Umlenkung des Grundwasserstroms entsteht, bestimmt wird.
Dies beeinflusst wiederum die Anzahl der Gates, die erforderlich sind, um den
Aufstau möglichst gering zu halten. Zusätzlich ist darauf zu achten, dass die
Gatebereiche nicht in Zonen hoher Durchlässigkeit platziert werden, da dadurch die
Strömungsgeschwindigkeiten in der reaktiven Zone weiter ansteigen und somit die
effiziente Ausnutzung des Füllmaterials nicht mehr gegeben ist, oder sogar die
erforderlichen Aufenthaltszeiten nicht mehr eingehalten werden können. Bei den
bisher realisierten Systemen hat sich dabei herausgestellt, dass die Größe des
erreichten Einzugsgebietes im wesentlichen durch die Anzahl der Gates und nicht
durch die Gesamtbreite der Durchlässe bestimmt wird, d. h. mehrere kleine Gates
sind hydraulisch effizienter und kostengünstiger als ein zentrales großes.
Einer der weniger wichtigen Faktoren ist die Mächtigkeit des Aquifers, sie ist nur
bestimmend für die Tiefe der Dichtwandkonstruktion, da diese bei Funnel-and-Gate
Systemen zwingend in den Grundwasserstauer eingebunden werden muss. Die
Gatebereiche dagegen müssen nicht unbedingt bis zur Aquifersohle ausgebildet
werden. Durch geeignete Heberkonstruktionen können auch Wässer aus
tiefergelegenen Aquiferbereichen bzw. Aquiferen in oberflächennahen Gates
behandelt werden. Dabei ist ein möglichst oberflächennah gelegenes Gate aus
Kostengesichtspunkten anzustreben, da die Tiefe des Gates entscheidenden
Einfluss auf die Wahl des Bauverfahrens und somit die Herstellungskosten hat.
Weitere weniger einflussreiche Faktoren sind die Schadstoffkonzentration und –
fracht; sie bestimmen das Volumen sowie das reaktive Material des Gatebereiches.
Diese sind jedoch in Vergleich mit vollflächig durchströmten Reinigungswänden
relativ klein, und deshalb trägt die Füllung der Gatebereiche nur zu einem geringen
Teil zu den Herstellungskosten bei. Zusätzlich dazu hat auch die chemische und
physikalische Zusammensetzung des Grundwassers weniger Effekt auf das System,
da ein Austausch des reaktiven Material, welches durch Wasserinhaltsstoffe
deaktiviert oder belegt wird, wesentlich einfacher zu bewerkstelligen ist.
Die Lage, Zugänglichkeit und Infrastruktur am Standort ist bei der Herstellung des
Systems ebenso zu berücksichtigen. Durch bestehende Bebauung oder sonstige
Hindernisse können der optimalen Anordnung der Gates oder auch der Dichtwände
Grenzen gesetzt werden.

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 55
Grundsätzlich ist festzustellen, dass bei Funnel-and-Gate Systemen den einzelnen
Einflussfaktoren schwerer eine präzise Wirkung auf das System zuzuordnen ist als
bei den vollflächig durchströmten Wänden. Der Hauptgrund hierfür ist in dem
komplexen Zusammenspiel der Faktoren innerhalb der numerischen Strömungs- und
Transportmodellierung zu sehen, durch die sowohl die Abmessungen als auch die
Anordnung der Konstruktionselemente ermittelt wird.
6.2 Bauverfahren
Bei der überwiegenden Zahl der auf die Bauverfahren Einfluss nehmenden Faktoren
handelt es sich um sogenannte direkte Einflussfaktoren, das sind z. B. Tiefe,
anstehender Boden usw. Dabei müssen für die verschiedenen Bauverfahren
unterschiedliche Bodeneigenschaften wie z. B. Lagerungsdichte oder Porosität
betrachtet werden. Diese Faktoren wirken sich direkt auf die Kosten des jeweiligen
Verfahrens aus, indem sie die erforderliche Maschinenleistung oder das für
Injektionen erforderliche Rastermaß festlegen. Sie bestimmen somit in einer
vergleichenden Kostenrechnung die endgültige Auswahl des zu verwendenden
Bauverfahrens aus der Liste der prinzipiell an diesem Standort Anwendbaren.
6.2.1 Spundwände / Verbaukästen
Die für die Herstellung von Spundwänden und Verbaukästen maßgeblichen
Einflussfaktoren sind zum einen solche, die mit dem einzubringenden Rammgut
zusammenhängen und zum anderen diejenigen, die vom zu durchrammenden
Boden abhängig sind. Eine Übersicht hierzu gibt Tabelle 6.2.
Einflussfaktoren auf die Spundwandherstellung
Abhängig vom Rammgut Abhängig vom Baugrund
Gewicht Bodengruppe, -klasse
Größe / Form Verdichtungsfähigkeit / Lagerungsdichte
Länge / Tiefe Stratifikation
Einbauwiderstände Wassergehalt
Rammhindernisse
Tabelle 6.2: Einflussfaktoren auf die Spundwandherstellung

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 56
Die Auswahl der zu verwendenden Spundbohlenprofile und damit auch die zu
erwartende Länge sowie die anderen von den Profilen bestimmten Einflussfaktoren
können vom Planer in Abhängigkeit von der Aquifermächtigkeit frei gewählt werden,
sie haben deshalb nur untergeordnete Bedeutung bei der Ausführung von
Spundwänden und Verbaukästen. Wichtiger sind die zu erwartenden Widerstände
des Untergrundes, die beim Rammen oder Einpressen der Bohlen zu überwinden
sind. Diese werden zwar auch von den Abmessungen des gewählten Rammgutes
beeinflusst, der Anteil des vorgefundenen Baugrundes ist jedoch ungleich höher.
Deshalb sind im Vorfeld jeder Rammung umfangreiche Bodenuntersuchungen
notwendig, um die erforderliche Maschinenleistung und den zu erwartenden
Baufortschritt bzw. die Gesamtbauzeit abschätzen zu können. Über diese beiden
Faktoren ist dann auch die Kalkulation der Herstellungskosten möglich.
Für die Einordnung, ob es sich bei dem anstehenden Baugrund um leicht,
mittelschwer oder schwer zu rammenden Untergrund handelt, ist die Bestimmung
einer Reihe von Bodenkennwerten und die daraus folgende Klassifikation gemäß
DIN 18196 [15] bzw. DIN 18300 [16] erforderlich. Dabei sind Korngröße, -verteilung
und -form bei nicht bindigen Böden, zusätzlich Konsistenz und der Wassergehalt bei
bindigen Böden für die Einteilung in Bodengruppen gemäß DIN 18196 [15]
ausschlaggebend. Diese lassen sich nach ZTVE-StB 94/97 unter Berücksichtigung
des Anteils an Steinen verschiedener Größe und sonstiger Hindernisse in die nach
DIN 18300 [16] eingeteilten Bodenklassen 1-7 überführen [48]. Diese Einteilung in
die sogenannten Lösungsklassen allein ist jedoch für die Beurteilung der
Rammfähigkeit nicht ausreichend. Entscheidenden Einfluss hat die Ermittlung der
Umlagerungs- und Verdichtungsfähigkeit des Bodens mittels Rammsondierung, hier
meist mit der schweren oder überschweren Rammsonde nach DIN 4094 [13].
Zusammen mit der Konsistenz und Lagerungsdichte ist eine Einteilung gemäß
Tabelle 6.3 in die drei Schwierigkeitsklassen für Rammungen möglich.
Leichte Rammung Weiche, breiige Böden – z. B. Moor, Torf, Schlick, Klei -,
locker gelagerte Mittel- und Grobsande, Kiese ohne
Steineinflüsse
Mittelschwere Rammung Mitteldicht gelagerte Mittel- und Grobsande, feinkiesige
Schwere bis schwerste
Rammung
Böden, steifer Ton und Lehm
Dicht gelagerte feinsandige und schluffige Böden, dicht
gelagerte Mittel- und Grobkiese, harte Tone, verkittete
Geröll- und Moräneschichten, ausgetrocknete bindige
Böden, leichter Fels
Tabelle 6.3: Einteilung der Bodenarten in Rammklassen [37]

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 57
Um die Rammarbeiten in schwierigen Böden erleichtern zu können, werden
sogenannte Rammhilfen eingesetzt. Dabei handelt es sich meist um vorauseilende
Auflockerungsbohrungen oder Spülungen, die allerdings die Herstellungskosten
negativ beeinflussen.
Besondere, für Spundwandanwendungen in Reaktiven Systemen anzuwendende
oder zu berücksichtigende Einflussfaktoren sind bezogen auf den Baugrund nicht
erkennbar, jedoch kann die als Spundwand ausgeführte Dichtwand oder
Gatekonstruktion durch aggressives Grundwasser angegriffen werden, so dass
Korrosionsschutzmaßnahmen getroffen werden müssen. Gleichzeitig muss durch
geeignete Schlossausbildung die dauerhafte Dichtigkeit der eingebrachten
Spundwände gewährleistet werden. Dies kann durchaus zu einer Erhöhung der
Herstellungskosten führen.
6.2.2 Schlitzwände
Der maßgebliche Einflussfaktor auf die Herstellung von Reaktiven Systemen mittels
Schlitzwandbauweise ist, neben der Wandstärke bei vollflächig durchströmten
Wandsystemen, die zu erreichende Tiefe und ist damit unabhängig von der
Verwendung in Reaktiven Systemen. Die Tiefe bestimmt, mit welcher Art von
Bauverfahren die Schlitzwand errichtet werden muss und ist somit direkt für die Höhe
der Herstellungskosten verantwortlich. Dabei steigen die Kosten mit zunehmender
Tiefe stark an, jedoch nicht linear, sondern in Sprüngen je nachdem, welches
Bauverfahren verwendet werden kann. Die Grenzen liegen für Tieflöffelbagger bei
ca. 12 m. Danach muss ein Schlitzwandgreifer eingesetzt werden. Dieser ist bis ca.
50 m, in Abhängigkeit davon, ob es sich um einen Seil- oder Hydraulikgreifer handelt,
einsetzbar. Größere Tiefen sind nur über hydraulische Schlitzwandfräsen zu
realisieren.
Die Tiefe ist jedoch nicht der einzige Einflussfaktor, der zu berücksichtigen ist.
Zusätzlich müssen je nach System der Wandherstellung weitere Faktoren beachtet
werden. Bei Ein- und Zweiphasen Schlitzwänden ist die Stratifikation, d.h.
Schichtenfolge und Schichtenverlauf sowie Kornverteilung des Untergrundes zu
beachten, da durch ausgeprägte Porosität ein hoher Verbrauch an Schlitzwand- bzw.

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 58
Stützsuspension zu erwarten ist. Der Spezialfall der gerammten Schlitzwand
wiederum erfordert einen rammfähigen Untergrund, dessen maßgebliche
Einflussfaktoren schon in Kapitel 6.2.1 ausführlich beschrieben wurden. Zusätzlich
dazu spielt gerade bei der gerammten Schlitzwand die realisierte Wandstärke eine
große Rolle.
Es gibt speziell bei den im Zweiphasenverfahren errichteten Schlitzwänden auch
einen die Ausführung erleichternden und dadurch verbilligenden Faktor. Da die sonst
notwendigen geringen Durchlässigkeiten bei mit Schlitzwänden ausgeführten
Einkapselungen von 10 -7 bis 10 -8 m/s für die Umlenkung des Grundwasserstroms
nicht notwendig sind, sondern schon eine um ein bis zwei Zehnerpotenzen geringere
Durchlässigkeit ausreicht, um eine Umlenkung zu gewährleisten, kann größtenteils
auf die sonst übliche aufwendige Fugengestaltung mittels Fertigteilen oder
Fugenbandelementen verzichtet werden.
Für die Zweiphasenschlitzwand beziehen sich die genannten Einflussfaktoren nur auf
einen Einsatz der Schlitzwand als Dichtwand in einem Funnel-and-Gate System, da
andere Anwendungen dieser Schlitzwandvariante wie in Kapitel 4 ausgeführt noch
nicht dem Stand der Technik entsprechen bzw. bis jetzt nur in den USA angewandt
wurden und eine Anwendung in Deutschland bis auf weiteres aufgrund
genehmigungsrechtlicher Aspekte nicht denkbar erscheint.
6.2.3 Schmalwände
Auch für Schmalwände ist die Rammbarkeit des Bodens die bestimmende
Einflussgröße für die Herstellung. Dabei sind die Anwendungsgrenzen enger
gesteckt, da die Bohlen zur Schmalwandherstellung üblicherweise nicht mehr
gerammt, sondern in den Boden gerüttelt werden. Dies bedeutet, dass Kiese und
Sande mit kantigem Korn und trockene, stark bindige Böden weniger geeignet sind
als nicht bindige Böden mit eher runder Kornform sowie bindige Böden mit hohen
Wassergehalten. Sind die Böden jedoch zu vibrationsempfindlich, kann es dazu
kommen, dass sich die vorhergehenden Wandelemente wieder schließen und somit
eine Schmalwand nur durch zusätzliche besondere Maßnahmen herstellbar ist. Wie
bei allen anderen Bauverfahren auch, ist zusätzlich die zu erreichende Tiefe ein

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 59
wichtiger Einflussfaktor bei der Ausführung von Reaktiven Systemen mittels
Schmalwänden.
In Anbetracht der nur geringen Wandstärken, die durch Schmalwände realisiert
werden können, ist auch die am Standort vorhandene
Grundwasserfließgeschwindigkeit zu beachten. Bei zu hohen Geschwindigkeiten und
grobsandigen bis kiesigen Böden kann es durch die nicht vorhandene Filterschicht
zu Ausspülungen in den umgebenden Boden und somit einer Herabsetzung der
Reinigungsleistung von vollflächig durchströmten Wänden kommen. Bei der
Herstellung von Dichtwänden kann diese Tatsache im schlimmsten Fall dazu führen,
dass die Funktion der Wand nicht mehr gewährleistet ist. Dieser Gefahr kann
allerdings bei Dichtwänden durch Zugabe von Abbindebeschleunigern begegnet
werden.
Die Ausführung von Schmalwänden wird auch durch die Injektionsfähigkeit des
Bodengerüstes beeinflusst, besonders die Wandstärke variiert mit dem vorhandenen
Porenanteil des Untergrundes sowie seiner Lagerungsdichte, da die Reichweite der
Einpressung der Zementsuspension bzw. des reaktiven Materials im Gegensatz zu
den Injektionsverfahren weitgehend unabhängig von den hier verwendeten
Einpressdrücken ist. Dies liegt daran, dass die zur Schmalwanderstellung
verwendeten Drücke relativ niedrig sind. So kann es bei einer stark unterschiedlichen
Stratifikation des Untergrundes dazu kommen, dass die Wandstärke über die Tiefe
stark schwankt. Dies würde im Falle einer vollflächig durchströmten Reinigungswand
zu ungleichmäßigen Abreinigungserfolgen führen.
Grundsätzlich ist festzustellen, dass der Schmalwandherstellung engere Grenzen als
der Spundwand- und Schlitzwandherstellung als auch der noch zu behandelnden
Herstellung durch Bohrpfähle und Injektionsverfahren gesetzt sind. Zusätzlich sind
die Überwachungserfordernisse bei der Errichtung sehr hoch, um die Wandintegrität
gewährleisten zu können. Deshalb wird die Realisierung von Reaktiven Systemen
durch Schmalwände auf einige wenige Spezialfälle beschränkt bleiben.

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 60
6.2.4 Bohrpfähle
Die Ausführung von Reaktiven Systemen mittels
Bohrpfählen wird im wesentlichen durch das gewählte
Bohrverfahren bestimmt. Da es sich bei den
anstehenden Böden, in denen Reaktive Systeme
realisiert werden, ausschließlich um Lockergestein
handelt, ist das Bohrverfahren der Wahl das
Trockendrehbohrverfahren. Gegenüber dem
Schlagbohrverfahren lässt es eine erheblich größere
Bohrgeschwindigkeit zu. Diese wird in erster Linie durch
eine verbesserte Bohrgutförderung erreicht. Zur
Anwendung als Bohrwerkzeuge kommen dabei
Abb.6.1: Bohrschnecke
Schnecken oder Schappen, die durch Abschleudern oder
Aufklappen entleert werden. Durch die Verwendung von Hydraulikbaggern als Tragund
geeignetes Anbaugerät ist es möglich, sowohl zu bohren als auch sämtliche
Nebenarbeiten, z. B. das Einbringen der Verrohrung, mit einem Gerät durchzuführen
und somit die Kosten für den Maschineneinsatz zu optimieren.
Der Bohrfortschritt ist jedoch nicht nur von dem verwendeten Bohrverfahren, sondern
auch vom vorgefundenen Untergrund abhängig. Zur Abschätzung der zu
erwartenden Herstellungskosten ist deshalb eine Einordnung der Bodenarten nach
ihrer Bohrbarkeit wünschenswert. Es ist bis jetzt allerdings noch nicht gelungen,
einen zutreffenden Kennwert für die Bohrbarkeit gerade von Lockergesteinen zu
entwickeln. Weder können der Vergleich von Druck- und Scherfestigkeit noch die
Klassifikation nach DIN 18300 [16] in Lösungsklassen dafür herangezogen werden.
Da wichtige bohrtechnische Faktoren nicht berücksichtigt werden. Entscheidende
Einflussfaktoren sind dabei die Bohrgutförderung, Schneidengeometrie und die
Homogenität des Untergrundes [37]. Gerade diese Homogenität des zu
durchbohrenden Bodens ist dabei hervorzuheben, da es, falls diese nicht
gewährleistet ist, bedingt durch eventuell notwendige Bohrwerkzeugwechsel, um die
verschiedenen Schichten zu durchdringen, zu starken Schwankungen des
Bohrfortschritts kommen kann.

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 61
Für die Leistungsfähigkeit des Trockendrehbohrverfahrens ist außerdem die Lage
des Grundwasserspiegels wichtig, da i. a. unterhalb des Grundwasserspiegels die
Bohrleistung, verursacht durch die erschwerte Bohrgutförderung, nachlässt. Nicht
zuletzt ist natürlich auch der herzustellende Durchmesser und die zu erreichende
Tiefe ein maßgeblicher Einflussfaktor auf die Herstellungskosten der
Bohrpfahlsysteme. Dabei ist der Anstieg der Kosten direkt auf die mit steigendem
Durchmesser und zunehmender Tiefe erforderlich werdenden, größeren
Maschinenleistungen der Bohrgeräte zurückzuführen.
In einigen Einzelfällen des Trockenbohrverfahrens kann auch auf die sonst
erforderliche Verrohrung des Bohrloches verzichtet werden. Dies ist jedoch nur in
dicht gelagerten nicht bindigen und harten bindigen Böden oberhalb des
Grundwasserspiegels möglich. Bei der Errichtung Reaktiver Systeme ist jedoch
immer eine Verrohrung vorzusehen, da grundsätzlich Grundwasser angetroffen wird.
6.2.5 Mixed-in-Place Verfahren
Trotz der großen Verwandtschaft des Verfahrens zu dem vorher behandelten
Herstellungsverfahren von Bohrpfählen, sind die wesentlichen Einflussfaktoren auf
die Ausführung allerdings nicht vergleichbar. Dies ist dadurch zu erklären, dass die
Förderung des Bohrgutes beim Mixed-in-Place Verfahren nicht im Vordergrund steht,
sondern hier das Einbringen der Zusatzsuspension und Vermischen des Bodens mit
derselben entscheidende Faktoren des Verfahrens sind.
Wichtig für die Fähigkeit, genug Suspension in den Boden einzubringen und so
wenig wie möglich des anstehenden Bodens fördern zu müssen, ist die Kenntnis der
Kornverteilung des Bodens. Nicht bindige Böden mit hohen Sand- und
Feinkiesanteilen eignen sich deshalb grundsätzlich besser für dieses Verfahren als
schwere schluffige und tonige Böden. Bei letzteren muss i. a. mehr Boden gefördert
werden. Dies gilt auch für die erforderliche Maschinenleistung die zur Mischung des
Bodens mit der Suspension notwendig ist und für die erforderlichen Durchgänge bzw.
die Dauer des Durchmischungsvorgangs. Zusätzlich ist für die Herstellungskosten
auch der Prozentsatz des Bodens, der gefördert wird, von Bedeutung. Sie steigen je

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 62
mehr Boden ausgetauscht wird, da der in den meisten Fällen kontaminierte Boden
einer teuren Entsorgung zugeführt werden muss.
Festzuhalten ist, dass der maßgebliche Faktor neben der Wandstärke und der Tiefe,
der die Kosten des Mixed-in-Place Verfahren bestimmt, der am Standort
angetroffene Untergrund ist. Durch ihn werden alle anderen Faktoren, wie der Anteil
des zu fördernden Bodens, Maschinenleistung, Mischzeit usw. bestimmt.
6.2.6 Schlitzwandfräsen
Die maßgeblichen Einflussfaktoren auf die Ausführung von Reaktiven Systemen mit
Hilfe von Schlitzwandfräsen sind die angestrebte Tiefe des Schlitzes und die Höhe
des Grundwasserspiegels. Durch die Tiefe wird nicht nur die Anwendungsgrenze des
Verfahrens festgelegt, sondern auch die Größe der eingesetzten Maschinen. Diese
sind der entscheidende Kostenfaktor dieses Herstellungsverfahrens, da es sich um
Spezialanfertigungen handelt, die nur für diesen Zweck eingesetzt werden können.
Die Höhe des Grundwasserspiegels beeinflusst dabei die Förderleistung und somit
den Baufortschritt; sie kann aber auch zu Problemen bei der Stützung des Schlitzes
durch den Füllkasten führen. Als weniger wichtige Einflussfaktoren sind die Breite
des zu erstellenden Schlitzes und der anstehende Boden zu nennen. Dabei ist zu
beachten, dass sich schwerer bindiger Boden nicht zur Anwendung dieses
Verfahrens eignet.
6.2.7 Injektionen
Bei der Betrachtung der Einflussfaktoren, die auf die Ausführung von
Injektionsverfahren wirken, sind grundsätzlich zwei verschiedene Injektionsarten zu
unterscheiden. Zum einen diejenigen Injektionsverfahren, die nur die im Boden
vorhandenen Porenräume auffüllen und das Korngerüst nicht verändern, im
folgenden Einpressverfahren genannt. Zum anderen die sogenannten
Düsenstrahlverfahren, die durch hohen Druck das Korngerüst zerstören und den so
gelösten Boden mit dem Einpressmittel vermischen. Durch diese völlig

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 63
unterschiedlichen Methoden der Injektion ist auch begründet, dass die jeweiligen
Einflussfaktoren nicht übereinstimmen.
Da die Einpressverfahren das Korngerüst nicht verändern, werden sie hauptsächlich
von den vorhandenen Bodenkennwerten beeinflusst. Dabei ist die Durchlässigkeit
und die Kornverteilungskurve des Untergrundes maßgeblich für die Reichweite der
Einpressung und für die Korngröße der verwendeten Suspension, denn die größten
Körner des Einpressmittels müssen die feinsten Porenräume des Bodens passieren
können. Außerdem ist die Stratifikation des Untergrundes zu erkunden, da durch
Wechsellagerung von Schichten verschiedener Durchlässigkeiten und
Lagerungsdichten die Reichweite der Einpressung variieren kann und somit ein
Injektionskörper mit über der Tiefe veränderlichen Ausdehnungen entstehen kann.
Dies würde aber zwangsläufig zu einer Verminderung der Leistungsfähigkeit des
Reaktiven Systems führen. Die Reichweite der Einpressung wird zusätzlich noch von
dem gewählten Einpressdruck und dem Zeitpunkt der Aushärtung bzw. des
Verstopfens der Porenräume durch die Feststoffteilchen beeinflusst. Beide Faktoren
können jedoch bei der Herstellung an die Untergrundbedingungen angepasst werden
und haben dadurch keinen entscheidenden Einfluss auf das Verfahren.
Das Düsenstrahlverfahren ist größtenteils unabhängig von den Bodenverhältnissen
und wird maßgeblich durch den verwendeten Druck und den Injektionsvorgang, d. h.
ob die Injektion im Ein- oder Zweiphasenverfahren vorgenommen wird beeinflusst.
Dabei ist das Einphasenverfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenmatrix
durch die injizierte Suspension zerstört wird. Im Zweiphasenverfahren hingegen
werden zuerst Wasser oder Wasser-Luft-Gemische zur Zerstörung der Bodenmatrix
eingesetzt und danach erst die eigentliche Suspension injiziert. Damit erreicht man
bei gesteigerten Kosten eine i. a. größere Reichweite der Injektion.
Beide Verfahren, sowohl das Einpress- als auch das Düsenstrahlverfahren werden
zusätzlich durch die Tiefe und den Durchmesser der Bohrung, die für die Injektion
niedergebracht wird, beeinflusst. Durch sie wird der mit der Bohrung der
Injektionspunkte verbundene Kostenaufwand bestimmt: die erfolgreiche Herstellung
einer Injektion ist abhängig von der planmäßigen Lage und Richtung der Bohrungen.
Der Aufwand zur Überwachung der Orientierung der Bohrung steigt dabei mit
zunehmender Tiefe stark an.

6 Einflussfaktoren auf die Ausführung Reaktiver Systeme 64
6.3 Fazit
Abschließend ist festzuhalten, dass die auf die jeweiligen Bauverfahren wirkenden
Einflussfaktoren nur wenig von der späteren Verwendung als Reaktives System
abhängig sind, sondern vielmehr von den allgemein auf das Bauverfahren wirkenden
Faktoren. Deshalb kann man zur Abschätzung der Kosten der Bauverfahren
grundsätzlich auch Daten von anderen Anwendungen dieser Bauverfahren
heranziehen, wie sie z. B. im "Leistungsbuch Altlastensanierung &
Flächenentwicklung" vorliegen. Somit ist man in der Lage, eine entsprechende
Kostenschätzung zu erstellen, obwohl noch nicht sehr viele Reaktive Systeme
realisiert wurden.
Zusätzlich zu den oben aufgeführten Einflussfaktoren werden diejenigen
Bauverfahren bei denen das einzubringende Material als Suspension vorliegen muss
- Schmalwände, Mixed-in-Place, Injektionen und zum Teil Schlitzwände - , bei der
Realisierung von vollflächig durchströmten Wänden, noch von dem gewählten
reaktiven Material beeinflusst. Dies ist dadurch begründet, das je nach gewähltem
Material, die Herstellung der dabei erforderlichen pumpfähigen Suspension
unterschiedlich großen Aufwand erfordert.
Die für die oben beschriebenen Bauverfahren maßgeblichen Auszüge aus dem
Leistungsbuch sind im Anhang aufgeführt. Dabei sind die wesentlichen, für Reaktive
Systeme wichtigen Einflussfaktoren hervorgehoben oder ergänzt worden. Zusätzlich
wurde für die bei der Herstellung von Reaktiven Systemen verwendbaren
Injektionsverfahren ein neues Leistungsregister entworfen.

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 65
7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen
In diesem Kapitel wird ein Vergleich der bis jetzt behandelten Reaktiven Systeme mit
der in den letzten 20 Jahren bei den meisten Grundwassersanierungen eingesetzten
Pump-and-Treat Technik durchgeführt. Dazu werden zuerst die Grundzüge der
Pump-and-Treat Technik erläutert sowie die verschiedenen zur Verbesserung und
Optimierung dieses Verfahrens zur Verfügung stehenden Methoden beschrieben.
Danach erfolgt ausgehend von den Vor- und Nachteilen der beiden Verfahren eine
kritische Analyse auf Basis der Anwendbarkeit für die unterschiedlichen Standortund
Kontaminationsprofile.
7.1 Grundzüge der Pump-and-Treat Technik
Der dieser Technik zugrundeliegende Gedanke besteht darin, im Porenraum des
Grundwasserleiters befindliche Schadstoffe auszuspülen, d. h. das Wasser im
Porenraum wird solange ausgetauscht bis die gesteckten Sanierungsziele erreicht
oder unterschritten werden. So war es auch zu Beginn der 80er Jahre noch gängige
Praxis, die geförderten Wässer direkt und ungereinigt in die öffentliche Kanalisation
einzuleiten. Erst langsam ging man dazu über, die kontaminierten Förderwässer vor
der Ableitung zu reinigen. Heute bestehen Pump-and-Treat Anlagen üblicherweise
aus einer Reihe von Entnahmebrunnen und einer nachgeschalteten modular
aufgebauten Anlage, in der das verunreinigte Grundwasser mit einem der
Kontamination entsprechendem Reinigungsverfahren behandelt wird, so dass es
danach reinfiltriert oder schadlos in ein Oberflächengewässer bzw. die Kanalisation
eingeleitet werden kann. Tabelle 7.1 gibt einen Überblick über die z. Z. zur
Verfügung stehenden Reinigungsverfahren.
Reinigungsverfahren
Pump-and-Treat
Aktivkohleadsorption
Strippung
biologischer Abbau
Nassoxidation
Ionenaustausch
Fällung/Flockung
Tabelle 7.1: Reinigungsverfahren [4]
Die Technik kann im Gegensatz zu
Reaktiven Systemen, die nur zu
Sicherungszwecken eingesetzt werden
können, sowohl zu Sanierungs- als auch
Sicherungszwecken angewendet werden.
Dabei entscheidet die Lage der

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 66
Entnahmebrunnen, je nachdem, ob sie direkt im Schadensherd und/oder in der
Fahne liegen, über die Charakteristik der Maßnahme.
7.1.1 Variationen und Innovationen der Pump-and-Treat Technik
Um die bis jetzt zu Tage getretenen und in Kapitel 7.2 näher zu erläuternden
Probleme und Unzulänglichkeiten bei der Anwendung des Pump-and-Treat
Verfahrens zu lösen bzw. abzumindern, sind eine Reihe von Verfahrensvariationen
und ergänzenden Techniken entwickelt worden. Diese dienen zum einen der
zusätzlichen Mobilisierung der Schadstoffe und damit der Verkürzung der
Sanierungsdauer und zum anderen der Optimierung, d. h. der Reduzierung der
Förderraten und zusätzlich der besseren Erfassung der Kontamination.
Zu ersteren zählen die Anordnung von Schwingungserzeugern in besonderen
Bohrungen oder schon vorhandenen Brunnen. Ihre Anwendung ist allerdings erst im
Erprobungsstadium. Darüber hinaus gibt es die unterstützende Lufteinblasung (air
sparging), bei der sowohl ein Teil der Schadstoffe in die Gasphase übergeht,
weshalb dieses Verfahren nur in Verbindung mit einer Bodenluftabsaugung
eingesetzt werden sollte, als auch der Schadstoffgehalt im Grundwasser ansteigt. Als
dritte Möglichkeit zur Mobilisierung der Schadstoffe können Tenside in den
Grundwasserleiter eingebracht werden. Dabei kommt es dann zu einer sogenannten
Solubilisierung, also der Bildung einer Lösung aus Grundwasser, den eingesetzten
Tensiden als Lösungsvermittler und den Kontaminanten, die auf diese Weise besser
aus der Bodenmatrix entfernt bzw. ausgewaschen werden können.
Durch die Anordnung zusätzlicher hydraulischer Barrieren kann man die Form der
sich durch die Grundwasserentnahme einstellenden Absenktrichter beeinflussen und
das Einzugsgebiet der Brunnen besser auf die Ausdehnung der Kontamination
abstimmen. Dies führt im allgemeinen dazu, dass sich die erforderlichen Pumpraten
des Systems verringern lassen. Dadurch können die Sanierungskosten deutlich
reduziert werden. Aber auch durch die kontinuierliche Anpassung der Förderraten an
die Konzentration der Schadstoffe im Grundwasser können signifikante
Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit erreicht werden. In jüngster Zeit werden die
Auswirkungen von diskontinuierlich betriebenen Pump-and-Treat Systemen auf die

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 67
Sanierungsdauer genauer untersucht, und man hat festgestellt, dass dadurch
erheblich bessere Sanierungsergebnisse in deutlich kürzerer Zeit zu erreichen sind.
Dabei ist jedoch der Aspekt des in den Pumppausen nicht erfassten kontaminierten
Grundwassers kritisch zu betrachten, da dadurch von einer umfassenden Sicherung
des Grundwasserschadens nicht mehr gesprochen werden kann.
7.2 Ansätze zur vergleichenden Bewertung der Techniken
Um eine Bewertung der Anwendbarkeit der beiden Verfahren für verschiedene
Standort- und Kontaminationsprofile durchführen zu können, ist zunächst eine
Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile notwendig. Diese sind in Tabelle 7.2
zusammengestellt. Nachfolgend wird getrennt nach Verfahren auf die wesentlichen
Punkte Bezug genommen und diese eingehender erläutert.
Pump-and-Treat Reaktive Systeme
Vorteile
praxiserprobtes Verfahren (>20 Jahre) Erfassung großflächiger Schäden
hohe Verfahrenssicherheit Kein Eingriff in den GW-Haushalt
anpassungsfähig bzgl. Einsatz bei Kf-Werten < 1x10 -5 m/s
- Hydrogeologie niedrige Betriebskosten
- Variationen der GW-Fließrichtung geringe Nutzungseinschränkungen
- Sanierungsentwicklung keine Setzungen / kein Trockenfallen
breites Schadstoffspektrum keine Restemissionen
geringer baulicher Eingriff niedriger Flächenbedarf
niedrige Planungs- / Investitionskosten
sehr gute Reinigungsleistung
Nachteile
hohe Betriebskosten geringe Praxiserfahrung
lange Sanierungszeiträume (Tailing) Schadensherd verbleibt im Untergrund
Rebound Effekte möglich Erfahrungen nur mit „Monoschäden“
erheblicher Eingriff in den GW-Haushalt hohe Investitionskosten
Entsorgung von Reststoffen erforderlich Langzeitverhalten unbekannt
Einsatz nur ab Kf-Werten > 1x10 -5 m/s großer baulicher Eingriff, ggf. Rückbau
Setzungen / Trockenfallen möglich Veränderung des GW-Chemismus
große Konzentrationsschwankungen
sind nicht erfassbar
evtl. Patentschutz beachten
Tabelle 7.2: Gegenüberstellung der Vor und Nachteile der beiden Techniken verändert
nach [24]

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 68
7.2.1 Vor- und Nachteile der Pump-and-Treat Technik
Der grundlegende Nachteil aller aktiven Maßnahmen zur Grundwassersanierung liegt
in den hohen Betriebskosten, die durch den kontinuierlichen Energieeinsatz zur
Förderung des Grundwassers hervorgerufenen werden. Zu den Betriebskosten
zählen dabei auch die auftretenden Entsorgungskosten für beladene Filtermaterialien
und abgeschiedene Reststoffe, die bei der Reinigung des Wassers entstehen.
Deshalb sind besonders bei diesen Verfahren kurze Sanierungszeiträume
anzustreben. Gerade diese werden aber bei vielen Pump-and-Treat Maßnahmen
nicht erreicht, da sogenannte Tailing Effekte zu beobachten sind. Das bedeutet, dass
nach einer relativ schnellen Abnahme der Konzentrationen in den Förderwässern zu
Beginn der Sanierung sich die Schadstoffgehalte stabilisieren oder nur noch sehr
langsam abnehmen. Daher ist es durchaus möglich, dass eine kontinuierliche
Förderung bis zum Erreichen der Sanierungsziele mehrere Jahrzehnte
aufrechterhalten werden muss.
Die wesentlichen Gründe für den Tailing Effekt sind in der meist geringen
Wasserlöslichkeit der zum Teil hydrophoben Kontaminanten zu sehen. Auf einen
schnellen Abfall der Konzentration nach Beginn der Sanierung, hervorgerufen durch
die erhöhte Grundwassergeschwindigkeit, folgt ein Anstieg der Lösungsraten, bis
wieder ein Gleichgewichtszustand erreicht ist [45]. Zusätzlich können unterschiedlich
verteilte Grundwassergeschwindigkeiten auch dazu führen, dass höher kontaminierte
Anteile des Grundwassers erst spät die Entnahmebrunnen erreichen. Ein weiterer
Grund sind Sorptions- und Desorptionsprozesse. Einmal an die Bodenpartikel
sorbierte Schadstoffe werden nur über ausgesprochen lange Zeiträume wieder
desorbiert. Als letzter aber wichtiger Grund ist das Eindringen von Schadstoffen in
weniger durchlässige, feinkörnige Aquiferbereiche, meist Schluff oder Ton Horizonte,
zu nennen. Diese Schadstofflinsen sind durch die von der Pump-and-Treat Technik
induzierte Advektion wenn überhaupt nur schwer wieder zu mobilisieren. Seine
größte Ausprägung erreicht dieses Phänomen, wenn zwischen Verunreinigung und
Sanierungsbeginn mehrere Jahrzehnte liegen und sich ein vertikal extrem
differenzierter Phasenkörper in der gesättigten Zone ausbilden konnte. Dies gilt
insbesondere für Anteile niedrig viskoser Phasen, die bis in große Tiefen, im
schlimmsten Fall bis auf die Sohle des Aquifers, gelangt sind.

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 69
Die gleichen Gründe, die für den gerade beschriebenen Tailing Effekt verantwortlich
sind, liegen auch dem Rebound Effekt zugrunde. Dabei handelt es sich um einen
nach Beendigung der Pumpphase zu beobachtenden Wiederanstieg der
Schadstoffgehalte im Grundwasser über das angestrebte Sanierungsziel hinaus, der
einen neuerlichen Betrieb der Pump-and-Treat Anlage erforderlich macht. Tailing und
Rebound Effekte können auch zusammen auftreten.
Ein nicht zu übersehender Vorteil dieser Technik gegenüber den Reaktiven
Systemen besteht jedoch in der langen Praxiserfahrung und der erreichten
Verfahrenssicherheit sowie den sehr guten Reinigungsleistungen, die auch bei einem
breiten Schadstoffspektrum problemlos zu erzielen sind. Demgegenüber steht
natürlich der gerade unter Umweltgesichtspunkten kritisch zu betrachtende starke
Eingriff in den Grundwasserhaushalt, der durch die kontinuierliche Entnahme
hervorgerufen wird. Dieser kann in Ausnahmefällen in unmittelbarer Nähe der
Entnahmebrunnen sogar zum Trockenfallen von Gewässern und Schäden an
Gebäuden führen. Dies kann auch durch eine Reinfiltration nur zum Teil wieder
ausgeglichen werden, da diese, um einen Kurzschluss des Wasserkreislaufs zu
verhindern in einiger Entfernung zu den Entnahmepunkten stattfinden muss.
Außerdem ist die Pump-and-Treat Technik sehr gut an die vorliegenden
hydrogeologischen Gegebenheiten anzupassen und annähernd unabhängig von den
vorhandenen Grundwasserfließrichtungen und deren eventuellen jahreszeitlichen
Schwankungen. Auch eine Anpassung an neue Randbedingungen, die sich durch
den Sanierungsfortschritt ergeben können, kann leicht und ohne große Mehrkosten
vorgenommen werden, z. B. durch Veränderungen der Förderraten der
verschiedenen Entnahmepunkte sowie durch Anlage von neuen oder die Stillegung
bereits vorhandener Brunnen.
Eine Anwendung von Pump-and-Treat Systemen macht jedoch nur Sinn, wenn der
vorhandene Aquifer bestimmte Mindestdurchlässigkeiten aufweist. Die Kf-Werte
sollten dabei möglichst größer als 1x10 -5 m/s sein, um einen reibungslosen Betrieb
zu gewährleisten. Grundsätzlich vorteilhaft sind dagegen die im Vergleich zu den
Reaktiven Systemen in der Regel niedrigen Investitionskosten.

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 70
7.2.2 Vor- und Nachteile der Reaktiven Systeme
Die im Gegensatz zu Pump-and-Treat Systemen bei Reaktiven Systemen
auftretenden hohen Investitionskosten stellen einen großen Nachteil für deren
Realisierung dar, da immer mehr Unternehmen die Entscheidung über ein
Sanierungsvorhaben unter dem Aspekt eines möglichst niedrigen Investments treffen
[41]. Dazu kommt die bis jetzt geringe Praxiserfahrung und das noch nicht mit letzter
Sicherheit zu prognostizierende Langzeitverhalten, so dass zusätzlich der Erfolg
eines solch hohen Investments nicht ausreichend abgesichert ist.
Der große Vorteil der Reaktiven Systeme besteht jedoch in der problemlosen
Erfassung von großflächigen diffusen Grundwasserschäden, bei denen darüber
hinaus die Schadstoffquelle nicht oder nur ungenügend lokalisiert werden kann oder
bei denen sich mehrere Schadensherde überlagern. Dieser Vorteil wird aber zu
einem kleinen Teil wieder durch die Tatsache relativiert, dass dadurch der eigentliche
Schaden nicht beseitigt wird. Dies ist besonders dann nachteilig, falls in den
kontaminierten Bereichen neue Baumaßnahmen geplant sind. Ist dies der Fall, muss
dort zusätzlich der Boden saniert und gegebenenfalls ausgetauscht werden.
Aus Umweltgesichtspunkten sind als Vorteile dieser Technik der geringe Eingriff in
den Grundwasserhaushalt sowie der durch den passiven Ansatz dieser Technik nicht
vorhandene kontinuierliche Energieeinsatz hervorzuheben. Aus letzterem folgen die
bei Reaktiven Systemen äußerst geringen Betriebskosten, die sich fast
ausschließlich aus Überwachungskosten zusammensetzen. Zudem ist diese Technik
auch und gerade bei Kf-Werten, die geringer sind als 1x10 -5 m/s, einsetzbar. Diese
Tatsache eröffnet die Möglichkeit, durch Pump-and-Treat bis jetzt nicht erfassbare
Schäden zu sanieren. Es liegen bis jetzt jedoch nur Erfahrungen mit Monoschäden,
d. h. Grundwasserkontaminationen mit nur einer Schadstoffgruppe vor. Darüber
hinaus wird bei der reaktiven Reinigung in den meisten Fällen der
Grundwasserchemismus verändert. Dabei kommt es z. B. zu pH-Wert-Anhebungen,
Kalkausfällungen und sonstigen signifikanten Veränderungen, die auch im Abstrom
der Reaktiven Systeme noch bestehen bleiben und erst in weiterer Entfernung zur
reaktiven Zone wieder abklingen.
Als vorteilhafte Aspekte von Reaktiven Systemen sind zum Abschluss noch die
geringen Störungen des Betriebsablaufs bzw. die geringen

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 71
Nutzungseinschränkungen des Geländes während der Sanierung zu nennen sowie
der Umstand, dass bei dieser Technik keine Restemissionen in andere
Umweltmedien (z. B. Luft) entstehen. Zusätzlich treten bei der Anwendung dieser
Technik - mit Ausnahme der Verwendung von Aktivkohle als reaktivem Material -
keine Reststoffe auf, die einer Entsorgung zugeführt werden müssen.
7.3 Bewertung der Ergebnisse
Die beschriebenen Vor- und Nachteile geben einen guten Eindruck über die Stärken
und Schwächen der beiden Systeme. Die Frage, ob Pump-and-Treat oder Reaktive
Systeme besser zur Sanierung von Grundwasserschadensfällen geeignet sind, lässt
sich jedoch nicht allgemeingültig beantworten. Dazu spielen zu viele unterschiedliche
Aspekte bei der Auswahl des Sanierungsverfahrens eine Rolle. Um dem planenden
Ingenieur dennoch eine Entscheidungshilfe bei der Auswahl des
Sanierungsverfahrens zu geben, werden nun wichtige Voraussetzungen für die
Standortcharakteristik, die Beschaffenheit des Untergrundes, des
Schadstoffinventars und weiterer Einflussfaktoren für den Einsatz sowohl des Pumpand-Treat
Verfahrens als auch der Reaktiven Systeme erläutert. Diese Faktoren sind
aus den oben beschriebenen Vor- und Nachteilen der einzelnen Systeme abgeleitet
und sollten Grundlage für die spätere Entscheidung sein.
Die Standortcharakteristik ist über Erkundungsmaßnahmen zu ermitteln. Dabei sind
die folgenden Aspekte von besonderer Bedeutung für den Auswahlprozess. Zum
einen ist die Verteilung der Kontamination und die Klärung der Frage, ob es sich um
einen oberflächennahen Schaden oder möglicherweise auch tieferliegende Aquifere
betroffen sind, zu berücksichtigen. Weiter sollte geklärt werden, ob das
Schadenszentrum lokalisierbar ist. Auch die Größe einer evtl. vorhandenen Fahne ist
zu bestimmen. Zusätzlich ist die Richtung und Varianz der Grundwasserströmung
und deren Geschwindigkeit im Sanierungsgebiet zu ermitteln. Bei der Beschaffenheit
des Untergrundes sind folgende Aspekte zu beachten. Zunächst ist die
Durchlässigkeit des Aquifers zu nennen. Sollte es in angemessener Tiefe einen
Grundwasserstauer geben, so ist dessen Beschaffenheit zu untersuchen.
Insbesondere ist zu überprüfen ob er hydraulische Fenster zu tieferen
Grundwasserleitern besitzt und wie seine Ausdehnung und Tiefenlage im

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 72
Sanierungsgebiet ist. Darüber hinaus sind die Schichtenfolge des Aquifers und
etwaige Störungen zu erkunden.
Die Kontamination ist unter den Gesichtspunkten der vorhandenen Konzentrationen
sowie deren Schwankungen und genauen Zusammensetzung zu untersuchen, um
eine Entscheidung über das zu wählende Verfahren treffen zu können. Zusätzlich
sind die zu erreichenden Reinigungszielwerte zu berücksichtigen.
Sonstige wichtige Einflussfaktoren, die zu berücksichtigen sind, sind zum einen die
vorhandene Bebauungssituation inklusive möglicher vorhandener Leitungs- und
Kanaltrassen. Dazu zählen auch die aktuelle Nutzungssituation und eventuell schon
vorhandene Brunnen oder andere Entnahmeeinrichtungen.
Damit sind die minimal für eine Entscheidung über das zu wählende
Sanierungsverfahren zu ermittelnden Standort- und Kontaminationsmerkmale
erfasst. Sobald diese vorliegen, können sie mit den folgenden Tabellen, in denen die
für die Errichtung der beiden Verfahren vorteilhaften Bedingungen aufgeführt sind,
abgeglichen werden.
Reaktive Systeme Pump-and-Treat
Standortcharakteristik
oberflächennahe Schäden tiefliegende Schäden
weit ausgedehnte Schäden überschaubare Ausdehnung
unbekannter / mehrere Schadensherde bekannter Schadensherd
konstante Grundwasserfließrichtung hohe Varianz der GW - Fließrichtung
geringe Richtungsänderungen starke Grundwasserspiegelschwankung
Untergrundbeschaffenheit
geringe Durchlässigkeit < 1x10 -5 m/s Durchlässigkeit > 1x10 -5 m/s
Grundwasserstauer nicht tiefer als 20 m kein Grundwasserstauer vorhanden
geringe Schichtung Störungen
Kontaminationsprofil
Monoschäden komplexe Schadstoffzusammensetzung
geringe Konzentrationsschwankungen starke Konzentrationsschwankungen
niedrige Frachten niedrige Reinigungsziele
vorzugsweise geringe Halbwertszeiten
Zusätzliche Einflussfaktoren
weitere Nutzung Leitungs- und Kanaltrassen
geringe Arbeitsfläche
Tabelle 7.3: Vorteilhafte Bedingungen für die Anwendung der Techniken

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 73
Ausgehend von Tabelle 7.3 kann man die Verfahren und ihre
Anwendungsschwerpunkte wie folgt charakterisieren:
• Die Pump-and-Treat Technik ist besonders geeignet für tiefliegende Schäden
mit komplexer Schadstoffzusammensetzung und starken
Konzentrationsschwankungen, die über eine geringe Ausdehnung verfügen
und deren Grundwasserfließrichtungen und -stände häufig schwanken. Dazu
sollte eine hohe Durchlässigkeit des Aquifers vorliegen. Grundsätzlich sind
dabei hohe Anforderungen an die Reinigungsleistung realisierbar. Diese kann
bei Bedarf leicht an veränderte Sanierungsbedingungen angepasst werden.
Das Verfahren kann sowohl als Sicherungs- als auch Sanierungsverfahren
eingesetzt werden.
• Durch die Reaktiven Systeme lassen sich zur Zeit besonders gut
oberflächennahe, diffuse Schäden mit einer weit ausgedehnten Fahne sowie
mit niedrigen Schadstoffkonzentrationen möglichst nur eines Schadstoffs
behandeln. Sie sind dabei gerade in gering durchlässigen Aquiferen
einsetzbar, die bis in eine Tiefe von ca. 20 m reichen und deren
Grundwasserregime nahezu konstant sein sollte. Der Schadensherd selbst
verbleibt im Untergrund. Es kann daher nur als Sicherungsverfahren
bezeichnet werden.
Aus dieser Aufstellung geht besonders deutlich hervor, dass die Pump-and-Treat
Technik z. Z. grundsätzlich anpassungsfähiger und flexibler einsetzbar ist als die
Reaktiven Systeme. Dies liegt zum einen an der Tatsache, dass bei dieser Technik
eine Entkopplung von Förderung und Reinigung vorgenommen wird. Dadurch sind
die hydraulischen Bedingungen im Aquifer nicht für das Erreichen der
Sanierungsziele maßgebend. Andererseits sind die während der Anwendungszeit
der Pump-and-Treat Technik gemachten Erfahrungen in die Entwicklung und
Anpassung dieser Technik eingeflossen, was zu einem deutlichen
Entwicklungsvorsprung gegenüber den Reaktiven Systemen von ca. 15 Jahren
geführt hat. Es ist jedoch festzuhalten, dass bei der Pump-and-Treat Technik,
bedingt durch die oben beschriebenen Tailing und Rebound Effekte, die Gefahr einer
unkalkulierbar langen Sanierungsdauer besteht. Dadurch kann diese Technik zu
nicht kalkulierbaren Kosten führen, die in den hohen Betriebskosten für die
Förderung des Grundwassers begründet sind.

7 Vergleich Reaktiver Systeme mit Pump-and-Treat Systemen 74
Zur Zeit beschränken sich die Einsatzmöglichkeiten Reaktiver Systeme auf eine sehr
enge Auswahl von Standorten und Schadstoffen. Sie sind heute z. B. in nur etwa 10
bis 20 Prozent der heute bekannten LCKW Grundwasserschäden anwendbar [41].
Es ist allerdings davon auszugehen, dass auch die Reaktiven Systeme im Zuge einer
fortschreitenden Forschung und Entwicklung in ihrer Anwendung zukünftig flexibler
einsetzbar sind und an eine breit gefächerte Auswahl von Standort- und
Kontaminationsprofilen angepasst werden können. Grundsätzlich ist zudem
festzuhalten, dass die Reaktiven Systeme zu deutlich geringeren sekundären
Umweltauswirkungen führen und somit unter ökologischen Gesichtspunkten
eindeutig zu bevorzugen sind.
Obwohl mehrere Vergleichsstudien anhand konstruierter Fälle immer zu dem
Ergebnis kamen, dass Reaktive Systeme ab einem Sanierungszeitraum von ca. 5-10
Jahren geringere Gesamtkosten verursachen als die Anwendung der Pump-and-
Treat Technik [41,1,27], ist eine allgemeingültige Aussage, dass Reaktive Systeme
immer günstiger sind als Pump-and-Treat Anwendungen oder umgekehrt, im Hinblick
auf die Gesamtkosten, die immer von den Gegebenheiten des vorliegenden
Einzelfalles abhängig sind, nicht zu treffen.

8 Zusammenfassung / Ausblick 75
8 Zusammenfassung / Ausblick
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Grundzüge der Technik der Reaktiven Systeme
zur Grundwassersanierung näher untersucht. Dabei wurde die gesamte Bandbreite
dieser Technik, angefangen mit den Bauformen über die Abreinigungsreaktionen bis
hin zu den zur Verfügung stehenden Bauverfahren beschrieben und kritisch
bewertet. Hierbei lag der Schwerpunkt auf der Systematisierung der Bauverfahren
und der Ermittlung von Einflussfaktoren auf die Bauausführung und die Kosten.
Es stellte sich heraus, dass die für die Realisierung Reaktiver Systeme erprobten und
angedachten Bauformen auf eine Vielzahl verschiedener Standort- und
Kontaminationssituationen anwendbar sind. Des weiteren wurde aufgezeigt, dass die
konventionellen Bauverfahren des Tiefbaus und Spezialtiefbaus grundsätzlich zu
Herstellung Reaktiver Systeme geeignet sind. Unter Berücksichtigung der
dargelegten Vor- und Nachteile der aufgeführten Bauverfahren ergeben sich jedoch
Zusammenhänge zwischen Bauformen und Bauverfahren dergestalt, dass bestimmte
Bauverfahren für die Herstellung spezieller Bauformen besonders geeignet oder aber
gar nicht geeignet sind. Hier wurde eine Systematisierung dieser Zusammenhänge
vorgenommen und somit eine Entscheidungshilfe erarbeitet.
Im Verlauf der Arbeit stellte sich heraus, dass die Einflussfaktoren, die durch die
jeweilige Standortsituation bestimmt werden, und auf die Ausführung Reaktiver
Systeme wirken, in größerem Maße im Vorfeld der Herstellung auf die Auswahl und
Gestaltung der Bauform Einfluss nehmen, als dass sie die letztlich bei der Errichtung
verwendeten Bauverfahren beeinflussen. Aufgrund dieser Tatsache war es möglich
die schon vorhandenen Kostendaten der Bauverfahren aus dem "Leistungsbuch
Altlastensanierung & Flächenentwicklung" zu übernehmen.
Abschließend kann festgehalten werden, dass die Technik der Reaktiven Systeme
zur Grundwassersanierung gerade weil sie mit konventionellen Bauverfahren
realisierbar ist, auch heute schon in einigen Fällen eine praktikable Alternative zu
den herkömmlichen Techniken darstellt. Dies wird zukünftig durch fortschreitende
Entwicklung neuer reaktiver Materialien und innovativer Herstellungsverfahren zu
einem vermehrten Einsatz dieser Technik führen.

Literaturverzeichnis 92
Literaturverzeichnis
[1] Bayer, P.; Morio, M.; Bürger, C.; Seif, B.; Finkel, M.; Teutsch, G.: Funnel-and-
Gate vs. Innovative pump-and-treat systems: a comparative economic
assessment, IAHS Publication 275, 2001, Seite 235-244, ISBN 1901502864
[2] Bauer und Mourik Umwelttechnik GmbH & Co, Schrobenhausen, Projektinformationen
unter www.bauer-mourik.de
[3] Baugeräteliste 2001; Bauverlag Wiesbaden, 1. Auflage, ISBN 3-7625-3556-6
[4] Birke, V.: Schadstoffe und reaktive Materialien – Stand der Technik,
Entwicklung und Grenzen, ITVA – Fachtagung „Reinigungswände auf dem
Vormarsch, 24.10.2001 in Magdeburg
[5] BMBF-Forschungsverbund „Anwendung von Reinigungswänden zur Sanierung
von Altlasten“, Entwurf der zweiten Handbuchversion Stand 24.02.2003,
unveröffentlicht
[6] Burmeier, H.; Birke, V.; Rosenau, D.: Reaktive Wände zur innovativen
Altlastensanierung – Vorstellung des BMBF-Verbundvorhabens RUBIN,
ITVA – Fachtagung „Reinigungswände auf dem Vormarsch, 24.10.2001 in
Magdeburg
[7] Cantrell, K. J.; Kaplan, D. I.; Gilmore, T. J.: Injection of Colloidal Size Particles
of Fe 0 in Porous Media with Shearthinning Fluids as a Method to Emplace a
Permeable Reactive Zone, Land Contamintion and Reclamation Vol.5, Nr.3,
1997, Seite 253-257
[8] Dahmke, A.: Aktualisierung der Literaturstudie “Reaktive Wände” pH-Redoxreaktive
Wände, Texte und Berichte zur Altlastenbearbeitung LfU Baden-
Württemberg, 1997, ISSN 0944-3304

Literaturverzeichnis 93
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[48] Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im
Straßenbau ZTVE-StB 94/97, Herausgegeben vom Bundesministerium für
Verkehr, Bauen und Wohnen

Anhang 76
Anhang
Die aus den anderen Kapiteln des Leistungsbuches übernommenen
Leistungsbereiche inkl. Schlüsselnummern (LB-AF Nr.), welche die behandelten
Bauverfahren betreffen sind nachfolgend aufgeführt. Dabei sind die in Kursiv
gehaltenen Positionen für die Verwendung zur Herstellung Reaktiver Systeme
entweder besonders zu beachten oder nachträglich in den Leistungsbereichen
eingefügt worden. Zusätzlich sind die Leistungsbereiche für das Mixed-in-Place
Verfahren und Injektionsverfahren neu erstellt worden. Die mit einem *
gekennzeichneten Kostendaten sind dabei aus der ersten Auflage des
Leistungsbuches aus dem Jahr 1997/98 übernommen. Positionen für die keine
Preise ermittelt werden konnten sind mit einer # markiert.
I.I Spundwände/Verbaukästen
Für die Ausführung der nachfolgend aufgeführten Leistungen verbindliche Normen
und Empfehlungen: DIN 4094-3 [13], DIN 18304 [17], DIN EN 10248 [19], DIN EN
10249 [20], DIN EN 12063 [21] sowie die Empfehlungen des Arbeitsausschusses
Ufereinfassungen [22]
LB-AF Nr. Leistungsbereich
23 20 00 Rammarbeiten
OZ Text
23 21 00 Maßnahmenspezifische
Baustelleneinrichtung Rammarbeiten
01 Baustelleneinrichtung für den
Spezialtiefbau;
(erforderliche Geräte / Werkzeuge
liefern, vorhalten, reinigen,
wiedereinräumen am Lager;
Transport- /Fahrtkosten)
02 Spezielle Baustelleneinrichtung für
den Baugrubenverbau einrichten,
vorhalten und betreiben (einschl.
mäklergeführtem Einpressgerät und
geeignetem Gerät zur
Hindernisbeseitigung)
03 Spezielle Baustelleneinrichtung für
den Baugrubenverbau räumen
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
psch. 10226 *
psch. 4.466 38.398 11.474 7
psch. 3.490 8.385 5.007 7
04 Baustelleneinrichtung Vorbohrgerät psch. 869 *
05 Baustelleneinr. Ramm-/ Rüttelgerät psch. 2.881 5.787 4.067 6

Anhang 77
OZ
Text
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
06 Baustelleneinr. Hochdruckspülanlage psch. 4346 *
07 Baustelleneinrichtung für
Einpressgerät
psch. 3.420 21.461 8.863 6
08 Baustelleneinrichtung für
Vibrationsramme
psch. 787 6.938 2.702 6
23 22 00 Rammarbeiten
01 Stahlspundbohlen liefern t 105 1.067 642 39
bis 50 t 105 1.067 x 1,0
50 bis 100 t 206 886 x 1,0
> 100 t 236 755 x 0,9
02 Stahlspundbohlen einpressen/
einrammen/ einrütteln (ohne
m² 0,51 88 20 193
Lieferung)
einpressen 1 88 x 1,2
einrammen 0,51 37 x 1,0
einrütteln 3 38 x 1,1
Bohlenlänge:
6 - 9 m 0,51 82 x 1,0
9 - 11 m 0,51 88 x 1,1
11 - 13 m 0,51 82 x 1,1
13 - 15 m 0,51 88 x 1,2
03 Stahlspundbohlen liefern und rammen
/ rütteln / pressen; einschl. Vorhalten
und Ziehen
Bodenklasse:
m² 3 205 36 50
Bkl 3 x 0,8 *
Bkl 4 x 1,0 *
Bkl 5 x 1,2 *
Einbaulänge:
bis 7,5 m # # x #
7,5 - 10 m 3 90 x 1,0
über 10 m 4 81 x 1,2
04 Stahlspundwand wasserdicht
einschließlich Gurtung, Aussteifungen
und Verankerungen liefern, herstellen,
m² 27 150 92 19
vorhalten, ausbauen
05 Stahlspundbohlen als Eckbohlen
liefern und einbauen, wasserdicht; als
Zulage
06 Zulage für werkseitig eingebaute
Schloßdichtung
xx Schlösser mittels
Schlossdichtungen wasserdicht
abdichten
Bituminöses Dichtungsmaterial
Dichtungsmaterial auf
Polyurethanbasis
xx Schutz der Spundwandbohlen vor
Korrosion durch:
Anstrich
Beschichtung
Verzinkung
Stck. 43 43 43 1
m 3 13 5 8
m # # # 0
m² # # # 0

Anhang 78
OZ
Text
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
07 Vorbohren / Spülen der
Stahlspundwandgründung; als Zulage
m² 11 23 17 2
08 Hindernisbeseitigung
Tiefe:
m 20 895 82 21
bis 1 m 20 153 x 1,0
1 - 3 m 76 460 x 2,4
3 - 5 m 1001 895 x 4,4
09 statische Auflagerung für
Stahlspundwand herstellen
m² 66 *
10 Stahlspundbohlen an Gebäude
anschließen (Beton-Injektion)
Stck. 281 *
11 Herstellen und Beseitigen von
erforderlichen Einbaulehren und
Leitwänden
lfm 77 205 141 2
12 Gurtung liefern und einbauen t 154 3.2034 1.234 20
13 Aussteifung liefern und einbauen t 9334 1.9774 1.258 7
14 Stahlspundbohlen höhengerecht
abschneiden
m 13 115 39 13
15 Vorhaltung der Stahlspundbohlen
verlängern
m²Wo 7 *
16 verlorene Stahlspundbohlen als
Zulage
m² 37 88 58 8
17 Durchörterung unbekannter Bauwerke
aus Beton
m² 19 2178 95 8
18 Durchörterung unbekannter Bauwerke
aus Stahlbeton
m² 187 1.470 495 8
19 Ankerbohrung durch unbekannte
Bauwerke aus Beton
m 19 190 50 8
20 Ankerbohrung durch unbekannte
Bauwerke aus Stahlbeton
m 71 304 176 8
21 Ankerstangen liefern, einbauen und
anspannen
t 1.301 4.250 2.947 7
22 Spannzugglieder liefern und einbauen t 1.223 3.528 2.401 6
23 23 00 Rückbau
01 Aussteifung und Gurtung demontieren
(Ausgebautes Material reinigen;
Material wird des AN)
02 Ankerstangen 2,5" durchtrennen
einschl. evtl. notwendiger Erdarbeiten
03 Gurtung und Verankerung einschl. der
losen Ankerstangen demontieren
(Ausgebautes Material reinigen;
Material wird Eigentum des AN)
04 Stahlspundbohlen erschütterungsarm
ziehen (Material wird Eigentum des
AN)
05 Gezogene Stahlspundbohlen reinigen
(Anhaftungen abkratzen und
abspülen; einschl. Sammlung der
Feststoffe in gasdicht gedeckelten
Containern und des Waschwassers in
einem Tank)
t 133 424 245 7
Stck. 31 42 36 7
t 133 341 231 14
t 35 653 163 7
psch. 4.438 16.525 10.588 7

Anhang 79
I.II Schlitzwände
Maßgebende Norm für die Berechnung, die Konstruktion und Ausführung von
Ortbeton Schlitzwänden ist die DIN 4126-100 [14]. Der verwendete
Konstruktionsbeton ist gemäß DIN 1045-2 [11] herzustellen.
I.II.I Einphasen-Schlitzwand
LB-AF Nr. Leistungsbereich
72 40 00 Vertikale Abdichtung -
Einmassen-Schlitzwände
OZ Text
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
72 41 00 Maßnahmespezifische
Baustelleneinrichtung
01 Liefern und Vorhalten der
Fördergeräte, der Mischanlage
(Mischwerk, Silos, Pumpen, Meß- und
Wiegeinrichtungen) und des
Baustellenlabors
Aushub mittels:
psch. 51.129 *
Tieflöffel x 1,0 *
Schlitzwandgreifer x 1,5 *
Hydrofräse x 3,0 *
02 Spezielle Baustelleneinrichtung für
Schlitzwandumschließungen liefern,
psch. 39.062 136.995 79.425 7
vorhalten, räumen
03 Mischanlage und erforderliche Geräte
für Mixed-in-place-Verfahren (MIP) an-
/ abtransportieren und umsetzen
innerhalb der Baustelle
04 MIP-Mischanlage und erforderliche
Geräte auf- und abbauen sowie
vorhalten
05 Bohreinheit für MIP-Verfahren an- und
abtransportieren und umsetzen im
Baustellenbereich
06 Bohreinheit für MIP-Verfahren auf-
und abbauen sowie Vorhalten aller
erforderlichen Geräte zum Vorkernen
in den Fundamentbereich
07 Arbeitsplanum für Bohrarbeiten
herstellen und verdichten auf 45
MN/m²
72 42 00 Dichtwand herstellen
01 Leitwand für Schlitzwand herstellen;
einschl. Schalung, Bewehrung, Beton
und Bodenaushub
02 Leitwand herstellen unter Einsatz von
Fertigteilen, Höhe 1,0 m
psch. 1.023 83.341 23.793 5
psch. 256 30,933 11.908 4
psch. 256 2.460 1.462 4
psch. 256 2.268 1.035 4
m² 0,51 6 3 2
m 179 *
m 167 187 174 7

Anhang 80
OZ
Text
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
03 Leitwand herstellen unter Einsatz von
Klemmbalken, Höhe 0,8 m
m 181 222 204 7
04 Ausbauen, Zerkleinern und
Zwischenlagern der
Leitwandkonstruktion
m 143 *
05 Durchkernung/Durchörterung von
Hindernissen (Fundamente, TW-
Leitungen, Beton, Stahl) zum
Vorkernen für die nachfolgende MIP-
Einheit,
B = mind. 0,65 m, L = ca. 200 m,
Teufe 5 m, Überschnittbreite 0,31 m,
Bohrmeter max. 2950 m
m 13 21 16 3
06 Gebohrte Schlitzwand im MIP-
Verfahren herstellen, Wand ohne
statische Funktion,
incl. Herstellen der Suspension
einschl. erforderl. Materiallieferungen,
Neigung 0° von der Lotsenkrechten,
Einbau des kontaminierten Bohrgutes
in den Abkapselungsbereich,
Druckfestigkeit < 0,5 MN/m²,
kf-Wert < 1x10E-09 m/s
m² 31 52 42 4
Wandstärke > 0,55 m,
Länge ca. 100 m,
Wandhöhe ca. 13 m
31 52 x 1,0
Wandstärke > 0,55 m,
Länge ca. 200 m,
Wandhöhe ca. 13 m
41 50 x 1,1
07 Bohrgutaustausch bei Nichteignung
des vorgefundenen Bodens, incl.
Anlieferung geeigneten Materials
m³ 18 34 26 2
08 Schlitzwand mittels Schlitzwandgreifer
herstellen, inkl. aller notwendigen
Materialien und Geräte,
Wandstärke 0,8 m, Tiefe 25 - 30 m
uGOK
m² 85 100 91 7
09 Bodenaushub zur Herstellung des
Dichtwandschlitzes im
Pilgerschrittverfahren durchführen
Aushubtiefe t:
m² 26 *
bis 15 m x 1,0 *
15 m bis 30 m x 1,1 *
30 m bis 50 m
Wandstärke
x 1,2 *
Bis 0,5 m x #
0,5-1,0 m x #
> 1,0 m
Bodenklasse:
x #
3 (leicht lösbare Böden) x 1,0 *
4 (mit.schw. lösb. Böd.) x 1,15 *
5 (schwer lösb. Böden) x 1,5 *

Anhang 81
OZ
Text
Aushub mittels:
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
Tieflöffel x #
Schlitzwandgreifer x #
Hydrofräse x #
10 Bentonit-Zement-Suspension liefern
und einbauen
m² 36 *
11 Abstemmen des Dichtwandkopfes,
inkl. Transport und Entsorgung des
Materials
Abstemmtiefe t:
m 6 24 13 7
< 60 cm 6 24 x 1,0
60 m - 80 cm x 1,25 *
> 80 cm x 1,5 *
12 Tonplombe zur Sicherung des
Dichtwandkopfes einbauen, inkl.
Material
m 12 45 25 6
13 Einbau eines hochresistenten
Dichtwandfußes
Stck. # # # 0
14 Frostschutzmaßnahmen zur
Gewährleistung der Durchführung
aller Arbeiten zut Herstellung der
Dichtwand bei Frost bis - 15° C, incl.
Freihaltung der Baustraße (Bohrungen
im GW)
psch 2.556 7.249 4.903 2
72 43 00 Kreuzungen, Durchdringungen,
Bodenumlagerung
01 Dichtwandkreuzung für
Entwässerungsleitungen herstellen,
inkl. ggf. erforderlichem Rückbau der
Leitwand, einschl. aller Nebenkosten
und Materialien
Stck. 179 1.370 549 7
02 Wasserdichte
Dichtwanddurchdringungen (ca. 5-35
cm) herstellen, einschl. erforderlicher
örtlicher Rückbau der Leitwand; Tiefe
der Durchdringung bis 1 m unter OK
Leitwand; inkl. aller Nebenkosten und
Materialien
Stck. 179 2.311 590 49
für Entwässerungsleitungen 179 2.312 x 1,65
für Wasserversorgungsleitungen
(Hausanschluss)
179 2.312 x 1,3
für Abwasserleitungen
(Hausanschluss)
179 1.882 x 1,3
für Elektroleitungen, Telefonleitungen
(Hausanschluss, durch Leerrohr führen)
179 1.882 x 1,0
für Gasleitungen
(Hausanschluss, durch Leerrohr führen)
179 1.882 x 1,2
Sonstige Durchdringungen 179 1.882 x 1,4
03 Dichtwandüberfahrt aufstellen,
vorhalten und entfernen, Last bis 40 t,
zu überbrückende Breite 4 m
Stck. 886 7.669 2.558

Anhang 82
OZ
Text
04 Belasteten Dichtwandaushub
innerhalb der Baufläche umlagern
05 Gering belasteten Dichtwandaushub
im Baufeld umsetzen bis zur
vollständigen Abbindung der
Suspension
72 44 00 Qualitätskontrollen
01 Durchlässigkeitsbeiwert des
Dichtwandaushubs bestimmen
02 Eingangsprüfung am Fertigprodukt,
Dichte, Marsh-Trichter, Fließgrenze,
Filtratwasserabgabe, Absetzmaß
03 Prüfung der Frischsuspension im
Ablauf der Mischanlage, Dichte,
Marsh-Trichter, Fließgrenze,
Filtratwasserabgabe, Absetzmaß,
Temperatur, pH-Wert
04 Prüfung der Frischsuspension im
Zulauf zum Dichtwandkopf, Dichte,
Marsh-Trichter, Fließgrenze,
Filtratwasserabgabe, Absetzmaß,
Temperatur, pH-Wert
05 Prüfung der Endsuspension am
Dichtwandkopf, Dichte, Marsh-
Trichter, Fließgrenze,
Filtratwasserabgabe, Absetzmaß,
Temperatur, pH-Wert, Sandgehalt
06 Prüfung der Endsuspension am
Dichtwandfuß, Dichte, Marsh-Trichter,
Fließgrenze, Filtratwasserabgabe,
Absetzmaß, Temperatur, pH-Wert,
Sandgehalt
07 Prüfung der abgebundenen
Dichtwandmasse, Prüfumfang A:
Wasserdurchlässigkeit, einaxiale
Druckfestigkeit, Dichte, Wassergehalt
08 Prüfung der abgebundenen
Dichtwandmasse, Prüfumfang B:
Wasserdurchlässigkeit, Dichte,
Wassergehalt
09 Prüfung der abgebundenen
Dichtwandmasse, Prüfumfang C:
einaxiale Druckfestigkeit, Dichte,
Wassergehalt
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
m³ 2 8 5 7
m³ 0,05 2 1 7
Stck. 78 379 174 7
Stck. 3 463 99 7
Stck. 3 463 103 7
Stck. 3 463 103 7
Stck. 26 463 115 7
Stck. 26 547 151 7
Stck. 41 631 294 7
Stck. 41 715 261 7
Stck. 41 800 198 7

Anhang 83
I.II.II Zweiphasen-Schlitzwand
LB-AF Nr. Leistungsbereich
72 50 00 Vertikale Abdichtung -
Zweimassen-Schlitzwände
OZ Text
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
72 51 00 Maßnahmespezifische
Baustelleneinrichtung
01 Liefern und Vorhalten der
Fördergeräte, der Mischanlage
(Mischwerk, Silos, Pumpen, Meß- und
Wiegeinrichtungen) und des
Baustellenlabors
Aushub mittels:
psch. 153.388 *
Schlitzwandgreifer x 1,0 *
Hydrofräse x 1,3 *
72 52 00 Zweimassen-Schlitzwand
01 Leitwände für Schlitzwand herstellen,
einschl. Schalung, Bewehrung, Beton,
statischer Nachweise und
Bodenaushub.
m 179 *
02 Bodenaushub zur Herstellung des
Dichtwandschlitzes mittels
Schlitzwandgreifer/Hydrofräse in
Lamellenabschnitten im Schutz von
Stützsuspension durchführen
Aushubtiefe t:
m² 128 *
< 15 m x 1,0 *
15 m - 30 m x 1,1 *
30 m - 50 m x 1,2 *
> 50 m
Bodenklasse:
x 1,4 *
3 (leicht lösbare Böden) x 1,0 *
4 (mit.schw. lösb. Böd.) x 1,15 *
5 (schwer lösb. Böden) x 1,5 *
03 Stützflüssigkeit liefern, einbauen,
absaugen und zur Wiederverwendung
aufbereiten
# # # 0
04 Verbrauchte Stützflüssigkeit
entsorgen und nachliefern
# # # 0
05 Dichtwandmasse liefern, einbauen # # # 0
06 Ausbauen, Zerkleinern und
Zwischenlagern der
# # # 0
Leitwandkonstruktion
07 Abstemmen des Dichtwandkopfes
Abstemmtiefe t
m 64 *
< 60 cm x 0,8 *
60 m - 80 cm x 1,0 *
> 80 cm x 1,2 *
08 Einbau eines hochresistenten
Dichtwandfußes
# # # 0

Anhang 84
I.II.III Gerammte-Schlitzwand
LB-AF Nr. Leistungsbereich
72 30 00 Vertikale Abdichtung -
Gerammte Schlitzwände
OZ Text
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
72 31 00 Maßnahmespezifische
Baustelleneinrichtung
01 kernleistungsspezifische
Baustelleneinrichtung; erforderliche
Geräte / Werkzeuge liefern, vorhalten,
reinigen, wiedereinräumen am Lager;
Transport- /Fahrtkosten
psch. # # # 0
72 32 00 Schlitzwand herstellen
01 Gerammte Schlitzwand als Dichtwand
herstellen; einschl. Einrammen und
Ziehen der Hohlkästen, Liefern und
Verdichten der Dichtungsmasse
Schlitzwandtiefe:
Wandstärke
m² 92 *
0-5 m x 1,0 *
5-10 m x 1,15 *
10-25 m x 1,25 *
bis 0,30 m x #
0,3-0,5 m x #
0,5-0,75 m x #
Bodenklassse (DIN 18300)
3 (leicht lösbare Böden) x #
4 (mit.schw. lösb. Böd.) x #
5 (schwer lösb. Böden) x #
xx Überwachung der Wandlage und –
integrität durch geeignete
Messeinrichtungen
psch. # # # 0

Anhang 85
I.III Schmalwände
LB-AF Nr. Leistungsbereich
72 20 00 Vertikale Abdichtung -
Schmalwand
OZ Text
72 21 00 Maßnahmespezifische
Baustelleneinrichtung
01 Liefern und Vorhalten der
Fördergeräte, der Mischanlage
(Mischwerk, Silos, Pumpen, Meß-
und Wiegeinrichtungen) und des
Baustellenlabors
72 22 00 Schmalwandherstellung
01 Vorlaufgraben für Schmalwand
herstellen, einschl. Schalung,
Bewehrung, Beton und Bodenaushub
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
psch. 76.694 *
# # # 0
02 Schmalwand mittels I-Profilbohlen als
Dichtwand herstellen; einschl.
Anrichten und Umsetzen des
Rammgerätes, Rammen und Ziehen
der Stahlbohlen, Liefern und
Einbauen der Bentonitsuspension.
Schmalwandtiefe:
m² 28 *
0-5 m x 1,0 *
5-10 m x 1,1 *
10-25 m
Bodenklasse (nach DIN 18300)
x 1,2 *
3 (leicht lösbare Böden) x #
4 (mit.schw. lösb. Böd.) x #
5 (schwer lösb. Böden) x #
03 Schmalwand mittels Tiefenrüttler als
Dichtwand herstellen; einschl.
Anrichten und Umsetzen des
Rüttlers, Liefern und Einpressen der
Zementsuspension.
Schmalwandtiefe:
m² # # # 0
0-5 m # # x #
5-10 m # # x #
10-25 m
Bodenklasse (nach DIN 18300)
# # x #
3 (leicht lösbare Böden) x #
4 (mit.schw. lösb. Böd.) x #
5 (schwer lösb. Böden) x #
04 Einbringen von zusätzlicher
Dichtwandmasse bei porösen
Bodenarten
m³ # # # 0
05 Ausbauen, Zerkleinern und
Zwischenlagern des
Vorlaufgrabenmaterials
m³ # # # 0

Anhang 86
OZ Text
xx Überwachung der Wandlage und –
integrität durch geeignete
Messeinrichtungen
xx Zulage für schnell abbindende
Dichtwandmasse
(Zementsuspension mit
Abbindebeschleuniger)
I.IV Bohrpfähle
LB-AF Nr. Leistungsbereich
72 70 00 Vertikale Abdichtung -
Überschnittene-Bohrpfähle
OZ Text
72 71 00 Maßnahmespezifische
Baustelleneinrichtung
01 Erforderliche Geräte / Werkzeuge
liefern, vorhalten, reinigen,
Wiedereinräumen am Lager;
Transport- / Fahrtkosten
02 Erstellung von sämtlichen zur
Durchführung notwendigen
Vermessungs- und Absteckarbeiten
72 72 00 Erstellung von überschnittenen
Bohrungen
01 Erstellen einer überschnittenen
Bohrung; einschl. Erstellen einer
Arbeitsplanung, Umsetzen des
Gerätes sowie Verladen des
Bohrgutes in Container; Verfüllen der
Bohrung mit unbelastetem Boden
Bohrdurchmesser: 100 cm
Überschneidung: ca. 20 %
02 Herstellen einer überschnittenen
Bohrpfahlwand, einschl. Anrichten
und Umsetzen des Bohrgerätes,
Abteufen der Bohrungen, ggfs.
Einbauen / Wiederziehen der
Bewehrungskörbe, Liefern und
Einbauen des Betons
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
psch. # # # 0
psch. # # # 0
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
psch. 127.823 *
psch. 1.012 17.569 6.498 6
m² 194 *
m² 167 365 236 7

Anhang 87
OZ
Text
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
Bohrpfahldurchmesser/Überschneidung
62/50 cm # # x #
75/65 cm # # x #
88/73 cm # # x #
118/100 cm # # x #
120/16 cm 167 365 x 1,0
03 Bohrschablone herstellen Stck. 128 *
04 Abteufen zusätzlich erforderlicher
Bohrungen für das Herstellen der
Bohrpfahlwand
m 13 230 121 6
05 Ausgehobene Bohrlöcher verfüllen, m 8 126 78 6
falls Endteufe nicht erreicht wird
06 Basisabdichtung in der Aushubsohle
nach einem hydraulischen
Grundbruch liefern und einbauen,
inkl. der Mischanlage, falls für
Herstellung der Dichtmasse
erforderlich
07 Wasserentnahme aus dem Bohrrohr
bei Wassereinbruch an der Basis bis
zu einer Tiefe von 9,0 m unter GOK je
Bohrpfahl
08 Boden aus dem Bohrrohr ausheben
und separieren, inkl. Verladung in
bereitstehende Container
09 Abteufen von Suchsondierungen
d > 50 mm zur Eingrenzung tiefer
Hindernisse und Erkundung des
Grundwasserstauers in einem
vorgegebenen Raster inkl.
Schichtenverzeichnis bis max. 9 m
uGOK
10 Bohrhindernisse aus Bauschutt und
Holz aus dem Bohrrohr beseitigen, ab
einer Tiefe von 1,5 m unter GOK
11 Bohrhindernisse aus Beton oder
Naturstein aus dem Bohrrohr
beseitigen, ab einer Tiefe von 1,5 m
unter GOK
m² 67 900 373 6
Stck. # # # 0
m³ 8 25 14 6
m 17 68 44 5
Stck. 82 383 214 6
Stck. 201 639 351 6

Anhang 88
I.V Mixed-in-Place Verfahren
LB-AF Nr. Leistungsbereich
xx xx xx Mixed-in-Place Verfahren
OZ
Text
xx xx 00 Maßnahmespezifische
Baustelleneinrichtung
01 Mischanlage und erforderliche Geräte
für Mixed-in-place-Verfahren (MIP)
an- / abtransportieren und umsetzen
innerhalb der Baustelle
02 Bohreinheit für MIP-Verfahren an-
und abtransportieren und umsetzen
im Baustellenbereich
03 MIP-Mischanlage und erforderliche
Geräte auf- und abbauen sowie
vorhalten
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
psch. # # # 0
psch. # # # 0
psch. # # # 0
xx xx 00 Wände im MIP-Verfahren herstellen
01 Vollflächig durchströmte Wand im
MIP-Verfahren herstellen
incl. Herstellen der Suspension
Tiefe:
m² # # # 0
0-5 m x #
5-10 m x #
10-20 m x #
> 25 m
Wandstärke
x #
Bis 0,5 m x #
0,5-1,0 m x #
> 1,0 m
Anteil des geförderten Bodens
x #
0-5 % x #
5-25 % x #
25-50 %
Bodenklasse (nach DIN 18300)
x #
3 (leicht lösbare Böden) x #
4 (mit.schw. lösb. Böd.) x #
5 (schwer lösb. Böden)
x #
02 Gebohrte Schlitzwand im MIP-
Verfahren als Dichtwand herstellen,
Wand ohne statische Funktion,
incl. Herstellen der Suspension
einschl. erforderl. Materiallieferungen,
Tiefe:
m² # # # 0
0-5 m x #
5-10 m x #
10-20 m x #
> 25 m x #

Anhang 89
OZ
Text
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
Anteil des geförderten Bodens
0-5 % x #
5-25 % x #
25-50 %
Bodenklasse (nach DIN 18300)
x #
3 (leicht lösbare Böden) x #
4 (mit.schw. lösb. Böd.) x #
5 (schwer lösb. Böden) x #
I.VI Schlitzwandfräse
Da es sich bei diesem Bauverfahren zum größten Teil nur um den Einsatz einer
Spezialbaumaschine handelt, deren Größe abhängig ist von der zu erreichenden
Tiefe und Wandstärke, ist die Aufstellung eines eigenen Leistungsregisters nicht
sinnvoll.
I.VII Injektionsverfahren
Die Ausführung, Planung und Prüfung der Injektionsarbeiten erfolgt gemäß DIN 4093
[12] und DIN 18309 [18].
LB-AF Nr. Leistungsbereich
xx xx xx Injektions- und Einpressverfahren
OZ Text
xx xx 00 Maßnahmespezifische
Baustelleneinrichtung
01 Spezielle Baustelleneinrichtung für
Injektionsarbeiten liefern, vorhalten,
räumen
02 Liefern und vorhalten der Injektions-
und Verpressgeräte sowie der
Mischanlage zur Herstellung der
Suspension
03 Bohreinheit für Injektionsverfahren
an- und abtransportieren und
umsetzen im Baustellenbereich
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
psch. # # # 0
psch. # # # 0
psch. # # # 0

Anhang 90
OZ Text
04 Liefern und vorhalten eines
Injektionskontainers inkl.
Mischanlage und Steuerung
05 Mess- und Aufzeichnungsgeräte für
Injektionsanlagen liefern und
vorhalten
06 Computergestütztes Mess- und
Aufzeichnungsgerät liefern und
vorhalten, inkl. Programmierbarem
Steuergerät zur Ansteuerung der
Pumpen
xx xx 00 Injektionskörper herstellen
01 Bohrung für Injektionen im
Spülbohrverfahren herstellen
Tiefe :
Bohrlochdurchmesser:
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
psch. # # # 0
psch. # # # 0
psch. # # # 0
m # # # 0
bis 5 m x #
5 - 10 m x #
10 - 15 m x #
15 - 20 m x #
20 - 25 m x #
> 25 m x #
bis 56 mm x #
56 - 89 mm x #
89 - 114 mm x #
> 114 mm x #
02 Injektion in bereits vorhandene
Bohrlöcher durchführen
m # # # 0
Tiefe unter GOK:
Einpressdruck in [bar]
Bohrlochdurchmesser:
bis 5 m x #
5 - 10 m x #
10 - 15 m x #
15 - 20 m x #
20 - 25 m x #
> 25 m x #
bis 20 x #
bis 60 x #
bis 130 x #
bis 56 mm x #
56 - 89 mm x #
89 - 114 mm x #
> 114 mm x #
Einpressung mittels
handbetriebener Verpresspumpe x #
Kolbenpumpe x #
Exzenterpumpe x #
Membranpumpe x #

Anhang 91
OZ Text
Preis in Euro
Daten-
Einh. min max mittel anzahl
Einpressrichtung zur Vertikalen
vertikal x #
bis 5° x #
5 - 10° x #
10 - 20° x #
> 20° x #
03 Injektionen in bestimmte
Bodenschichten durch vorhandene
Bohrlöcher vornehmen
Tiefe des Einpressabschnitts
m # # # 0
bis 5 m x #
5 - 10 m x #
10 - 15 m x #
15 - 20 m x #
20 - 25 m x #
> 25 m
mittels
x #
Einfachpacker x #
Doppelpacker x #
Manschettenrohr
Einpressdruck in [bar]
x #
bis 20 x #
bis 60 x #
bis 130
Bohrlochdurchmesser:
x #
bis 56 mm x #
56 - 89 mm x #
89 - 114 mm x #
> 114 mm
Einpressung mittels
x #
handbetriebener Verpresspumpe x #
Kolbenpumpe x #
Exzenterpumpe x #
Membranpumpe x #
04 Injektionskörper im
Düsenstrahlverfahren herstellen
Tiefe unter GOK:
m # # # 0
bis 5 m x #
5 - 10 m x #
10 - 15 m x #
15 - 20 m x #
20 - 25 m x #
> 25 m
Einpressdruck in [bar]
x #
bis 300 x #
300 bis 500 x #
> 500
Form des Injektionskörpers
x #
Säule x #
Lamelle x #
05 Einpressanlage mit Zubehör
umsetzen
psch. # # # 0
06 Packer im Bohrloch umsetzen Stck. # # # 0