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Nachträglich eingebaute Basisabdichtungssysteme unter kontaminierten Standorten

Nachträglich eingebaute Basisabdichtungssysteme unter kontaminierten Standorten
Über dieses Buch

Studienarbeit von Bernd Dege

Einleitung:

In den letzten Jahren hat der Umweltschutz ein wachsendes Interesse in der Öffentlichkeit gefunden. Der Mensch hat sich als einen Teil der Natur erkannt, von und mit der er lebt und die er insofern zu schützen hat, um sein Leben, sein Wohlbefinden und seine Gesundheit zu schützen und zu erhalten.

In diesem Zusammenhang hat auch die Altlastenproblematik in der öffentlichen Diskussion ein erhebliches Maß an Gewicht gewonnen.

So gibt es in der Bundesrepublik Deutschland insgesamt 240.000 sogenannte Verdachtsflächen, von denen sich allein 70.000 in den neuen Bundesländern befinden.

Während erste Schätzungen kurz nach der Wiedervereinigung besorgniserregende Funde erwarten ließen, stellt sich die aktuelle Lage weniger dramatisch dar. Nach Angaben der inzwischen aufgelösten Treuhand wird die Beseitigung der Altlasten in den neuen Bundesländern wesentlich weniger kosten als erwartet. Dennoch belaufen sich die geschätzten Kosten auf rund 11 Mrd DM für die Sicherung und zwischen 42 Mrd DM und 58 Mrd DM für die Sanierung der Flächen.

Als besondere Problematik erwies sich für die Treuhand die Privatisierung der kontaminierten Grundstücke. Denn für Industrieunternehmen eröffnet sich mit dem Erwerb dieser Standorte eine Rechnung mit einer großen Unbekannten. Von den rund 70.000 Privatisierungsverträgen, die die Treuhandanstalt abgeschlossen hat, enthalten nur etwa 3.000 Verträge eine ausdrückliche Regelung der Altlastenfrage. Die Zahl der Grundstücke, die Bodenkontaminationen aufweisen, liegt jedoch deutlich höher. Häufig erwerben die Käufer kontaminierte Grundstücke zu einem "Sonderpreis". In allen anderen Fällen wurden die Kosten der Sanierung zwischen Käufer und Treuhand in einem Verhältnis von 20 : 80 aufgeteilt.

Auf lange Sicht muß das Ziel für schadstoffbelastete Erdreiche die Sanierung dieser Bereiche sein. Hierbei sind Aufgaben zu bewältigen, die zu den Herausforderungen der Zukunft gehören.

Heutzutage ist zunächst eine Sicherung der kontaminierten Standorte nötig, um eine weitere Ausweitung der Schäden zu verhindern.

Der Umfang der Sicherungsmaßnahmen wird primär durch die geologischen und hydrologischen Ausgangsbedingungen der, die Altlast umgebenden, Bodenschichten bestimmt.

Im günstigsten Fall ist das Grundwasser erst in sehr großen Tiefen, weit unterhalb der Altlast, anzutreffen. Hierbei kann davon ausgegangen werden,daß eine Grundwasserkontamination in absehbarer Zeit ausgeschlossen ist.

Durch eine Oberflächenabdichtung der Altlast wird ein Entstehen von kontaminierten Sickerwasser weitestgehend verhindert. Ein Transportmedium, das die Schadstoffe zum Grundwasser leitet, ist somit nicht vorhanden.

Hat die Altlast hingegen Kontakt mit Grundwasserströmungen und ist eine Grundwasserstauschicht in erreichbarer Nähe unter ihr vohanden, so kann sie wirksam abgekapselt werden. Zu diesem Zweck werden vertikale Dichtwände rings um den Kontaminationskörper angeordnet und in den Grundwasserstauer eingebunden.

Im ungünstigsten Fall fehlt eine Grundwasserstauschicht. Die Altlast kann von der Grundwasserströmung durchzogen werden. Ohne eine horizontale Abdichtung unterhalb des Kontaminationskörpers wird hierbei keine zufriedenstellende Dichtwirkung zu erzielen sein. Es muß also eine Möglichkeit gefunden werden, die Altlast nach unten hin entweder wannenförmig abzudichten oder aber eine horizontale Dichtung einzubauen, die im Verbund mit vertikalen Seitendichtwänden zu einer Einkapselung des verunreinigten Erdreiches führt.

Gang der Untersuchung:

Im Rahmen dieser Arbeit soll zunächst festgestellt werden, welche Bedingungen und Anforderungen an eine nachträglich einzubauende Basisabdichtung und an das Verfahren, mit dem diese hergestellt wird, zu stellen sind.

Anschließend werden die derzeit offerierten technischen Lösungsverfahren vorgestellt und mit den jeweiligen Anforderungen verglichen.

Desweiteren werden zwei verschiedene Varianten untersucht, die auf eigenen Ideen basieren.

Das Ergebnis ist eine abschließende Bewertung der einzelnen Abdichtungssysteme mit einer Gegenüberstellung ihrer Vor- und Nachteile.

Inhaltsverzeichnis:

1. Abbildungsverzeichnis 8
2. Tabellenverzeichnis 11
3. Einleitung 12
4. Grundlagen der Altlastenproblematik 15
4.1 Begriffsbestimmung 15
4.2 Ursachen für die Entstehung von Altlasten 17
4.3 Gliederung der Altlastenvorkommen 18
4.3.1 Allgemeines 18
4.3.2 Altablagerungen 18
4.3.3 Altstandorte 19
4.3.4 Großflächige Bodenverunreinigungen 19
4.3.5 Kampfmittel / Rüstungsaltlasten 19
5. Gefahrenabschätzung und Sanierungsproblematik von Altlasten 20
5.1 Umweltgefahren durch Altlasten 20
5.2 Schadstoffe in Altlasten 20
5.3 Erkundung der Verdachtsflächen 22
5.3.1 Fernerkundung 22
5.3.2 Geophysikalische Erkundungsmethoden 24
5.3.3 Erkundung durch Kernbohrungen 27
5.4 Untersuchungen der Verdachtsflächen 27
5.4.1 Untersuchung der hydrogeologischen Verhältnisse 29
5.4.2 Untersuchung des Wassers 29
5.4.3 Untersuchung der Bodenluft 30
5.4.4 Untersuchung des Bodens 30
5.4.5 Untersuchung der Bioindikation 30
5.5 Rechtliche Aspekte der Altlastensanierung 31
5.5.1 Zivilrechtliche Aspekte 32
5.5.2 Aspekte des Öffentlichen Rechts 34
5.5.2.1 Aspekt des Eingreifens einer Ordnungsbehörde 34
5.5.2.2 Aspekte der Haftung bei öffentlich - rechtlichen Maßnahmen 35
5.5.3 Zusammenfassung der rechtlichen Aspekte 36
5.6 Bewertung des Gefährdungspotentials 36
5.6.1 Grenzwertproblematik 37
5.6.2 Bewertungsverfahren 37
6. Konzeptionen nachträglicher Basisabdichtungen 39
6.1 Allgemeines 39
6.2 Grundbaulicher Lösungsansatz 39
6.2.1 Allgemeiner Injektionsvorgang 41
6.2.1.1 Injektionsmedium 41
6.2.1.2 Injektionsmittel 41
6.2.1.3 Einpreßversuche 42
6.2.1.4 Herstellung der Injektionsbohrungen 43
6.2.1.5 Bohrlochüberprüfung vor Beginn der Injektionsmaßnahme 44
6.2.1.6 Durchführung der Injektionsmaßnahme 44
6.2.2 Injektionstechniken 45
6.2.2.1 Technik der konventionellen Injektionsverfahren 45
6.2.2.2 Technik des Hochdruckinjizierens 45
6.2.3 Arbeits- und Emissionsschutz 46
6.2.4 Bewertung von Injektionsmaßnahmen 46
6.3 Bergmännischer Lösungsansatz 47
6.3.1 Langfrontbau 48
6.3.2 Tunnelbauartige Vorgehensweise 49
6.3.3 Auswahl- bzw. Bewertungskriterien 49
7. Grundbauliche Verfahren zur Herstellung nachträglicher Basisabdichtungen 51
7.1 Waagerechte herkömmliche Injektionssohle 51
7.2 Schräginjektionen 53
7.3 Soilcrete - Verfahren 53
7.3.1 Arbeitsdruck 54
7.3.2 Suspensionsbedarf 54
7.3.3 Düsensystem 55
7.3.4 Injiziergeschwindigkeit 56
7.3.5 Arbeitsschutz 57
7.3.6 Herstellung von Dichtungssohlen nach dem Soilcrete - Verfahren 57
7.4 Diskussion der Injektionsverfahren 60
8. Bergmännische Verfahren zur Herstellung nachträglicher Basisabdichtungen 63
8.1 Schwerteinbauverfahren 63
8.1.1 Vorbereitungsmaßnahmen 64
8.1.1.1 Start- und Zielbaugruben 64
8.1.1.2 Rohrdurchpressung 66
8.1.2 Herstellung der Basisabdichtung 68
8.1.2.1 Das Schwert 68
8.1.2.2 Verfahrensbeschreibung des schrittweisen Einbaus 69
8.1.2.3 Merkmale und Einbau der Basisabdichtung 72
8.1.3 Funktionen der Vorpreßrohre 75
8.1.3.1 Bauzustand 75
8.1.3.2 Endzustand 77
8.1.3.3 Drainage 78
8.1.4 Qualitätskontrolle 78
8.1.5 Eingekapselte Altlast 78
8.1.6 Kosten 80
8.1.7 Zusammenfassung 81
8.2 Paurat - Verfahren (Streb - Langfront - Verfahren) 82
8.2.1 Verfahrensbeschreibung 84
8.2.1.1 Lage und Zuschnitt der Baufelder 88
8.2.1.2 Verbringung des geförderten Materials 89
8.2.1.3 Wasserhaltung, Bewetterung und Ausgasung 89
8.2.2 Aufbau des Dichtungssystems 90
8.2.3 Verfahrensspezifikation in Abhängigkeit von der Standfestigkeit des Gebirges 92
8.2.4 Arbeitsschutzmaßnahmen 92
8.2.5 Qualitätskontrolle 92
8.2.6 Kosten 93
8.2.7 Zusammenfassung 93
8.3 Richter - Verfahren 94
8.3.1 Herstellung der Basisabdichtung 95
8.3.1.1 Technisches Grundprinzip des Roboters 95
8.3.1.2 Anforderungen an die Technik des Roboters 98
8.3.1.3 Verfahrensbeschreibung 100
8.3.1.4 Die Basisabdichtung 104
8.3.2 Qualitätskontrolle 105
8.3.3 Kontroll- und Reparaturverfahren 106
8.3.4 Betriebssicherheit und Arbeitssicherheit 107
8.3.5 Kosten 109
8.3.6 Zusammenfassung 110
8.3.7 Anwendungsbeispiel 112
8.4 Heitkamp - Verfahren 112
8.5 BAK - Verfahren (Basisabdichtung Kunz) 113
8.5.1 Herstellung der Basisabdichtung 114
8.5.1.1 Verfahrensbeschreibung 114
8.5.1.2 Schildmaschine 116
8.5.1.3 Innenrohre 117
8.5.1.4 Kernverpressung 119
8.5.1.5 Dichtmasse 119
8.5.1.6 Kontrollgänge 121
8.5.2 Eingekapselte Altlast 122
8.5.3 Qualitätskontrolle 123
8.5.4 Kosten 123
8.5.5 Zusammenfassung 123
9. Kombinationsmöglichkeiten der bergmännischen und grundbaulichen Verfahren 125
9.1 Allgemeines 125
9.2 Sohldichtung Verfahren GKN Keller 125
9.3 Sohldichtung Verfahren Holzmann AG 126
9.4 Sohldichtung Dyckerhoff & Widmann 128
9.4.1 Verfahrensbeschreibung 129
9.4.2 Dichtungssystem 132
9.4.3 Anmerkung 133
9.5 Sohldichtung Verfahren Wayss & Freitag 133
9.6 Sohlabdichtung Verfahren Züblin AG 134
9.6.1 Verfahrensbeschreibung 134
9.6.2 Maschinentechnische Details 137
9.6.3 Anforderungen an die Dichtungsmasse 139
9.6.4 Vorversuche 140
9.6.5 Großversuch 140
9.6.6 Kostenvergleich 142
9.6.7 Zusammenfassung 144
10. Theoretische Sonderverfahren zur Herstellung nachträglicher Basisabdichtungen 145
10.1 Variante mit Kleinbohrgerät und Sonderentwicklung 145
10.1.1 Erdrakete 146
10.1.2 Rohrvortriebsmaschine in Kombination mit Erdrakete 147
10.1.3 Steuerbares Erdbohrsystem 149
10.1.3.1 Verfahrensvoraussetzungen 150
10.1.3.2 Verfahrensbeschreibung 150
10.1.3.3 Dichtwirkung 154
10.1.3.4 Drainage 154
10.1.3.5 Arbeitsschutz 154
10.1.3.6 Qualitätskontrolle und Reparaturmöglichkeit 154
10.1.3.7 Zusammenfassung 155
10.2 Variante mit Kapillarsperre 155
10.2.1 Durchgehende Kapillarsperre 159
10.2.2 Kapillarsperre in Kombination mit der Hochdruckinjektionstechnik 160
10.2.2.1 Verfahrensvoraussetzungen 161
10.2.2.2 Verfahrensbeschreibung 161
10.2.2.3 Dichtwirkung 162
10.2.2.4 Drainage 163
10.2.2.5 Arbeitsschutz 163
10.2.2.6 Qualitätskontrolle und Reparaturmöglichkeit 163
10.2.2.7 Zusammenfassung 163
11. Materialien für eine nachträgliche Basisabdichtung 164
11.1 Allgemeines 164
11.2 Mineralische Baustoffe 165
11.2.1 Tongebundene Dichtmassen 167
11.2.2 Zementgebundene Dichtmassen 168
11.2.3 Dynagrout - Dichtbaustoff 168
11.2.3.1 Anwendung 169
11.2.3.2 Aufbauprinzip 170
11.2.3.3 Wirkung, Herstellung und Verarbeitung von Dynagrout - Dichtmassen 171
11.2.4 Physikalische und chemische Beanspruchung der mineralischen Baustoffe 173
11.2.5 Anforderungen an mineralische Baustoffe 174
11.3 Synthetische Baustoffe 176
11.3.1 Chemische Zusammensetzung der KDB 176
11.3.2 Mechanisch - chemische Beanspruchung der Kunststoffdichtungsbahn 178
11.3.3 Anforderungskriterien an die Kunststoffdichtungsbahn 179
11.4 Zusammenfassung 180
12. Zusammenfassung der vorgestellten Verfahren 182
12.1 Allgemeines 182
12.2 Datenblatt zu den grundbaulichen Verfahren 183
12.3 Datenblätter zu den bergmännischen Verfahren 184
12.3.1 Datenblatt zum Schwerteinbauverfahren 184
12.3.2 Datenblatt zum Paurat - Verfahren 185
12.3.3 Datenblatt zum Richter - Verfahren 186
12.3.4 Datenblatt zum BAK - Verfahren 187
12.4 Datenblatt zu den Verfahrenskombinationen 188
12.5 Datenblätter zu den theoretischen Sonderverfahren 189
12.5.1 Datenblatt zum Verfahren der gesteuerten Bohrtechnik 189
12.5.2 Datenblatt zur Kapillarsperre in Kombination mit der Hochdruckinjektionstechnik 190
12.6 Entscheidungshilfe zur Verfahrenswahl 191
13. Bewertung aller für die Herstellung einer nachträglichen Basisabdichtung in dieser Arbeit vorgestellten Verfahren 192
14. Literaturverzeichnis 196

Arbeit zitieren:
Dege, Bernd September 1995: Nachträglich eingebaute Basisabdichtungssysteme unter kontaminierten Standorten, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Altlastenproblematik, Gefahrenabschätzung und Sanierungsproblematik, Grundbauliche und bergmännische Verfahren, Kombinationsmöglichkeiten, nachträgliche Basisabdichtung

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