Boden- verbesserung - WPW INGENIEURE GmbH

WPW GEOCONSULT
BAUGRUND HYDROGEOLOGIE UMWELT
Saarbrücken • Landstuhl • Trier • Mannheim • Bautzen • Leipzig • München
Baugrund
Baugrunderkundungen
Gründungsberatung
Fachtechnische Projektbegleitung
Planung (Sanierung, Sicherung)
Statik im Spezialtiefbau, Erdstatik
Qualitätssicherung, Messtechnik
Hydrogeologie
Umwelt
Grundwassererschließung
und -bewirtschaftung
Grundwasserschutz
Berechnungen u. Modellierungen
Grundwassersanierung
Bodenschutz
Altlastensanierung
Kontrollierter Rückbau
Flächenrecycling
Arbeits- und Gesundheitsschutz
1/2005
Aus dem Inhalt
Bodenmanagment bei Gleisbaumaßnahmen
BoVEK-Bodenverwertungsund
Entsorgungskonzept
Seite 2
Auswahl des optimalen Sanierungsverfahrens
Vorstudie für eine umweltgeotechnischeUntergrundsanierung
Seite 3
Finite- Elemente - Methode (FEM)
Entscheidungshilfe für
Fragestellungen im Erd-
und Grundbau
- auch für Standardaufgaben
Seite 4
Qualitätssicherung im Erdbau
Ausbau des Militärflughafens
Spangdahlem
Seite 5
Schadstoffhaltige Bausubstanz
Rückbau- und
Entsorgungskonzepte
Seite 6-7
Boden als Baustoff
Ingenieurbauwerke aus Boden
Seite 8
Vollflächige Abdichtung einer Deponieoberfläche
Sanierung der MVA-
Rückstandsdeponie Heinitz-
Dechen (Neunkirchen/Saar)
Seite 9
Bodenverbesserung
Stabilisierung mit
hydraulischen Bindemitteln
Seite 10-11

WPW GEOCONSULT
BAUGRUND HYDROGEOLOGIE UMWELT
Bei Verkehrsbauprojekten der
Deutschen Bahn AG fallen im Zuge der
Bauausführung in erheblichem Umfang
Aushub- und Abbruchmassen sowie Altschotter
und diverse andere Abfälle an.
Die Entsorgung dieser Abfälle hat nach
den Bestimmungen des Kreislaufwirtschafts-
und Abfallgesetzes (KrW-/ AbfG)
zu erfolgen. Dabei ist der Grundsatz des
Vorranges der Verwertung vor der Beseitigung
zu beachten.
Mit dem BoVEK-Prozess hat die DB AG
im Konzern ein einheitliches und transparentes
Entsorgungsmanagement zur
Steuerung der Abfall- und Altlastenproblematik
eingeführt.
Um die erforderliche Planungssicherheit
zu gewährleisten, beginnt der BoVEK-
Prozess schon in der ersten Planungsstufe
einer Baumaßnahme und begleitet diese
über alle weiteren Planungsstufen bis zur
abschließenden Dokumentation. Ergebnis
ist ein wirtschaftliches, auf die jeweilige
Baumaßnahme exakt zugeschnittenes Verwertungs-
und Entsorgungskonzept. Ein
solches System, das Regelabläufe für die
Entsorgung vorgibt, ist bei Bauvorhaben mit
Massenströmen unentbehrlich.
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Planungsstufen nach RiL 809
Erstellung und Umsetzung folgen dem
Ablauf der Planung und Ausführung von
Baumaßnahmen der DB AG anlog der RIL
809.
Der BoVEK-Prozess durchläuft eine Vorphase
und eine Hauptphase. Die Vorphase
beinhaltet Anfrage und Erstellung der Informationsgrundlage
für den BoVEK-Check
sowie ein Kurzkonzept. Die Hauptphase
gliedert sich in Bestandserfassung, Grobkonzept,
Feinkonzept, gutachterliche Begleitung
und Dokumentation.
Im Rahmen der Vorentwurfsplanung wird
im ersten Schritt die Grundlagenermittlung
durchgeführt und ein Grobkonzept erstellt.
Im Grobkonzept werden der Umfang entsorgungsrechtlicher
Belange im Bauvorhaben,
eine grobe Kostenschätzung und Vorschläge
zur Schließung bestehender Kenntnislücken
dargestellt. Die Ergebnisse des
Grobkonzeptes fließen in die Vorentwurfsplanung
ein. Nach Prüfung erfolgt gegebenenfalls
die Festlegung des finanziellen
Rahmens, der durch die Inanspruchnahme
der Rückstellung für ökologische Altlasten
abgedeckt wird.
Bodenmanagement bei Gleisbaumaßnahmen
BoVEK - Bodenverwertungsund
Entsorgungskonzept
Beprobung von Ober- und Unterbau
In der Entwurfsplanung wird im zweiten
Bearbeitungsschritt das Feinkonzept erarbeitet,
welches einen Logistikteil und einen
abfalltechnischen Teil - hinterlegt mit Laboruntersuchungen
- enthält. Das Feinkonzept
enthält Angaben zu Boden-/Abbruchmassen
und Belastungskategorien in den jeweiligen
Bauabschnitten.
In der Phase der Ausführungsplanung
werden im dritten Bearbeitungsschritt ggf.
aktuelle Anpassungen des BoVEK-Feinkonzeptes
durchgeführt. Das Feinkonzept
liefert eine Zuarbeit zu den abfallwirtschaftlichen
Leistungen für die Gesamtausschreibung
der Bauleistungen.
Mit der Erstellung eines Konzeptes zur
Bodenverwertung und -entsorgung werden
von der DB AG in erster Linie folgende Ziele
verfolgt:
1. Optimierung der Baumaßnahmen
hinsichtlich der Kosten, Termine und
Qualität der Abwicklung.
2. Rechts- und Planungssicherheit für alle
Projektbeteiligten.
3. Nutzen von Synergieeffekten durch
Koordination verschiedener Projekte.
4. Zentrale Dokumentation der Erkenntnisse
aus abgeschlossenen Projekten
(hinsichtlich Altlasten/Abfall).
5. Nutzen der in einem bundesweiten
Standortprogramm gesammelten
Erkenntnisse über vorhandene Altlasten.
6. Zielgerichtete Inanspruchnahme der
Rückstellung “Ökologische Altlasten”
ABS 23 Saarbrücken - Ludwigshafen
Im Rahmen der Entwurfsplanung für die
Ausbaustrecke POS Nord, ABS 23 Saarbrücken
- Ludwigshafen, 2. Baustufe wurde
von WPW GEOCONSULT im Auftrag der DB
ProjektBau GmbH ein BoVEK Feinkonzept
erstellt.
Der gesamte Planungsabschnitt weist
eine Länge von 43 km auf. Davon liegen 17
km im östlichen Saarland und 26 km im westlichen
Rheinland-Pfalz. Die Planung beginnt
auf Höhe von Kirkel und reicht bis zum Haltepunkt
Kaiserslautern-Kennelgarten. Es wurde
eine Unterteilung in sieben Planfeststellungsabschnitte
(PFA) vorgenommen:
PFA 5.5
PFA 5.6
PFA 4.1
PFA 4.2
PFA 4.3
PFA 4.4
PFA 4.5
Kirkel
Homburg-Saar
Bruchmühlbach-Mies./Hauptstuhl
Hauptstuhl/Ramstein Miesenbach
Landstuhl
Kindsbach
Kaiserslautern
Einbau einer PSS mit der PM 200
Für die Ertüchtigung der bestehenden
Strecke bzw. für die Linienverbesserung
werden Maßnahmen zur Erhöhung der Tragfähigkeit
des Untergrundes erforderlich.
Gleichzeitig wird der Oberbau erneuert.
Zur Erweiterung bestehender Einschnitte
ist der Abbruch von Stützbauwerken erforderlich.
Im Zusammenhang mit der Geschwindigkeitserhöhung
werden im Bereich
von Haltepunkten und an Eisenbahnüberführungen
bauliche Änderungen vorgenommen.
Ferner erfolgt der Abbruch bzw.
Neubau von Straßenüberführungen.
Die Kosten für die Verwertung bzw. Entsorgung
wurden auf 11,1 Mio EUR geschätzt.
Durch die bautechnische Verwertung
geeigneter Massen lassen sich die
Kosten auf 9,5 Mio EUR reduzieren.
Dipl.-Geol. Volker Heilbrunn

Auswahl des optimalen Sanierungsverfahrens
Vorstudie für eine umweltgeotechnische
Untergrundsanierung
Der Untergrund eines ehemaligen chemischen Produktionsstandortes in Biebesheim
ist mit organischen Bleiverbindungen (Antiklopfmittel) und Kohlenwasserstoffen
verunreinigt. Zur Sanierung des Standortes sind verschiedene Verfahren in Betracht
gezogen worden. Mit dem Ziel, Kosten- und Sanierungszeiten zu minimieren, wurden
umweltgeotechnische Methoden - Verfahren des Spezialtiefbaues - zur Sicherung oder
Entfernung der Schadstoffe näher auf ihre Eignung hin untersucht und erörtert.
Fräs-Misch-
Injektionsverfahren
(Sidla und
Schönberger)
Der überwiegende Teil der Schadstoffe
befindet sich im Tiefenbereich zwischen 3
und 6 m u. GOK und verteilt sich auf zwei
Flächen von jeweils etwa 100 m² Größe. Der
Untergrund besteht im wesentlichen aus
den fluviatilen Ablagerungen des Rheins:
Sande mit mehr oder weniger starken
Kiesanteilen überwiegen bei weitem und
reichen bis in eine Tiefe von 70 m. Der
Grundwasserspiegel steht derzeit bei etwa
4 m u. GOK an.
Aufgrund der langen Zeit, in der sich die
Schadstoffe zumindest bereichsweise in
Kontakt mit dem Grundwasser befunden
haben, hat sich eine Fahne erheblichen
Ausmaßes nach unterstrom ausgebreitet,
die gesondert behandelt wird.
Für die Sanierung der Herdbereiche stehen
folgende geotechnischen Prinzipien zur
Verfügung:
Einkapselung (Sicherung):
Allseitige Umschließung
Blocksicherung (Sicherung):
Allseitige Umschließung und
volumenmäßige Behandlung
Entfernung (Sanierung):
Aushub
Diese Prinzipien, oder Kombinationen
daraus, lassen sich mit Hilfe von verschiedenen
Spezialtiefbauverfahren umsetzen,
die im Rahmen der Machbarkeitsstudie
recherchiert, technisch und ökonomisch
bewertet und schlussendlich im Hinblick auf
eine Empfehlung miteinander verglichen
wurden.
Nachstehende Verfahren kommen in Betracht:
Schlitzwand
Fräs-Misch-Injektionsverfahren
Schmalwand
Düsenstrahlverf., Hochdruckinjekt.
Baugrundinjektionen
Deep-Soil-Mixing
Mixed-In-Place
Spundwände
Bohrpfähle bzw. Bohren
sowie weitere gängige Verfahren des Erd-
und Deponiebaus, wie etwa das Herstellen
einer Asphaltabdeckung, auf deren Aufzählung
hier verzichtet wird.
Deep-Soil-Mixing (Keller Grundbau)
Für die Auswahl der unterschiedlichen
oben genannten Verfahren sind im Zusammenhang
mit den hier verfolgten Zielen
folgende Kriterien maßgebend, um die Verfahren
miteinander zu vergleichen:
Neben der grundsätzlichen technischen
Eignung sind die Kosten (Baustelleneinrichtung,
Massen) von wesentlicher Bedeutung.
Etwaige Kosten für erforderliche Bauhilfsmaßnahmen
(Arbeitsschutz, Entsorgung,
Monitoring) sind einer gesonderten
Betrachtung unterzogen worden. Neben
den ökonomischen Aspekten flossen Flexibilität,
Einsatzgrenzen, Zeitbedarf und potentielle
Bieteranzahl in die Betrachtung ein.
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Mixed-In-Place
(Bauer)
Von besonderer Bedeutung ist die Gefahr
einer unbeabsichtigten Mobilisierung dieser
Schadstoffe. Z.B.Erschütterungen des Untergrundes
würden die Schadstoffe mobilisieren
- ein Umstand, der im Vorfeld zu
Überlegungen führte, ob er nicht nutzbringend
zur Sanierung eingesetzt werden
könne. Wegen der damit einhergehenden
Unwägbarkeiten wurde der Gedanke allerdings
rasch verworfen. Im hier relevanten
Zusammenhang ist aber von Bedeutung,
dass z. B. ein Einsatz von Spundwänden nur
dann in Frage käme, wenn die Bohlen eingedrückt
und nicht eingerüttelt oder gerammt
würden.
Bei den Verfahren, die für eine Einkapselung
der Schadstoffherde in Frage kommen,
stellte sich erwartungsgemäß heraus, dass
Methoden ohne oder mit einem nur geringen
Bodenaustrag unter wirtschaftlichen Aspekten
von Vorteil sind. Nicht zuletzt aufgrund
dieser Tatsache wurde das Mixed-In-Place
Verfahren für die seitliche Umschließung
und das Düsenstrahlverfahren für die Herstellung
einer dichten Sohle empfohlen. Die
Umsetzung einer Blocksicherung gelingt mit
den Verfahren Deep-Soil-Mixing oder
Mixed-In-Place in vergleichbarem Kostenrahmen.
Angesichts der Grundwassersituation
scheidet ein konventioneller Aushub
wegen der erforderlichen Grundwasserabsenkung
und der anschließenden -reinigung
aus. Zum Entfernen der Schadstoffherde
kommt damit nur das Bohrverfahren
mit anschließendem Materialersatz in Betracht.
Zur Umsetzung der eingangs erwähnten
geotechnischen Prinzipien bedarf es eines
jeweils unterschiedlichen Kostenrahmes.
Unter rein wirtschaftlichen Gesichtspunkten
liegt die Einkapselung vorne; dicht gefolgt
von der Blocksicherung, die mit höheren
Kosten von ca. 25 % zu Buche schlägt. Als
etwa doppelt so teuer wie die Einkapselung
stellte sich der Erdaushub mittels Bohrverfahren
heraus.
Gleichwohl kam auf Grund einer gesamtwirtschaftlichen
Beurteilung schlussendlich
genau dieses Verfahren zum Einsatz, da die
schnelle behördliche Aufhebung der ins zugehörige
Kataster eingetragenen Altlast von
größerem Wert für den Bauherrn war. Dr. Luber
3

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Finite - Elemente - Methode (FEM)
Der Einsatz numerischer Berechnungsverfahren im Erd- und Grundbau beschränkt
sich derzeit noch auf komplexe Fragestellungen. Einerseits verlangt die Anwendung
vom Ingenieur ein vertieftes Verständnis des Bodenverhaltens, insbesondere des
Spannungs-Verformungsverhaltens. Andererseits sind den gängigen Programmen
durch die Leistungsfähigkeit heutiger Computer praktisch keine Grenzen mehr
gesetzt. Hinsichtlich der Prognose von Verformungen stellt die FEM in der Bodenmechanik
weiterhin das Mittel der Wahl dar. Die Qualität einer Berechnung ist jedoch
wesentlich von der Güte des verwendeten Stoffgesetzes abhängig.
4
Entscheidungshilfe für Fragestellungen im Erd- und Grundbau
- auch für Standardaufgaben
Kalibrierung von Bodenkenngrößen
Erdstatischen Berechnungen zur Dimensionierung
und Bemessung von Bauelementen
im Grund- und Tiefbau sowie von
Gründungen liegt die Annahme zugrunde,
dass der Baugrund sich in Spannungen und
Verformungen linear elastisch verhält. D.h.
eine Spannungsdifferenz, die sich aus äußeren
oder inneren Beanspruchungen (z.B.
Belastung eines Fundamentes, Bodenaushub
in einer Baugrube, Änderung des Wasserstandes
im Boden etc.) ergibt, ruft in gleicher
Weise eine Verformungsdifferenz hervor.
Das Verhältnis zwischen Spannungs-
und Verformungsdifferenz ist zumindest
bereichsweise konstant und durch das
Hooke´sche Gesetz mit dem Elastizitätsmodul
beschrieben.
In der experimentellen Bodenmechanik
wird anstelle des Elastizitätsmoduls der
Steifemodul verwendet, der im Kompressionsversuch
ermittelt wird. Die Annahme
linearer Elastizität ist zutreffend bei Böden
mit einer hohen Kornfestigkeit in dichter
Lagerung und einer gewissen Unempfindlichkeit
gegen Wassergehaltsänderungen
unterhalb der Wassersättigung des Korngerüstes.
Strenggenommen also für grobkörnige
Böden. Fein- und gemischtkörnige
Böden zeigen dagegen ein ausgesprochen
nichtlineares Spannungs-Verformungsver-
halten im Kompressionsversuch, wie in der
ersten Grafik deutlich zu erkennen ist (die
Versuchsdaten sind als rote Linie dargestellt).
Je nach Wahl des elastischen Steifemoduls
ergibt sich im linear elastischen
Ansatz, wie z.B. dem Stoffgesetz von Mohr-
Coulomb (schwarze Linien), im unteren
Lastbereich eine Unterschätzung und im
oberen Lastbereich eine Überschätzung
der spannungsabhängigen Verformungen.
Moderne Stoffmodelle ermöglichen eine
Anpassung des Spannungs-Verformungsverhaltens
an die gemessenen Versuchsdaten
(blaue Linien) und führen somit zu
einer realistischeren Einschätzung der Verformungen.
Im Kompressionsversuch werden
Ent- und Wiederbelastungen mit unterschiedlicher
Steifigkeit abgebildet. Im Triaxialversuch
wird dem unterschiedlichen
Verformungsniveau bei Ent- und Wiederbelastungen
Rechnung getragen, was bei der
Simulation von Bauzuständen von großer
Bedeutung ist.
Abgleich mit Messdaten
Jede Kalibrierung eines bodenmechanischen
Stoffmodells ist nur so gut, wie der
Abgleich der Berechnungsergebnisse mit
den tatsächlichen Verformungen am Bauwerk.
Nur dadurch können Maßstabseffekte
zwischen (Labor-)Modell und Wirklichkeit
herausgestellt und berücksichtigt werden.
Anwendungen
Auch wenn die FEM beim Auftraggeber
und beim Geotechniker derzeit noch auf
Akzeptanzprobleme stößt, stellt sie ein leistungsstarkes
Werkzeug zur Bewertung
beanspruchungsbedingter Verformungen
im Grundbau dar.
Stellvertretend für die Anwendung der
Berechnungsmethode als Mittel zur Entscheidungsfindung
des beratenden Ingenieurs
steht nachfolgendes Beispiel, indem
der Einbau von Bewehrungseinlagen aus
Geogitter in einen an ein bestehendes Bauwerk
anlehnenden Straßendamm zu bewerten
war. Nicht die Standsicherheit des Dammes,
sondern die Aufnahme von Zugkräften
in den Bewehrungseinlagen infolge der
Dammeigensetzung und der Verkehrsbelastung
stand hierbei im Vordergrund. Mit
Hilfe der FEM konnte eine wirtschaftliche
Empfehlung ausgearbeitet werden.
WPW GEOCONSULT arbeitet bereits
mehrere Jahre erfolgreich mit einem leistungsstarken
Produkt auf dem Gebiet der
FEM. Seit Jahresmitte 2004 wird dem
zusätzlich durch eine interne Arbeitsgruppe
Rechnung getragen. Dipl.-Ing. Thomas Becker

Qualitätssicherung im Erdbau
Ausbau des Militärflughafens
Spangdahlem
Der US Militärflugplatz Spangdahlem
(Eifel) wird im Zuge des Rhein/Main Verlegungsprogrammes
im Zeitraum von 2003
bis 2005 ausgebaut.
Die Baumaßnahme mit einem Auftragsvolumen
von rd. 170 Mio. Euro umfasst
den Ausbau der bestehenden, ca. 3 km
langen, Start-/Landebahn, den Neubau
von Infrastruktur wie Straßen, Beckenanlagen,
Treibstoff-Tanks, Gebäuden und
den Neubau ca. 20 km langer Entwässerungskanäle.
Durch Geländeabtrag und 1,3 Mio. m³
Dammschüttung mit einer Höhe von bis
zu 18 m werden auf ca. 400.000 m² neue
Abstellflächen und Taxiwege geschaffen.
Zur Minimierung kostenintensiver Liefermassen
sollten zur Dammschüttung vor
allem die im Abtragsbereich des Baufeldes
anfallenden Erdmassen verwendet werden.
Dabei handelt es sich überwiegend um
feinkörnige Böden mit weicher bis steifer
Konsistenz, die im natürlichen Zustand nicht
ausreichend verdichtbar und ohne weitere
Maßnahmen zur Dammschüttung nicht
geeignet sind.
Gleichzeitig sollte im Hinblick auf einen
hohen Termindruck und die lange Bauzeit
ein Bauverfahren eingesetzt werden, das
die Witterungsempfindlichkeit der hergestellten
Schüttlagen reduziert und damit
auch in niederschlagsreichen Jahreszeiten
einen kontinuierlichen Baufortschritt ermöglicht.
Geeignet hierfür ist das Verfahren der
Bodenverbesserung mit hydraulischen Bindemitteln
(Kalk, Zement). Damit ist es gelungen,
auch weiche Böden durch Reduktion
des Wassergehaltes einbaufähig und
nach der Verdichtung dauerhaft tragfähig zu
machen.
Die Beimischung des Bindemittels erfolgt
durch den Einsatz leistungsstarker Bodenfräsen.
Die Bindemittelart und -dosierung
wird kontinuierlich an die Böden und Baustellenbedingungen
angepasst und optimiert.
Entscheidend für die Verdichtbarkeit der
feinkörnigen Böden ist der Wassergehalt
des Bodens im Einbauzustand, der unter
Berücksichtigung des Wasseranspruchs
und der Festigkeitsentwicklung der Bindemittel
durch eine gezielte Zusammensetzung
des Kalk-Zement-Gemisches gesteuert
wird. Die Bindemittelmenge beträgt im
Mittel etwa 1-2 M.-% in Sommermonaten bis
ca. 2-4 M.- % in Wintermonaten bei einem
Zementanteil von 1,0-1,5 M.-%.
Durch die qualifizierte Bodenverbesserung
wurden die Eigensetzungen der
Dammschüttung beschleunigt und stark
reduziert, sodass zur Herstellung des
Betonoberbaus keine Liegezeiten des Dammes
und damit keine Stillstandszeiten erforderlich
wurden.
Die Bauausführung wird vor Ort ständig
durch Ingenieure und Baustoffprüfer der
WPW GEOCONSULT GmbH im Zuge von
Kontrollprüfungen erdbautechnisch überwacht
und durch geotechnische Fachberatung
unterstützt.
Zur Sicherstellung und Prüfung der an
das Erdbauwerk gestellten hohen Anforderungen
wurde ein auf das Erdbaukonzept
abgestimmter Qualitätssicherungsplan erarbeitet
und auf der Baustelle eingeführt.
Im Qualitätssicherungsplan wurde für den
Erd- und Oberbau der Prüfungsumfang und
Freigabeablauf der Eignungsprüfungen,
WPW GEOCONSULT
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Eigenüberwachungsprüfungen und Kontrollprüfungen
festgelegt. Verdichtungsgrad,
Luftporengehalt und Tragfähigkeit der
Dammschüttung werden lagenweise geprüft
und dokumentiert.
Durch Auswertung der Verdichtungsprüfungen
in einem auf der Baustelle eingerichteten
Erdbaulabor ist eine zeitnahe
Freigabe der Prüfflächen und eine Integration
der Kontrollprüfungen in den Bauablauf
gewährleistet.
Die Größe der Erdmassenbewegung erfordert
aufgrund natürlicher Inhomogenitäten
und Schichtwechsel der Böden eine
kontinuierliche und z.T. vorlaufende, labortechnische
Kontrolle der Verdichtungseigenschaften.
Insbesondere bei wechselnden
Baustellen- oder Witterungsbedingungen
bilden die Ergebnisse oftmals kurzfristig
durchgeführter Laborversuche die
Grundlage zum fachgerechten Einbau der
Böden und zur geeigneten Anpassung des
Bauverfahrens (z.B. Bindemittelart und -dosierung).
Durch eine enge Verknüpfung der Kontrollprüfungen
und des Erbaulabors mit der
fachtechnischen Beratung wird eine umfassende
Qualitätssicherung mit stetiger Kontrolle
und aktiver Steuerung des Erdbaus
ermöglicht.
Die fachtechnische Beratung erfolgt in
enger Abstimmung und Zusammenarbeit
mit dem Bauherrn, den planenden Ingenieurbüros,
der örtlichen Bauleitung und den
ausführenden Baufirmen.
Insgesamt konnten damit bisher im Erdbau
die hohen Qualitätsansprüche des Bauherrn
aus technischer, wirtschaftlicher und
terminlicher Sicht vereint und sicher erfüllt
werden. Dipl.-Ing. S. Jung
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WPW GEOCONSULT
BAUGRUND HYDROGEOLOGIE UMWELT
Schadstoffhaltige Bausubstanz
Rückbau- und und
Entsorgungskonzepte
Entsorgungskonzepte
Bei Veräußerung, Umbau und Rückbau
von Gebäuden stellt sich regelmäßig
die Frage nach dem Vorkommen von
schadstoffhaltiger Bausubstanz und dem
Umgang mit diesen Materialien.
Schadstoffhaltige Bausstoffe stellen bei
der Veräußerung eines Gebäudes wegen
der zu erwartenden Mehrkosten bei einem
späteren Um- oder Rückbau eine Wertminderung
der Immobilien dar (Investitionshemmnis).
Außerdem können Bauschadstoffe die
gesunden Wohn- und Arbeitsplatzverhältnisse
innerhalb der Gebäude beeinträchtigen
und Nutzungsbeschränkungen
oder Sanierungsmaßnahmen erforderlich
machen.
Bei Rückbau- und Sanierungsmaßnahmen
besteht im Hinblick auf schadstoffhaltige
Bausubstanz die Verpflichtung des
Bauherren, die gesetzlichen Rahmenbedingungen
zu beachten. Hier sind v.a. die
Forderungen des Kreislaufwirtschaft- und
Abfallgesetzes (KrW-/AbfG) nach Separierung
von Abfällen, insbesondere von
gefährlichen, besonders überwachungsbedürftigen
Abfällen zu nennen (Vermischungsverbot).
Darüber hinaus sind beim Umgang mit
Schadstoffen die Belange des Arbeitsschutzes
zu berücksichtigen.
In einigen Bundesländern, so auch im
Saarland, wird von den Umweltbehörden
gefordert, daß mit dem Abbruchantrag bzw.
der Abbruchanzeige ein Rückbau- und
Entsorgungskonzept eingereicht wird. Ein
solches Konzept stellt die Grundlage für
einen kontrollierten Rückbau dar.
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Exemplarische Baustoffe
Fliesenkleber
PAK-haltiger Fliesenkleber unter
später verlegtem
Teppichbodenbelag.
Ehemalige Kaserne in
Zweibrücken, Rheinland-Pfalz.
Brandschutzplatten
Ummantelung von Stahlträgern
mit asbestfaserhaltigen Brandschutzplatten
(Promabest).
Ehemaliges Einkaufszentrum in
Kaiserslautern.
Isoliermaterial
Ummantelung von Heißdampfleitungen
mit Isoliermaterial aus
asbestfaserhaltigem Kieselgur.
Ehemalige Spanplattenfabrik in
Wittlich.
Ein Rückbau- und Entsorgungskonzept
soll folgende Inhalte umfassen:
Darstellung der Bau- und Nutzungsgeschichte
des Gebäudes (bau- und nutzungsbedingte
Verunreinigungen der Bausubstanz)
Ausweisung schadstoffhaltiger Bausubstanz
nach Art und Beschaffenheit sowie
mit Raum- bzw. Flächenzuordnung (Plandarstellung)
im sog. Schadstoffkataster
Verfahrenswege der Separation, Reinigungs-
und Abbruchtechniken
Erfordernisse des Arbeitsschutzes beim
Rückbau - BGR128
Vorgaben zur Verwertung / Entsorgung
gemäß LAGA-Regelwerk und AVV-Abfallschlüsselkatalog,Gewerbeabfallverordnung,
Altholzverordnung u.a.
Massen- und Kostenschätzung
Rückbau- und Entsorgungskonzepte werden
vom Bauherren häufig auch dann in
Auftrag gegeben, wenn keine diesbezüglichen
Forderungen seitens der Behörden
bestehen.
Die Vorteile für den Bauherrn sind:
Schaffung der Grundlage für ordnungsgemäße
Ausschreibungs- und Vergabeunterlagen
Minderung der Gefahr von Nachträgen
Verhinderung massiver Mehrkosten infolge
unsachgerechter Vermischung der anfallenden
Abfälle mit dem wiederverwertbaren
Bauschutt.
Mitarbeiter der
WPW GEOCONSULT bei der
Beprobung von asbestfaserhaltigen
Rohrisolierungen

Die Grundlagen für das Rückbau- und
Entsorgungskonzept werden durch Begehung
der Gebäude, Beprobung der Baustoffe
und Laboruntersuchungen an Verdachtsproben
erbracht. Hier verfügen Mitarbeiter
der WPW GEOCONSULT über langjährige
Erfahrung und entsprechende Sachkunde
(z. B. gemäß TRGS 519 Asbest).
Um- und Rückbaumaßnahmen sollen
nach den Vorgaben des Rückbau- und Entsorgungskonzeptes
erfolgen und sind zu
dokumentieren (Abschlussbericht). Die
Erfahrung zeigt, dass die Umsetzung des
Konzeptes und die Wahrung der Interessen
des Bauherrn am besten durch eine Bauüberwachung
sichergestellt wird. Auch
diese Funktion kann von den Fachleuten
unseres Hauses übernommen werden.
Als charakteristische Schadstoffe
und Materialien sind zu nennen:
Asbest schwach gebundener Asbest
(Faserdämmstoffe, Klebstoffe, Dichtungsschnüre
u.a.)
Asbestzementprodukte (Faserzementplatten,
Bodenbeläge u.a.)
Künstliche Mineralfasern (KMF)
z. B. Dämmmaterialien, Deckenplatten
PAK Dachpappen, Kleber, Isolierschichten,
Schwarzdecken u. a.
PCB Fugendichtmassen, Dämm- und
Schallschutzplatten u. a.
Althölzer Behandelt mit PAK, PCB,
Holzschutzmitteln z. B. Dachhölzer,
Außentüren, Fenster, Bahnschwellen
Elektroinstallationen PCB-haltige
Kondensatoren, PCB-haltige Kabelisolierungen,
asbesthaltige Nachtspeichergeräte,
asbesthaltige Aufzuganlagenteile
u.a.
Dr. rer.nat. Klaus Stass / Dipl.-Geogr. Holger Junk
Exemplarische Baustoffe
PVC-Bodenplatten
Asbestfaserhaltige PVC-Bodenplatten
(Vinylasbestplatten) auf
Asbest- und PAK-haltigen
Dünnbettklebern.
Ehemaliges Werkstattgebäude
in Saarbrücken.
Hallenböden
Bohrkerne aus ölverunreinigten
Hallenböden (MKW, PCB).
Ehemalige Werkstatthallen in
Jägersfreude.
Dacheindeckung
Dacheindeckung mit asbesthaltigen
Faserzementplatten.
Exemplarische Baustoffe
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BAUGRUND HYDROGEOLOGIE UMWELT
Braschenschüttungen
Schwermetall- und PAK-haltige
Braschenschüttungen unter
Dielenboden.
Ehemaliges Wohnhaus in
Saarbrücken
Rohrisolierungen
Ummantelung von Rohrleitungen
mit Korkexpansit
(Korkstücke mit stark PAKhaltiger
Bindermasse).
Kasernengebäude im Saarland
Dachisolierungen
Mehrschichtige Flachdachisolierung
aus PAK-Bitumenschweißbahnen.
Bürogebäude in Böblingen
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WPW GEOCONSULT
BAUGRUND HYDROGEOLOGIE UMWELT
Boden
Ingenieurbauwerke
als Baustoff
aus Boden
Sicherung einer Einschnittsböschung
Boden als Baustoff
Die Verwendung von Boden als Baustoff
ist im Erd- und Damm-, sowie im
Deponiebau nicht ungewöhnlich. Dank
neuer Produkte aber auch innovativer
Denkweise gelingt es inzwischen, auch
im Konstruktiven Ingenieurbau den Boden als Baustoff einzusetzen. Beispielhaft dafür
stehen nachfolgende Projekte, die in jüngster Vergangenheit realisiert wurden.
Die L 387, Umgehung Erfenbach, verläuft südlich eines Friedhofes, der an der Verbindungsstraße
nach Stockborn liegt, in einem 8 m tiefen Einschnitt. Unter einer geringmächtigen
Lockergesteinsdecke aus Verwitterungsböden des Oberrotliegenden folgt dessen
o
Festgestein in Form von Tonsteinen, deren Schichtorientierung sich mit etwa 10 und mit dem
Einschnitt streichend als sehr ungünstig herausstellte.
o
Als Alternative zur einer unter 10 geneigten
Einschnittsböschung (wegen des nahen
Friedhofes nicht realisierbar) und zu konstruktiven
Lösungen (Winkelschützwand,
Bohrpfahlwand, Vernagelung) wurde die
nach Norden ansteigende Einschnittsböschung
mit Hilfe von Stützscheiben gesichert,
die im Hydrozementationsverfahren
hergestellt wurden.
Der Ausführung gingen Erdstatische Berechnungen
voraus, bei der einerseits die
felsmechanischen fels
Eigenschaften des Gebirges und andererseits die Eigenschaften der
Stützscheiben variiert wurden. Nachzuweisen waren die Innere Standsicherheit (� Einleitung
der einwirkenden Kräfte in die Schützscheiben und deren Übertragen in den widerstehenden
Bereich des Baugrundes) sowie die Äußere Standsicherheit.
Aufgrund der Tiefe des Einschnittes war eine Arbeitsweise zu wählen, die den geometrischen
Randbedingungen einerseits und den herstellungsspezifischen Vorgaben andererseits
Rechnung tragen.
Die Scheiben wurden von unterschiedlichen Aushubebenen aus hergestellt. Bei einer
Breite von 2 m und einer Höhe bis 6 m gelangten knapp 100 Scheiben im Achsabstand von
4 m zur Ausführung. Nach anfänglichen Schwierigkeiten gelang die Ausführung durch den
Einsatz eines Spezialunternehmens. Die Böschung „steht“ inzwischen seit 3 Jahren ohne
jegliche Hinweise auf Standsicherheitsdefizite.
Die Realisierung gelang nicht zuletzt dank der Innovationsfreude des Bauherrn (LSV
Kaiserslautern). Nicht unerwähnt bleiben darf die erhebliche Kostenreduzierung gegenüber
einer herkömmlichen Sicherung (Stützwand, Vernagelung).
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Herstellung von Steilschüttungen
Der 6-streifige Ausbau der A 6 zwischen Landstuhl und Kaiserslautern wird durch die
Nutzung des bisherigen Standstreifens als rechter Fahrbahnstreifen realisiert. Als Ersatz für
den Standstreifen sind alle 1000 m Nothaltebuchten mit einer Länge von ca. 60 m und einer
Breite von 3,5 m vorgesehen. Die Grundstücksverhältnisse erlaubten keine konventionelle
Anschüttung der in Dammlage verlaufenden Autobahn (keine Fußpunktverschiebung).
Gefragt waren Konstruktionen, die die
Herstellung der Nothaltebuchten in anderer
Weise ermöglichen.
Die Diskussion schloss Lösungen in Verbindung
mit Stützkonstruktionen (z.B. Winkelstützwand,
Schwergewichtswand, Spundwand)
ebenso ein wie bewehrte Steilschüttungen
(�Geogitter).
Zur Ausführung gelangte ein Sondervorschlag,
der bei den geotechnischen Betrachtungen
der Möglichkeiten berücksichtigt
wurde. Bauherr der Maßnahme war das
Autobahnamt Montabaur.
Ausgeführt wurden Steilschüttungen mit
Hilfe des Hydrozementationsverfahrens. Im
vorhandenen Straßendamm wurden im
Achsabstand von 5 m Stützscheiben hergestellt,
die das Profil für die spätere
Verbreiterung bildeten und gleichzeitig die
-
erforderliche Verzahnung mit dem vorhan
denen Straßendamm herstellten. Zwischen
diesen Stützscheiben wurde ebenfalls mit
Zement vermischtes Erdreich eingebracht.
Neben der erforderlichen Tragfähigkeit war
mit dem Verfahren die erforderliche Böo
schungsneigung unter 45 realisierbar.
Vorteil war die Verwendbarkeit von Massen
fast jeglicher Materialgüte (geringere
Anforderungen als z.B. bei einer bewehrten
Steilschüttung) und der geringe Gerät-bedarf
(Zementsilo und Bagger). Die nahezu
witterungsunabhängige Bauweise erlaubte
die Herstellung der Steilschüttung in kürzester
Zeit und damit die erforderlich geringe
Beeinflussung des Verkehrs.
Beide Projekte stehen beispielhaft für
dass Bauweisen zur Sanierung von Rutschungen
auch für neue Zwecke anwendbar
sind. Das Gelingen setzt großes know
how seitens der ausführenden Firma und
die konstruktive Zusammenarbeit aller
Beteiligten voraus.
Dipl.-Ing. Peter Hack

Die Oberflächenabdichtung von Deponien
dient generell dazu, Verschleppungen
von Schadstoffen durch Niederschlagswasser
in Gewässer oder das
Grundwasser zu verhindern. Die Deponieverordnung
lässt dazu neben der in
der TASi (TA-Siedlungsabfall) festgeschriebenen
Kombinationsdichtung aus
mineralischen Dichtschichten und
Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) auch
technisch gleichwertige Alternativen zu.
Eine solche Alternative, angepasst an die
Topographie des Umfeldes und die regional
verfügbaren Baustoffe, wurde bei der Sanierung
der Rückstandsdeponie Heinitz/
Dechen verwirklicht. Ursprünglich von den
Saarbergwerken als Flotationsabsinkweiher
genutzt, diente die Fläche ab etwa Mitte der
siebziger Jahre der Müllverbrennungsanlage
Neunkirchen als Schlackendeponie.
Zusammen mit den MVA-Schlacken kamen
auch Flugaschen und -stäube sowie Hausmüll
zur Ablagerung. Nach Einstellung des
Deponiebetriebes erging im Jahr 2000 vom
Ministerium für Umwelt ein Genehmigungsbescheid,
der die vollflächige Abdichtung
der Deponieoberfläche vorsah.
Im ersten Arbeitsschritt wurde der Deponiekörper
profiliert. Dazu waren annähernd
100.000 m³ der abgelagerten und zum Teil
hydraulisch verfestigten MVA-Schlacke umzulagern.
In den Randbereichen des Deponiekörpers
mussten stellenweise senkrecht
geschüttete Wände abgeflacht und neu
modelliert werden. Das nahezu ebenflächige
Zentrum der Deponie erhielt einen
„Rücken“ mit leichter Krümmung, der erstmals
eine Ableitung von Niederschlagswasser
ermöglichte.
Der Einbau der Schlacke erfolgte in allen
Abschnitten lagenweise und unter kontinuierlicher
Verdichtung. Die Überwachung
des Einbaus sowie der Nachweis der
erreichten Verdichtung wurde bereits zu
diesem Zeitpunkt sowohl von der Fremd- als
auch der Eigenüberwachung geführt.
Vollflächige Abdichtung einer Deponieoberfläche
Mit der eigentlichen Abdichtung, bestehend aus mineralischen und geosynthetischen
Dichtungselementen, wurde dann im Sommer 2002 begonnen. In den Böschungen, die mit
rd. 50.000 m² den größten Bauabschnitt ausmachen, kam ein gegenüber dem Plateaubereich
geändertes Abdichtungssystem zur Ausführung.
Als flächig durchgehendes Dichtungselement dient in beiden Bauteilen eine ca.1 cm starke
Bentonitmatte. In den Böschungen wird sie durch eine einlagige, 25 cm dicke mineralische
Dichtung und auf dem Plateau durch eine Kunststoffdichtungsbahn (KDB) ergänzt.
Auf eine Entwässerungsschicht (Flächendränage) aus mineralischen Gesteinskörnungen
wurde zugunsten einer Dränmatte, die mit einer 30 cm starken Schutzschicht aus abgesiebtem
Bergematerial (Waschberge) abgedeckt ist, verzichtet. Den Abschluss des Dichtungssystems
bildet eine im Plateaubereich 1 m und in der Böschung bis zu 2,5 m mächtige
Rekultivierungsschicht aus Erdmassen.
Die Begrünung der Deponieflanken wird
von leichtem Busch- und Strauchwerk mit
vereinzelten Laubgehölzen gebildet. Diese
Art der Vegetation gewährleistet bereits
nach 2 bis 3 Jahren einen nahezu nahtlosen
Übergang zu den benachbarten Freiflächen
und Waldstücken.
Der Plateaubereich erhielt im Gegensatz
dazu im Zentrum statt der Rekultivierungsschicht
aus Erdmassen einen Aufbau aus
reinem Bergematerial ohne Begrünung. Hier
soll sich in einer natürlichen Sukzession ein
„Magerbereich“ mit entsprechendem Bewuchs
ausbilden.
WPW GEOCONSULT
BAUGRUND HYDROGEOLOGIE UMWELT
Sanierung der MVA-Rückstandsdeponie
Heinitz-Dechen (Neunkirchen/Saar)
Mineralische
Dichtung,
Südwestflanke
Abschließend wurden auf dem relativ
flachen Deponiekörper, der sich nach der
Sanierung sehr harmonisch in das Landschaftsbild
integriert, Fußwege aus Bergematerial
angelegt und an die bestehenden
Wanderwege des benachbarten Weilerbachtales
angebunden.
WPW GEOCONSULT hat die gesamte
Maßnahme als geotechnischer Berater des
Bauherrn bereits in der Planungsphase, bei
der Erstellung des Qualitätssicherungsplanes
und im Zuge der Ausführung als Fremdüberwacher
für die mineralischen Schichten
betreut. Martin Hollinger
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WPW GEOCONSULT
BAUGRUND HYDROGEOLOGIE UMWELT
Bei weichen oder steifen, feinkornreichen
Böden ist meist keine ausreichende
Verdichtung und Tragfähigkeit
vorhanden oder erreichbar.
Ein Austausch dieser Böden gegen
nichtbindige, tragfähige Böden ist häufig
kostenintensiv, da die ausgebauten
Böden zu deponieren und Liefermassen
zu erwerben sind. Vor allem bei kontaminierten
Böden entstehen dann hohe
Deponiegebühren.
Bei zahlreichen Baumaßnahmen hat es
sich dagegen bewährt, die vorhandenen
weichen oder durchnässten Böden durch
eine Verbesserung mit hydraulischem
Bindemittel verdichtbar und tragfähig zu
machen.
Über die Erfahrungen von WPW
GEOCONSULT bei der fachtechnischen
Beratung und labortechnischen Prüfung
von Bodenverbesserungen wird nachfolgend
berichtet.
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Zielsetzung
Bodenverbesserung / -verfestigung
Bodenverbesserungen und Bodenverfestigungen
unterscheiden sich hinsichtlich
der Zielsetzung und Arbeitsverfahren.
Ziel einer Bodenverbesserung ist es, die
Einbaufähigkeit und Tragfähigkeit der Böden
zu verbessern. In Abhängigkeit von
Bodenart, Wassergehalt und Bindemittelart
sind zur Bodenverbesserung mittlere Bindemittelgehalte
von 2 M.-% - 4 M.-% erforderlich.
Demgegenüber ist das Ziel einer Bodenverfestigung
die dauerhafte Erhöhung der
Tragfähigkeit und des Widerstandes gegen
Witterungseinflüsse und Frost. Die erforderliche
Bindemittelmenge wird in Eignungsprüfungen
ermittelt und beträgt etwa 6 M.-%
- 10 M.-%.
Vorbereitende Untersuchungen
Generell bedarf die Bodenverbesserung
bzw. Bodenverfestigung mit Bindemitteln
einer sorgfältigen Vorbereitung hinsichtlich
der Untersuchung der mechanischen und
mineralogischen Eigenschaften des Bodens.
Zur Klassifizierung der Bodenart sind
Korngrößenverteilungen und Zustandsgrenzen
zu bestimmen.
Bodenverbesserung
Bodenstabilisierung
mit hydraulischen Bindemitteln
Im Zuge der Baugrunderkundung ist die
Spanne der vorhandenen Wassergehalte im
Boden festzustellen und dem zur Verdichtung
optimalen Wassergehalt gegenüberzustellen.
Da die Wassergehalte saisonalen
und witterungsbedingten Schwankungen
unterliegen sind die Werte baubegleitend zu
überprüfen.
Die Art und Menge des Bindemittels wird
im Zuge von Eignungsprüfungen anhand
von Proctorversuchen mit unterschiedlichen
Bindemittelkonzentrationen ermittelt.
Dabei soll bei Bodenverbesserungen eine
zur Verdichtung möglichst günstige, d.h.
breite geeignete Wassergehaltsspanne erreicht
werden.
Bei größeren Bauvorhaben ist das Baustoffgemisch
und das Arbeitsverfahren im
Vorfeld zur Bauausführung in Probefeldern
zu untersuchen und zu optimieren.
Bindemittel
Die Wahl des geeigneten Bindemittelsrichtet
sich im Wesentlichen nach der Zielsetzung
und den Eigenschaften des Bodens:
Weißfeinkalk / Branntkalk:
Senkung des Wassergehaltes und
Verbesserung der Verdichtbarkeit
Boden-
Zement: Erhöhung der Festigkeit
Mischbinder: Gemisch aus Weißfeinkalk
und Zement: gezielte Mischung vor Ort
oder fertiges Bindemittelgemisch (z.B.
Varilith oder Dorosol): Verdichtbarkeit
verbesserung
und Festigkeit
hydrophobierter Zement :
(z.B. Pectacrete) verzögerte Reaktion,
Steuerung des Reaktionszeitpunktes,
z.B. bei schlechter Witterung
Tragschichtbinder: Erhöhung der
Festigkeit
Industrielle Nebenprodukte:
(U.U. genehmigungspflichtig), z.B.
Braunkohle- oder Steinkohleflugaschen,
hydraulische Reaktion.
Boden-Bindemittel-Gemische
Der Effekt eines Boden-Bindemittelgemisches
wird neben der Bindemittelart und -
menge sowie den Einbaubedingungen
hauptsächlich durch die Struktur und Mineralogie
des Bodens bestimmt.
Boden-Kalk-Gemische:
Das Einmischen des Kalkes führt in einer
Sofortreaktion zur Entwässerung des Bodens
(Hydratation) und zu einer Krümelbildung
(Aggregatbildung). Infolge der Strukturänderungen
verändern sich auch die
Plastizitätseigenschaften des Bodens. Die
Einbaufähigkeit des Bodens wird verbessert.
Im Proctorversuch ist durch die Kalkzugabe
ein Abflachen der Proctorkurve und
eine Verschiebung nach rechts zu beobachten,
wodurch die zur Verdichtung geeignete
Wassergehaltsspanne erhöht wird.
Dadurch sind Boden-Kalk-Gemische gegenüber
dem Ausgangsboden auch bei
höheren Wassergehalten verdichtbar.
Beim Löschen des Kalkes werden ca.
300 g Porenwasser je kg Kalk gebunden.
Ferner wird der Wassergehalt durch Verdunstung
infolge der Reaktionswärme und
der Belüftung beim Durchmischen reduziert.
Die gesamte Wassergehaltsreduktion
entspricht ungefähr der zugegebenen Kalkmenge
in Prozent.
Die maximale Sofortreaktion entsteht bei
Kalkgehalten von 2 M.-% - 3 M.-%.

Einige Tage nach der Hydratation beginnt
die Puzzolanreaktion, die bis zu mehrere
Jahre andauern kann.
Boden-Zement-Gemische:
Bei der Hydratation von Zement bildet
sich im Porenraum des Bodens ein Skelett
aus Zementstein aus. Die einzelnen Bodenteilchen
werden somit fixiert. Sekundäre
Kalziumreaktionen führen zu einem lang
andauernden Erhärtungsprozess und zur
Strukturänderung.
Dabei handelt es sich um langsame
puzzolanische Reaktionen, die bei Boden-
Zement-Gemischen deutlich schneller und
stärker verlaufen als bei Boden-Kalk-
Gemischen.
Die Eigenschaften des Boden-Zement-
Gemisches werden auch maßgeblich durch
den Tonanteil des Bodens bestimmt. Bei
Zunahme des Tonanteils im Boden ist eine
Abnahme der Festigkeit festzustellen.
Die Druckfestigkeit von Boden-Zement-
Gemischen beträgt nach 28 Tagen Abbindezeit
etwa das 10-fache der Druckfestigkeit
von Boden-Kalk-Gemischen.
Hinsichtlich der Bodenkenngrößen entsteht
bei Boden-Zement-Gemischen eine
Erhöhung der Kohäsion und des Steifemoduls
bei nahezu unverändertem Reibungswinkel.
Während der Abbindung sind ausreichende
Mengen Porenwasser sicherzustellen,
da ein Wasserdefizit zur irreversiblen
Stagnation der Abbindereaktion führen
würde. Bei Bodenverfestigungen wird daher
ggf. eine Wasserzugabe erforderlich.
Boden-Kalk-Zement-Gemische:
Bei wechselnden Baugrundverhältnissen
oder Baustellenbedingungen hat sich in der
Baupraxis die Verwendung von Kalk-
Zement-Gemischen bewährt. Durch Nutzung
der Vorteile beider Bindemittelarten
(Verdichtbarkeit und Tragfähigkeit) ist eine
flexible Anpassung der Mischungsverhältnisse
und Dosierungen sowie eine gezielte
Steuerung der Effekte möglich.
Arbeitsverfahren
Die Herstellung von Bodenverbesserungen
und Bodenverfestigungen erfolgt nach
folgendem Arbeitsablauf:
Vorplanieren und Vorverdichten
Streuen des Bindemittels
Einmischen des Bindemittels,
Einstellen des optimalen Wassergehaltes
Verdichten
Bei stark aufgeweichten oder durchnässten
Böden kann für das Vorplanieren der
Einsatz einer Moorraupe erforderlich sein.
Durch mehrere Verbesserungsdurchgänge,
wie z.B. Vorkalken bis zur Krümelbildung,
Vorverdichten und anschließender Zementverbesserung,
sind auch aus aufgeweichten
Böden tragfähige Schichten herstellbar.
Die Homogenisierung erfolgt in der Praxis
meist mit Traktor-Anhänge-Fräsen oder
selbstfahrenden Bodenfräsen. Bei kiesigen
Böden, können zur Beimischung von Zement
z.B. auch Scheibeneggen verwendet
werden.
Beim Einmischen des Bindemittels ist ein
kleinstückiges, homogenes Boden-Bindemittel-Gemisch
herzustellen. Die Anzahl der
erforderlichen Arbeitsgänge ist neben den
Mischverfahren und der Konsistenz des
Bodens maßgeblich von der Struktur des
Bodens abhängig. Mit zunehmender Plastizität
ist ein zunehmender Homogenisierungsaufwand
mit bis zu mehr als drei
Arbeitsgängen bei ausgeprägt plastischen
Böden erforderlich.
Beispiel für Bodenverbesserung
Boden-
Hochwasserschutzdeich in Oberbillig
Für den Bau des Hochwasserschutzdeiches
war seitens der ausführenden Firma
geeignetes Material zu liefern. Dabei stellte
sich heraus, dass sich das vorgesehene
Material bei dem vorhandenen Wasserge-
WPW GEOCONSULT
BAUGRUND HYDROGEOLOGIE UMWELT
verbesserunghalt
nicht in ausreichendem Maße verdich-
ten ließ und die Scherparameter erlaubten
keinen standsicheren Aufbau des Deiches.
Um die Einbaubarkeit des Materials zu
verbessern, wurde an der Entnahmestelle
Feinkalk in einer Menge von 2% - 3% beigefügt.
Die Beigabe an der Entnahmestelle war
günstiger, weil bei der Kalkausstreuung
immer mit einer Staubentwicklung zu
rechnen ist. Diese war an der Entnahmestelle
eher in Kauf zu nehmen, als an der
Einbaustelle. Das fertiggefräste Material
wurde aufgeladen und in den Hochwasserschutzdeich
eingebaut. Infolge der Verbesserung
mit Kalk konnte das Material auf
einen Verdichtungsgrad von Dpr 100% sowie
Tragfähigkeiten Ev 45 MN/m² verdich-
2
tet werden. Durch die Bodenverbesserung
konnte die Kohäsion auf 50 kN/m² gesteigert
werden, sodass die Standsicherheit
des Deiches gewährleistet war.
Flugplatz Spangdahlem
Zur Herstellung einer neuen Flugzeugrampe
waren auf einer Fläche von etwa 300
m Breite und 1 km Länge bis zu 18 m mächtige
Dammschüttungen erforderlich.
Die erdbautechnischen Ziele waren:
Verwendung der im Abtragsbereich des
Baufeldes anstehenden Ton-Schluff-
Gemische mit weicher bis steifer
Konsistenz als Dammschüttmaterial
Gewährleistung eines Baufortschrittes
der Erdarbeiten auch in niederschlagsreichen
Jahreszeiten
Reduzierung und Beschleunigung der
Eigensetzungen der Dammschüttung.
Zur Realisierung dieser Ziele wurde eine
Bodenverbesserung mit hydraulischem
Bindemittel vorgeschlagen. Zum Einsatz
kam ein Kalk-Zement-Gemisch, dessen Mischungsverhältnis
und Streumenge vor Ort
an die Baustellen- und Witterungsbedingungen
angepasst wurde.
Die Herstellung der Bodenverbesserung
wurde im Vorfeld zur Bauausführung in
einem Probefeld für unterschiedliche Bindemittelarten
optimiert
Schlussfolgerung
Durch die Verbesserung von Böden mit
hydraulischem Bindemittel ist es möglich,
die Einbaufähigkeit, die Tragfähigkeit
und die bodenmechanischen Eigenschaften
der Böden stark zu verbessern.
Auf diese Weise werden natürliche Vorkommen
von Sand und Kies geschont
und Deponievolumen wird eingespart.
Dr.-Ing. Frans Deman / Dipl.-Ing. Stefan Jung
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