René Schäfer - Das Baustellenhandbuch für den Tiefbau

Tabelle 6 zeigt für ausgewählte Entnahmegeräte und Bohrverfahren die erreichbaren Güteklassen für Sonderproben aus Bohrungen, bzw. bei der durchgehenden Gewinnung von Proben mittels Bohrverfahren.

Hinsichtlich weiterer Details sowie Angaben zur erreichbaren Probenqualität bei der Probenentnahme mittels Entnahmegeräten, der Entnahme von Blockproben und Verfahren zur Probenentnahme im Fels wird auf DIN EN ISO 22475-1 verwiesen.

2.2.4 Grundwassermessstellen

Zum Messen des Grundwasserspiegels stehen offene und geschlossene Systeme zur Verfügung. In den meisten Fällen kommt ein offenes System zur Anwendung. Die wesentlichen Aspekte der beiden Systeme können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden:

Tab. 7: Übersicht über Systeme zur Messung des Grundwasserspiegels bzw. Druckspiegels (Quelle: Autoren)

Üblicherweise wird eine Grundwassermessstelle durch Ausbau einer Erkundungsbohrung hergestellt. Hierzu wird die Erkundungsbohrung zunächst nicht verschlossen (Erkundungsbohrungen sind durch Tonpellets o. ä. zu verschließen, u. a. um keine neuen Wasserwegigkeiten zu schaffen oder Grundwasserstockwerke zu verbinden. Dies gilt insbesondere bei Tunnelbauwerken, Injektionsmaßnahmen, Wasser- und Deichbau etc.), sondern ein oder mehrere Pegelrohre in die Bohrung eingestellt. In wasserführenden Schichten wird ein geschlitztes Pegelrohr (wasserdurchlässig) und in gering leitenden Schichten werden geschlossenen Rohre verwendet. Der Ringraum zwischen dem Pegelrohr wird filterstabil mit Kies (in Höhe wasserführender Schichten) bzw. mit Tonpellets verfüllt. Der Kopf des Pegelrohrs wird mit einem Aufsatzrohr mit verschließbarer Kappe (sog. Oberflurausbau: Verwendung dort, wo der Pegel keinen störenden Einfluss hat bzw. das Risiko einer Beschädigung gering ist) oder mit einem Unterfluraufsatz (sog. Unterflurausbau: die Pegelkappe wird unterhalb des Geländes angeordnet und durch eine Straßenkappe) geschützt (Übliche Verwendung bei Pegeln in befahrenen Bereichen, z. B. Fahrbahn, Gehwege etc.). Der sich im Pegelrohr einstellende GW-Stand wird üblicherweise über längere Zeiträume gemessen, um z. B. jahreszeitliche Schwankungen ermitteln zu können. Hinweise zur Ermittlung des Bemessungswasserstands finden sich in Kapitel 5. Die Pegel werden oft auch während der Bauausführung zur Kontrolle des GW-Stands verwendet und sind entsprechend zu schützen.

Praxistipp

Detaillierte Angaben zur Herstellung von Grundwassermessstellen können dem DVGW Merkblatt „Bau und Ausbau von Grundwassermessstellen“ entnommen werden. Auch von den Landesämtern für Umwelt und Geologie werden Merkblätter zum Bau von Grundwassermessstellen herausgegeben. Es sei an dieser Stelle noch auf den fachgerechten Rückbau von Grundwassermessstellen hingewiesen.

Oftmals sind zur Erkundung des Baugrunds keine Erkundungsbohrungen vorgesehen und es werden nur Kleinrammbohrungen ausgeführt. Wegen des geringen Durchmessers dieser Aufschlüsse können sie nicht als dauerhafte Grundwassermessstelle ausgebaut werden, da eine planmäßige Verfüllung des Ringraums zwischen eingestelltem Pegelrohr und Bohrlochwandung nicht bzw. nur sehr eingeschränkt möglich ist.

Um dennoch eine Messung der Grundwasserstände zu ermöglichen, können in Bohrlöcher Pegelrohre (HDPE, Stahl etc.) eingestellt werden. Alternativ können auch Pegelrohre aus Stahl verwendet werden, die im Fußbereich mit einer zusätzlichen Spitze versehen sind. Diese Rammpegel werden ebenfalls in vorhandene Kleinbohrungen oder direkt in den Boden eingerammt. Materialbedingt sind hierbei nur relativ kurze Filter- und Gesamtlängen ausführbar.

In diesen „Hilfspegeln“ wird sich über einen gewissen Zeitraum der Wasserstand im Boden messen lassen. Wegen des fehlenden Ringraums, dessen Verfüllung mit Filterkies im Bereich des geschlitzten Pegelrohrs als Filter wirkt, wird der ungestörte Wasserzufluss nicht dauerhaft funktionieren. Für ein langfristiges Grundwassermonitoring ist der Einsatz nicht empfehlenswert. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit werden Hilfspegel jedoch bei kurzzeitigen Messungen der Grundwasserverhältnisse häufig als kostengünstige Alternative zu einer Grundwassermessstelle eingesetzt.

Außerdem können diese „Hilfspegel“ bei der Durchführung von Pumpversuchen als Beobachtungspegel herangezogen werden und zur Durchführung von Versickerungsversuchen bzw. allgemeinen Versuchen zur Bestimmung der Durchlässigkeit des Bodens genutzt werden. Bei allen Anwendungen ist jedoch immer der mögliche Einfluss des fehlenden Ringraums und der Störungen an der Bohrlochwandung aus der Herstellung der Bohrung zu beachten. In der Regel ist der Einsatz einer Tauchpumpe aufgrund des geringen Durchmessers und der oben beschriebenen Probleme nicht möglich.

Hinweis

Zur Entnahme von Grundwasserproben zur chemischen Analyse sind „Hilfspegel“ nicht geeignet. Aufgrund des fehlenden Filters im Ringraum kann nicht sichergestellt werden, dass der Pegel ausreichend klargespült werden kann, damit das geförderte Wasser dem Wasser im umgebenden Boden entspricht und nicht mit Reststoffen, z. B. aus den Störungen beim Bohrvorgang, versetzt ist.

3. Laborversuche

3.1 Versuche zur Bestimmung der boden- und felsmechanischen Eigenschaften

3.1.1 Boden

Grundsätzliches zur Zusammensetzung von Böden

In der Bodenmechanik wird der Boden als Drei-Phasengemisch angesehen, bestehend aus der gasförmigen Phase (meist Luft), der flüssigen Phase (meist Wasser) und dem Feststoff (Minerale, organisches Material). Der Feststoff kann nach der Größe (Findlinge, Blöcke, Steine, Kies, Sand, Schluff, Ton) bzw. der Verteilung der verschiedenen Korngrößen bzw. Mischungsverhältnisse, der Kornformen, möglicher Verkittung der Teilchen mit Bindemitteln und anderer Aspekte unterschieden werden.

Aus den o. g. unterschiedlichen Bestandteilen und Erscheinungsformen des Drei-Phasen-Gemisches Boden resultieren die unterschiedlichen Eigenschaften der Böden. Zur Ermittlung dieser Eigenschaften existieren in der Boden- und Felsmechanik eine Reihe von Laborversuchen. Die wesentlichen Versuche und die hieraus zu gewinnenden Kenngrößen werden nachfolgend kurz beschrieben.

Bestimmung der Korngrößenverteilung {Korngrößenverteilung}: Sieb-/Schlämmanalyse (DIN 18123)