Veränderung der Boden- und Felsklassen in der VOB, Teil C

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1 Veränderung der Boden- und Felsklassen in der VOB, Teil C Prof.-Dr. Kurt-M. Borchert, GuD Consult Berlin, borchert@gudconsult.de Dipl.-Ing. Almuth Große, GuD Consult Berlin, grosze@gudconsult.de Zusammenfassung Mit Erscheinen der neuen VOB, voraussichtlich in diesem Jahr, werden die in einigen ATV-Normen des Teiles C die Boden- und Felsklassen durch Homogenbereiche ersetzt. Für diese werden in den betroffenen Normen Kennwerte und Eigenschaften vorgegeben, die auf Basis des Geotechnischen Berichtes zur Beschreibung des jeweiligen Homogenbereiches herangezogen werden, da diese Merkmale im Rahmen einer vollständigen geotechnischen Erkundung nach den geltenden Normen sowieso zu bestimmen sind. In diesem Artikel wird der Stand der VOB-Normung von Dezember 2014 dargestellt. Die abschließende Festlegung aller Eigenschaften und Kennwerte für die ATV-Normen erfolgt im Februar Einleitung Die Beschreibung der Baugrundverhältnisse erfolgt in einem Geotechnischen Bericht. Für die Kalkulation und Abrechnung von Arbeiten im oder mit dem Baugrund werden in Deutschland Vorgaben in den ATV-Normen der VOB des Teiles C gemacht. Die Baugrundbeschreibung im Geotechnischen Bericht nach DIN EN muss für die geotechnischen Nachweise und die Bautechnik Angaben erhalten, um ein Bauwerk bemessen und ausführen zu können. Die erforderlichen Angaben für die Bemessung sind im EC7 mit den nationalen Normen und hier insbesondere der DIN 1054 und DIN 4020

2 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große enthalten. Für die bautechnische Anwendung finden sich Angaben in der DIN 18196, der ZTVE-StB und den ATV-Normen der VOB Teil C. In 13 dieser ATV-Normen des Teiles C der VOB werden Bauleistungen geregelt, die in einem Zusammenhang mit Boden und Fels stehen. Das sind DIN Erdarbeiten DIN Bohrarbeiten DIN Verbauarbeiten DIN Ramm-, Rüttel- und Verpressarbeiten DIN Wasserhaltungsarbeiten DIN Dränarbeiten DIN Einpressarbeiten DIN Nassbaggerarbeiten DIN Untertagebauarbeiten DIN Schlitzwandarbeiten DIN Rohrvortriebsarbeiten DIN Landschaftsbauarbeiten DIN Düsenstrahlarbeiten Im Gegensatz zu den ATV-Normen, die eine sehr detaillierte Einteilung für Boden bzw. Fels vornehmen (z. B. ATV DIN 18301, ATV DIN 18311, ATV DIN 18319) kommen andere Normen ohne Klassen aus (z. B. ATV DIN 18304, ATV DIN 18309, ATV DIN 18321), obwohl auch hier der Baugrund einen wesentlichen Einfluss auf die Leistung hat. In der nachfolgenden Tabelle werden exemplarisch die fünf ATV-Normen gegenübergestellt, in den Boden- und Felsklassen bzw. Vortriebsklassen in der Norm geregelt werden. 2

3 Veränderungen Bodenklassen in der VOB Tabelle 1: Gegenüberstellung der Anzahl der Boden- und Felsklassen der ATV- Normen in der VOB 2012 Aus der stark schwankenden Anzahl der Boden- und Felsklassen resultiert auch ein unterschiedlicher Grad der Spezifizierung der Baugrundbeschreibung. In der Tabelle 2a sind den in der DIN 1054 beschriebenen Böden und den in der DIN aufgeführten Bodengruppen die entsprechenden Bodenklassen der vier ATV-Normen gegenübergestellt. 3

4 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große Tabelle 2a: Gegenüberstellung der Bodenklassen (Stand VOB 2012) 2) bei fester Konsistenz k. A. keine Angaben Tabelle 2b: Gegenüberstellung der Felsklassen (Stand VOB 2012) DIN DIN DIN DIN DIN 1054 DIN DIN DIN DIN DIN (DIN 18196) nichtbindige GE LNE1-LNE3 Böden GW NB5 (grobkörnige LNW1-LNW3 GI Böden) 3 BN1 SE LNE1-LNE3 NB1 SW NB3 LNW1-LNW3 SI gemischtkörnige GU 3 BN1 LNW1-LNW3 Böden GT NB5 GU* BN2, LN1-LN3 4 GT* BB1-BB4 LBM1-LBM3 SU NB1/ 3 BN1 LNW1-LNW3 ST NB3 SU* NB2/ LN1-LN3 4 BN2, BB1-BB4 ST* NB4 LBM1-LBM3 bindige Böden UL 2 (feinkörnige /4/6 UM 2) Böden) UA 2 1) /6 BOB1 bis LBM1 bis LBM3 BB1 bis BB4 TL BOB4 + P1 bis P2 2 1) /4/6 TM 2) TA 2 1) /5/6 2) organogene Böden OT 2 1) /1/6 2) LBO1 bis LOB3 und Böden mit OU k. A. k. A. + P1 bis P2 organischen OH Beimengungen OK organische Böden HN BO2 2 1) BOB1 HZ /3 LO BO1 BOB4 F geschüttete Böden A, [..] x x x x (Auffüllung) Steine % 4 30 % BS1 30 % S1 S1 mm keine > 30 % 5 > 30 % BS2 > 30 % S2 Blöcke Angaben 30 % 5 30 % BS3 30 % S3 S2, S3 mm > 30 % 6 > 30 % BS4 > 30 % S4 1) bei breiiger bis flüssiger Konsistenz (I c < 0,5) Verwitterungsgrad einaxiale Druckfestigkeit [N/mm²] [N/mm²] FV2/FV3 2) F1 zersetzt 6 1) BN/BB NB/BOB entfestigt FV1 F1 angewittert keine Einteilung unverwittert 7 1) FV4/FV5/ FV6 2) F2 bis 20 FD1 FD1/FZ1 2) über 20 bis 80 (50) 3) FD2 FD2/FZ2 2) über 50 bis FD3/FZ3 2) keine Einteilung keine Einteilung über 80 bis 200 FD3 - über 100 bis FD4/FZ4 2) über 200 bis 300 FD4 - über 300 FD5-1) nach Kommentar zur ZTVE-StB 94 [3] 2) abhängig vom Trennflächenabstand 3) in DIN beträgt der obere Wert 50 N/mm² 4

5 Veränderungen Bodenklassen in der VOB Aus den Tabellen 2a und 2b ist ersichtlich, dass bei diesen Regelungen für gleichen Boden und Fels jeweils unterschiedliche Bezeichnungen angegeben werden. Da bei den meisten Bauvorhaben häufig mehrere Gewerke gleichzeitig ausgeschrieben werden, muss für jedes Gewerk eine separate Beschreibung in Form der Boden- bzw. Felsklassen erfolgen. Hinzu kommt, dass die Einteilung der Boden- und Felsklassen sich am Löse- und Bohrvorgang orientiert. Da jedoch die Wahl des Verfahrens gemäß der ATV Sache des AN ist, schließt sich aus Sicht der Autoren eine gerätespezifische Einteilung aus. Es war daher Zielstellung, für alle ATV-Normen ein einheitliches Schema zu Bodenund Felsklassen zu entwickeln, welches die speziellen Anforderungen der unterschiedlichen Gewerke berücksichtigt, jedoch den für jedes Gewerk gleichen Boden/Fels gleich bezeichnet bzw. beschreibt. Im Rahmen eines von der DIN geförderten Forschungsvorhabens wurden Möglichkeiten zur Vereinheitlichung von Boden- und Felsklassen untersucht [1]. Dabei hat sich herausgestellt, dass eine Unterteilung nach Homogenbereichen sinnvoll ist und vom HAT (Hauptausschuss Tiefbau des Deutschen Vergabe- und Vertragsausschusses für Bauleistungen) und von DVA-Vorstand wurde 2011 beschlossen, die Homogenbereiche als Grundlage aller VOB-Normen einzuführen. 5

6 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große 2. Homogenbereiche 2.1 Definition Grundlagen einer Ausschreibung nach VOB Teil C bezüglich des Baugrundes sind: Der Einsatz und die Auswahl der Geräte sind dem Auftragnehmer überlassen. Der Baugrund wurde erkundet und der Geotechnische Bericht, das sog. Baugrundgutachten, gemäß DIN /DIN 4020 liegt vor. Durch den Sachverständigen für Geotechnik wurden Baugrundschichten erkundet, festgelegt, beschrieben und bodenmechanische und bautechnische Kennwerte dafür ermittelt. Die vom Sachverständigen für Geotechnik erkundeten Baugrundschichten können einzeln oder zusammengefasst als Homogenbereiche festgelegt werden. Die DIN 4020: hat einen Homogenbereich wie folgt definiert: Begrenzter Bereich von Boden oder Fels, dessen Eigenschaften eine definierte Streuung aufweisen und sich von den Eigenschaften der abgegrenzten Bereiche abheben. Diese Definition, die jetzt in der VOB für die Bauausführung übernommen wurde, ist in der aktuellen Fassung der DIN 4020: nicht mehr enthalten. Der Begriff wird für die VOB-Norm beibehalten, weil die Definition für die Beschreibung eines Boden- Felsbereiches, der von einem Gewerk zu bearbeiten ist, passend ist und wie folgt in die entsprechenden ATV der VOB Teil C eingeführt. 6

7 Veränderungen Bodenklassen in der VOB Boden und Fels sind entsprechend ihrem Zustand vor dem Lösen in Homogenbereiche einzuteilen. Der Homogenbereich ist ein begrenzter Bereich, bestehend aus einzelnen oder mehreren Boden- oder Felsschichten, der für [das jeweilige Gewerk] vergleichbare Eigenschaften aufweist. Sind umweltrelevante Inhaltsstoffe zu beachten, so sind diese bei der Einteilung in Homogenbereiche zu berücksichtigen. Der Unterschied zwischen dem alten System der Klassen und dem neuen System der Homogenbereiche für Boden- und Fels ist in der nachfolgenden Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Vergleich des alten und des neuen Systems Klassifizierung Boden- oder Felsschicht Altes System der Klassen in der DIN Homogenbereiche für Gewerk 1 Erdbau DIN Homogenbereich für Gewerk 2 Bohrarbeiten DIN Schicht 1 Klasse X Homogenbereich I.A Homogenbereich II.A Schicht 2 Klasse Y Homogenbereich II.B Schicht 3 Schicht 4 Klasse Z Homogenbereich I.B Homogenbereich II.C 2.2 Beschreibung Grundlage für die Homogenbereiche ist wie bei der bisherigen Einteilung in Boden- und Felsklassen der Geotechnische Bericht. In diesem werden die erkundeten Baugrundschichten auf der Grundlage der DIN EN 1997, Teil 2, DIN EN ISO 14688, Teil 1 und 2 sowie DIN EN ISO 14689, Teil 1 beschrieben. Für die Beschreibung der Homogenbereiche muss neben dem charakteristischen Wert für die Bemessung auch eine Spannbreite des jeweiligen Kennwertes angegeben werden, die aufgrund der Feld- und Laboruntersuchungen sowie ggf. Erfahrungen zu erwarten ist. Die in den aufgeführten Normen angegebenen Eigenschaften, die zur vollständigen Beschreibung einer Baugrundschicht erforderlich sind, dienten als Grundlage für die Beschreibung der Homogenbereiche in der VOB und sind in nachfolgender Tabelle aufgeführt. Zusätzlich wurden im Zuge der Bearbeitung durch die Normungsausschüsse diese Liste um die Abrasivität, die Bodengruppe und die ortsübliche Bezeichnung erweitert. 7

8 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große Tabelle 4: Kennwerte/Eigenschaften für die vollständige Beschreibung einer Bodenschicht in den VOB-Normen Nr. Kennwerte/Eigenschaft Prüfung bzw. Definition nach 1 Korngrößenverteilung mit Körnungsbändern DIN a Anteil Steine, D > 63 mm Bestimmung durch 2b Anteil Blöcke, D > 200 mm Aussortieren und Wiegen 2c Anteil großer Blöcke, D > 630 mm 3 mineralogische Zusammensetzung der Steine und DIN EN ISO Blöcke 4 Dichte DIN EN ISO und DIN Kohäsion DIN , DIN und DIN undränierte Scherfestigkeit DIN oder DIN oder DIN Sensitivität DIN Wassergehalt DIN EN ISO Konsistenz DIN EN ISO (5.14) 10 Konsistenzzahl DIN Plastizität DIN EN ISO (5.8) 12 Plastizitätszahl DIN Durchlässigkeit DIN Lagerungsdichte: Definition DIN EN ISO a Lagerungsdichte: Bestimmung DIN Kalkgehalt DIN Sulfatgehalt DIN EN Organischer Anteil DIN Benennung und Beschreibung organischer Böden DIN EN ISO Abrasivität NF P [9] 20 Bodengruppe DIN 18196/ ergänzend ortsübliche Bezeichnung X Da die DIN die Böden auch für bautechnische Zwecke klassifiziert, wurde von den bisherigen Arbeitsausschüssen für die ATV-Normen und vom HAT beschlossen, auch die Bezeichnung aus dieser Norm zu übernehmen. Für die Landschaftsbauarbeiten, die den Oberboden behandeln, wird die DIN herangezogen. 8

9 Veränderungen Bodenklassen in der VOB Tabelle 5: Kennwerte/Eigenschaften für die vollständige Beschreibung einer Felsschicht in den VOB-Normen Nr. Eigenschaften/Kennwerte Prüfung bzw. Definition nach 1 Benennung von Fels DIN EN ISO Dichte DIN EN ISO und DIN Verwitterung und Veränderungen, Veränderlichkeit DIN EN ISO Kalkgehalt DIN Sulfatgehalt DIN EN Druckfestigkeit DGGT-Empfehlung Nr. 1 Einaxiale Druckversuche an zylindrischen Gesteinsprüfkörpern [7] 7 Spaltzugfestigkeit DGGT-Empfehlung Nr. 10 Indirekter Zugversuch an Gesteinsproben - Spaltzugversuch [8] 8a Trennflächenrichtung 8b Trennflächenabstand DIN EN ISO c Gesteinskörperform 9a Öffnungsweite von Trennflächen 9b Kluftfüllung von Trennflächen DIN EN ISO Gebirgsdurchlässigkeit DIN EN ISO Abrasivität NF P [10] 12 ergänzend ortsübliche Bezeichnung X Zusätzlich wurde bei Boden und Fels die Abrasivität mit aufgenommen, da dieser Kennwert für Bohrarbeiten (DIN 18301), Untertagebauarbeiten (DIN 18312), Rohrvortriebsarbeiten (DIN 18319) und Horizontalspülbohrarbeiten (DIN 18324) als wesentlicher Faktor für die Kalkulation der Bauleistung erforderlich ist. Eine deutsche Norm zur Bestimmung existiert nicht. Daher wurde bei Boden und Fels die entsprechende Französische Norm mit aufgeführt. Sie wird dafür vom DIN übersetzt. Für einige Kennwerte/Eigenschaften gibt es unterschiedliche Untersuchungsmethoden und Bezeichnungen. Daher wird in dem Kapitel 2 der jeweiligen VOB-Norm aufgeführt, nach welcher Norm der in der Ausschreibung angegebene Kennwert/Eigenschaft im Zweifelsfall ggf. zu überprüfen ist. Im Zuge der Bearbeitung der Homogenbereiche für die verschiedenen VOB-Normen ist der HAT zu der Überzeugung gekommen, dass nur eine Norm für die Prüfung anzugeben ist. Dies bedeutet nicht, dass der Kennwert vom Sachverständigen für Geotechnik bei der Baugrunduntersuchung für das jeweilige Projekt auch zwangsläufig nach dieser Norm zu bestimmen ist. 9

10 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große 3. Pilotprojekte Zur Überprüfung, ob die Homogenbereiche das bisherige System der Boden- und Felsklassen ersetzen können und das neue System auch in der Praxis umsetzbar ist, wurden im Zeitraum 2011 bis 2012 Straßenbaumaßnahmen auf der Basis der Homogenbereiche für Erdarbeiten ausgeschrieben und durchgeführt. Die wesentlichen Erfahrungen mit den Pilotprojekten aus [2] werden im Folgenden kurz zusammengefasst. Bei Einhaltung der Regelwerke DIN EN , DIN 4020 und M GUB [4] reichen die Ergebnisse der Baugrunderkundung aus, um die Homogenbereiche entsprechend der Tabellen 4 und 5 zu beschreiben. Eine Ergänzung der Regelwerke, wie z. B. dem M GUB hinsichtlich der bautechnischen Beschreibung wird jedoch empfohlen. Engverzahnte Böden mit geringen Mächtigkeiten, z. B. Wechsellagerung, deren einzelne Schichten unterschiedliche Eigenschaften aufweisen (z. B. bindig und nichtbindig) können nur als ein Homogenbereich gelöst und transportiert werden. Bei der Beschreibung muss auf die Wechsellagerung hingewiesen werden. Erfolgt der Abtrag über mehrere Homogenbereiche ohne Wechseln des Erdbaugerätes kann die Massenermittlung nicht beim Abtrag, sondern nur an dem fertiggestellten Böschungseinschnitt durch Aufmaß erfolgen. Bei kleinen Erdarbeiten, wie z. B. Leitungsbau sollten die Homogenbereiche einfach gehalten werden. Hier sollte nur zwischen Boden und Fels unterschieden werden. Eine entscheidende Erkenntnis aus den durchgeführten Pilotprojekten ist jedoch, dass aus der Einführung der Homogenbereiche im Erdbau durch die Auftragnehmer keine Nachträge generiert worden sind. 10

11 Veränderungen Bodenklassen in der VOB 4. Anwendung in den einzelnen ATV-Normen In den Arbeitsausschüssen des HAT für die VOB-Normen, die den Baugrund berücksichtigen müssen, wurde über die Kennwerte und Eigenschaften, die für die Kalkulation der Leistungserbringung von Bedeutung sind, eingehend diskutiert und dem HAT vorgestellt. Gemeinsam mit den Obleuten des jeweiligen Arbeitsausschusses hat der HAT dann diese Parameter festgelegt und das Einspruchsverfahren, welches für jede relevante Änderung in einer VOB-Norm durchzuführen ist, eingeleitet. Gegen die vorgelegte Parameterauswahl gab es in den Einspruchsverfahren weder von der Auftraggeber- noch von der Auftragnehmerseite maßgebende Einsprüche. In einem gesondert einberufenen Ausschuss für die Homogenbereiche, an dem Vertreter des HAT und die Beteiligten an den Pilotprojekten anwesend waren, wurden dann abschließend alle Parameter noch einmal diskutiert. Als Ergebnis ist man zu dem Entschluss gekommen, dass nach Möglichkeit nur Normen zur Bestimmung dieser Parameter in den VOB-Normen vorgegeben werden sollen, die zahlenmäßige Werte liefern, um damit bei Nachträgen die Abweichung des Parameters von den ausgeschriebenen Grenzen beurteilen zu können. Bei dem Gewerk Erdarbeiten nach DIN und den Landschaftsbauarbeiten, die in der DIN geregelt sind, sind auch relativ einfache bzw. kleine Erdarbeiten zu berücksichtigen. Da bei diesen kleinen Maßnahmen in der Regel keine Kennwerte für eine Bemessung erforderlich sind, werden oftmals keine bzw. auf ein Minimum reduzierte Baugrunduntersuchungen ausgeführt, so dass eine nach den Tabellen 4 und 5 vollumfängliche Beschreibung des Homogenbereiches auf deren Basis nicht möglich wäre und auch nicht erforderlich ist. Um keine neue Definition für kleine Erdarbeiten in der DIN einführen zu müssen, hat man sich auf die Angabe der Geotechnischen Kategorien geeinigt, da es hierfür Definitionen in der DIN EN , DIN 1054 sowie der DIN und DIN 4020 gibt. 11

12 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große Die Landschaftsbauarbeiten in der DIN berücksichtigen nur den Oberboden. Alle Arbeiten, die bei diesen Arbeiten unter dem Oberboden anfallen, sind nach der DIN zu behandeln. In der neuen DIN sind daher alle Arbeiten zum Oberboden (früher auch als Mutterboden bezeichnet) herausgenommen worden. In den Tabellen 6 und 7 sind die Eigenschaften und Kennwerte sowohl für Böden als auch für Fels aufgeführt, die für die einzelnen Gewerke entsprechend der jeweiligen ATV der VOB Teil C sehr wahrscheinlich anzugeben sind. 12

13 Veränderungen Bodenklassen in der VOB Tabelle 6: Erforderliche Kennwerte/Eigenschaften für Böden in den VOB-Normen (Stand März 2015) DIN Nr. Kennwerte /Eigenschaften GK2, GK GK Korngrößenverteilung n. e. n. e. mit Körnungsbändern 2a Anteil an Steinen 2b Anteil an Blöcken 2c Anteil an großen Blöcken 3 mineralogische n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. Zusammensetzung der Steine und Blöcke 4 Dichte n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 5 Kohäsion n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 6 undränierte Scherfestigkeit n. e. n. e. n. e. 7 Sensitivität n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 8 Wassergehalt n. e. 9 Konsistenz n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 10 Konsistenzzahl n. e. n. e. n. e. 11 Plastizität n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 12 Plastizitätszahl n. e. n. e. n. e. 13 Durchlässigkeit n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 14 Lagerungsdichte 15 Kalkgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 16 Sulfatgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 17 Organischer n. e. n. e. n. e. n. e. Anteil 18 Benennung und n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. Beschreibung organischer Böden 19 Abrasivität n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 20 Bodengruppe 1) 21 ortsübliche Bezeichnung n. e. n. e. n. e. Anzahl der Kennwerte / Eigenschaften Angabe erforderlich n. e. Angabe nicht erforderlich 1) - nach DIN

14 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große Tabelle 7: Erforderliche Kennwerte/Eigenschaften für Fels in den VOB Normen (Stand März 2015) Nr. DIN Kennwerte /Eigenschaften GK2, GK GK * ) Benennung n. e. von Fels 2 Dichte n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 3 Verwitterung, n. e. n. e. Ver- änderungen und Veränderlichkeit 4 Kalkgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 5 Sulfatgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 6 Druckfestigkeit n. e. n. e. n. e. 7 Spaltzugfestigkeit n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 8a Trennflä- n. e. n. e. n. e. chenrich- tung 8b Trennflä- n. e. n. e. n. e. chenab- stand 8c Gesteinskörperform n. e. n. e. n. e. 9a Öffnungsweite n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. von Trennflächen 9b Kluftfüllung von Trennflächen n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 10 Gebirgs- n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. durchläs- sigkeit 11 Abrasivität n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. 12 ortsübliche Bezeichnung n. e. n. e. Anzahl der Kennwerte / Eigenschaften n. e Angabe erforderlich n. e. Angabe nicht erforderlich *) DIN regelt nur Arbeiten am Oberboden, damit sind nur Bodeneigenschaften relevant 14

15 Veränderungen Bodenklassen in der VOB Wie in den Tabellen 6 und 7 zu entnehmen, benötigen die neuen Normen für Rohrvortriebsarbeiten (DIN 18319) und die Horizontalspülbohrarbeiten (DIN 18324) für Boden die meisten Angaben zu den Homogenbereichen. Bereits die aktuell gültige DIN hat für die Bodenklassen die größte Anzahl an Unterteilungen gefordert. Auch die Untertagebauarbeiten benötigen sowohl für den Boden als auch für den Fels eine Vielzahl von Angaben. Bei der zum Einsatz kommenden Technik beim Tunnelbau und bei den horizontalen Bohrungen ist dies verständlich, da die Technik in der Bauphase nur aufwendig geändert werden kann. 5. Beispiel für Erdarbeiten Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Beispiel eines Baugrundschnittes für das Auffahren eines Einschnittes bei einem Straßenbauprojekt sowie die zugeordneten Homogenbereiche. Abb. 1: Beispiel für Bodenschichten und Homogenbereiche 15

16 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große Die geplante Aushubgrenze ist grün markiert. Für die Erdarbeiten wurden die Homogenbereiche A bis H festgelegt. Die bei den Baugrundaufschlüssen erkundete und im Baugrundschnitt dargestellte Schicht T3 Muschelton, weich bis steif, liegt unterhalb des Aushubbereiches und muss nicht berücksichtigt werden. Die erkundete Schichtoberkante der Schicht T5a - Tertiärton, steif bis halbfest, liegt zwar auch unterhalb, reicht aber bei einem Aufschluss an die Aushubgrenze heran und wird deshalb als Homogenbereich beschrieben, da sie zum einen in der Aushubsohle anstehen wird und entsprechende Schutzmaßnahmen vorgesehen werden müssen. Zum anderen ist nicht auszuschließen, dass die Oberkante dieser Schicht zwischen den Aufschlusspunkten in den Aushubbereich hineinreicht. Abhängig vom jeweiligen auszuschreibenden Gewerk könnten hier auch einzelne Baugrundschichten zusammengefasst werden, wie hier im Beispiel die Flusskiesschichten, Schichten G1 und G2 zu E. Diese Schichten haben für das Lösen, Laden, Transportieren und den Einbau vergleichbare Eigenschaften beim Einsatz von Großgeräten und können für Erdarbeiten als ein Homogenbereich zusammengefasst werden. In der Tabelle 8 werden für den Homogenbereich D, der in der Abbildung 1 im Längsschnitt zu erkennen ist, die ermittelten Kennwerte und Eigenschaften angegeben. Da es sich hier um ein Straßenbauprojekt handelt, wird es wahrscheinlich auch erforderlich sein, z. B. für Leitungen Gräben anzulegen und hier wäre der Kleine Erdbau mit GK1 maßgebend. Tabelle 8: Kennwerte nach der neuen DIN für Homogenbereich D (Abb. 1) Nr. nach Kennwert/Eigenschaft Erdbau GK2, GK3 Kleiner Erdbau GK1 Tabelle 4 1 Korngrößenverteilung Band D n. e. 2a, 2b Anteil Steine und Blöcke 8 12 % 8 12 % 2c Anteil große Blöcke 0 1 % 0 1 % 4 Dichte, feucht 1,75-1,9 g/cm³ n. e. 6 undränierte Scherfestigkeit n. b. n. b. 8 Wassergehalt 5 bis 10% n. e. 9 Konsistenz n. e. n. b. 10 Konsistenzzahl n. b. n. e. 11 Plastizität n. e. n. b. 12 Plastizitätszahl n. b. n. e. 14 Lagerungsdichte ID 0,2 0,3 0,2 0,3 17 Organischer Anteil < 0,5 % n. e. 20 Bodengruppe nach DIN SU, SW SU, SW 21 Ortsübliche Bezeichnung Flusssand Flusssand n. b. nicht bestimmbar n. e. nicht erforderlich 16

17 Veränderungen Bodenklassen in der VOB Die Korngrößenverteilung als Band wird gemäß Geotechnischem Bericht in Abbildung 2 dargestellt. Abb. 2: Korngrößenverteilungsband für den Homogenbereich D In der Regel wird das Korngrößenverteilungsband ohne Anteil von Steinen und Blöcken dargestellt. Der Anteil Steine und Blöcke ist extra anzugeben (siehe Tabelle 4) und wird aus Erfahrungen oder Großbohrungen abgeschätzt bzw. bestimmt. Alternativ lässt sich das Korngrößenverteilungsband auch durch die Kornkennzahlen beschreiben, bei der nach [11] die auf 10 % auf- oder abgerundeten Gewichtsanteile der Korngrößengruppen Ton/Schluff/Sand/Kies/Steine aneinander gereiht werden. Für eine genauere Beschreibung wird empfohlen, die tatsächlichen prozentualen Anteile der Fraktionen Ton/Schluff/Sand/Kies ohne Steine und Blöcke anzugeben. Für das Beispiel gemäß Abbildung 2 ergibt sich folgendes Band mit den Kornkennzahlen 0/15/80/5 bis 0/0/65/35. Im folgenden Beispiel wird ebenfalls ein Einschnitt für einen Straßenneubau betrachtet, bei dem allerdings nach der ausgeführten Baugrunderkundung die Erdarbeiten, wie aus dem Baugrundschnitt in Abbildung 3 ersichtlich, teilweise auch in Fels ausgeführt werden. Die Aushubgrenze ist rot eingetragen. 17

18 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große Abb. 3: Beispiel für Boden- sowie Felsschichten und Homogenbereiche Tabelle 9: Kennwerte und Eigenschaften für den Homogenbereich D von Fels für Erdarbeiten nach der neuen DIN (Abb. 3) Nr. nach Tabelle 5 Kennwert/Eigenschaft Erdbau GK2, GK3 Kleiner Erdbau GK1 1 Benennung von Fels Wechsellagerung Tonschiefer/Grauwacke Wechsellagerung Tonschiefer/Grauwacke 2 Dichte 2,5 2,7 g/cm³ n. e. 3 Verwitterung, Veränderungen und Veränderlichkeit mäßig verwittert mäßig veränderlich mäßig verwittert mäßig veränderlich 6 Druckfestigkeit des Gesteins N/mm² n. e. 8a Trennflächenrichtung Südost Südost 8b Trennflächenabstand geschiefert, grob laminiert bis dünn (6-30 mm) geschiefert, grob laminiert bis dünn (6-30 mm) 8c Gesteinskörperform tafelförmig bis prismatisch tafelförmig bis prismatisch 12 Ortsübliche Bezeichnung Tonschiefer/Grauwacke n. e. n. e. nicht erforderlich 18

19 Veränderungen Bodenklassen in der VOB 6. Zusammenfassung Grundsätzlich wird mit dem neuen Konzept der Homogenbereiche in der neuen VOB eine für alle Normen im Teil C, die den Baugrund berücksichtigen müssen, einheitliche Beschreibung für die Ausschreibung derartiger Leistungen geliefert. Diese Beschreibung in einem Leistungsverzeichnis mit Homogenbereichen macht es in der Regel nicht mehr erforderlich, dass der Geotechnische Bericht komplett im Rahmen des Angebotsverfahrens zur Einsicht ausgelegt oder beigefügt werden muss. Die Angaben im Leistungsverzeichnis sind ausreichend für die Ermittlung der Leistungen im Baugrund, wenn die Homogenbereiche in Längs- und Querprofilen in den Planungsunterlagen ausreichend dargestellt werden. Im Abschnitt 0.2 verschiedener ATV-Normen ist diese Angabe zur Ausführung auch empfohlen. Als Vorteile der Einteilung in Homogenbereiche ist folgendes zu sehen: Es ist keine Einteilung der Bodenschichten in neue Klassen erforderlich. Die im geotechnischen Bericht festgelegten Baugrundschichten können einzeln oder zusammen als Homogenbereich übernommen werden. Die im Leistungsverzeichnis anzugebenden Eigenschaften/Kennwerte je Homogenbereich geben eine genauere Beschreibung des Baugrundes für die Arbeitsleistungen Lösen, Laden, Transportieren und Einbau an. Die Leistungen sind damit gut kalkulierbar. Für alle Gewerke gelten die gleichen Kennwerte und Eigenschaften des Baugrundes, wobei die zu beschreibenden Eigenschaften zwischen den Gewerken differieren können. Bei kleinen Erdarbeiten entsprechend der geotechnischen Kategorie GK 1 ist nur ein reduzierter Aufwand zur Bestimmung und Angabe der Kennwerte und Eigenschaften erforderlich. Zur Nachprüfung der in der Leistungsbeschreibung angegebenen Kennwerte im Streitfall werden die Versuche in den ATV-Normen eindeutig vorgegeben. 19

20 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große Für besondere Fälle können in dem System der Homogenbereiche ergänzende Eigenschafen und Kennwerte aufgenommen werden. Dies gilt sowohl für aktuelle Projekte als auch für zukünftige Änderungen der ATV-Normen in der übernächsten VOB. Allerdings ergeben sich aus der Einführung der Homogenbereiche in die VOB auch Nachteile, wie z. B Es sind viele Kennwerte/Eigenschaften zur Beschreibung der Homogenbereiche erforderlich. Einzelne abweichende Kennwerte/Eigenschaften können zu Nachträgen führen. Es wird allerdings schwieriger für den AN bei Abweichungen von nur einzelnen Parametern den Nachweis eines Mehraufwandes zu erbringen. Werden bei den Arbeiten Baugrundschichten angetroffen, die nicht zu einem im LV aufgeführten Homogenbereich passen, kann das zu Nachträgen führen. Dies ist aber dem unvermeidbaren Baugrundrisiko zuzurechnen. Weitere bisher in der Bauausführung für die Ausschreibung und Ausführung von Bauleistungen herangezogene Richtlinie, Merkblätter etc., wie z. B. Standardleistungskatalog und Zusätzlich Technische Vertragsbedingungen müssen angepasst werden. Sowohl der Sachverständige für Geotechnik als auch der Planer müssen eine höhere Fachkompetenz für die Bauausführung besitzen, um die Zuordnung der Baugrundschichten zu Homogenbereichen vornehmen zu können. Die Unterscheidung der einzelnen ausgeschriebenen Homogenbereiche in der Bauausführung ist für den Bauüberwacher bzw. den Geotechnischen Sachverständigen schwieriger und ohne Laborversuche nicht immer möglich. Die Baumaßnahme und die dafür erforderlichen Gewerke müssen vor Beginn der Baugrunduntersuchung bekannt sein, um die entsprechend erforderlichen Feld- und Laborversuche auszuführen. Planungsbegleitende ergänzende Baugrunduntersuchungen sind ggf. erforderlich. 20

21 Veränderungen Bodenklassen in der VOB Der Sachverständige für Geotechnik sollte die Vorgaben der DIN EN im Zusammenhang mit der DIN 4020 zu Abstand und Tiefe der Baugrundaufschlüsse sowie dem Umfang der auszuführenden Laboruntersuchungen einhalten. Für die Bestimmung der Bandbreite je Schicht bzw. Homogenbereich sollten ausreichende Feld- und Laborversuche durchgeführt werden bzw. abgesicherte Erfahrungswerte aus anderen Projekten vorliegen. Wenn die Normung mehrere Methoden zur Bestimmung eines zu beschreibenden Kennwertes zulässt, sollte durch den Sachverständigen für Geotechnik die Norm zur Überprüfung des entsprechenden Kennwertes festgelegt werden. Sofern dem Geotechnischen Sachverständigen die geplanten Gewerke im vollen Umfang bekannt sind, kann die Festlegung der Homogenbereiche für die Bauausführung durch ihn erfolgen. Bei der Beschreibung der Homogenbereiche sollten Merkmale, wie z. B. die Farbe des Bodens bzw. des Fels mit angegeben werden, über die verhältnismäßig einfach die Unterscheidung vor Ort/auf der Baustelle erfolgen kann. Der Planer sollte bei der Erstellung des Leistungsverzeichnisses den Geotechnischen Bericht in Hinblick auf ausreichende Angaben von Kennwerten/Eigenschaften der Baugrundschichten prüfen. Ein sachverständiger Planer kann die Homogenbereiche aus den im Geotechnischen Bericht beschriebenen Baugrundschichten festlegen, sollte jedoch im Zweifelsfall den Sachverständigen für Geotechnik hinzuziehen. Im Leistungsverzeichnis ist je Homogenbereich eine Position vorzusehen. Ist ein geregelter Wiedereinbau der abgetragenen Bodenschichten geplant, müssen die Homogenbereiche so gewählt werden, dass auch die Einbauleistung kalkulierbar ist. Der Bauüberwacher muss prüfen, ob die Homogenbereiche vom Geotechnischen Sachverständigen und ausschreibenden Planer ausreichend beschrieben sind, so dass eine zweifelsfreie Festlegung der Homogenbereiche vor Ort möglich ist. Für eine erste Beurteilung vor Ort kann dabei die Bodenart, ob bindig oder nichtbindig, die Bodengruppe nach DIN sowie bei bindigen Böden die Konsistenz über den Handversuch nach DIN EN ISO , Abs. 5.14, herangezogen werden. Ist eine genauere Beurteilung erforderlich, ist der Geotechnische Sachverständige einzuschalten. 21

22 Dr.-Ing. K.-M. Borchert / Dipl.-Ing. Almuth Große Literatur [1] BORCHERT, K.-M., GROßE, A: Vereinheitlichung der Boden- und Felsklassen für die VOB-Normen; Studie für die DIN, GuD Consult GmbH, Berlin, , unveröffentlicht [2] Abschlussbericht Pilotprojekte zur Vereinheitlichung der Boden- und Felsklassen in der VOB/C, Dr. Spang, , unveröffentlicht [3] FLOSS, R.: Handbuch zu den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau (ZTV E-StB), Ausgabe 2009, Kirschbaum Verlag Bonn, 4. Auflage, 2011 [4] M GUB Merkblatt über geotechnische Untersuchungen und Berechnungen im Straßenbau; Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Erd- und Grundbau, [5] Handbuch Eurocode 7, Geotechnische Bemessung Band 1: Allgemeine Regeln, herausgegeben vom DIN Deutschen Institut für Normung e. V., 1. Auflage 2011 [6] Handbuch Eurocode 7, Geotechnische Bemessung Band 2: Erkundung und Untersuchung, herausgegeben vom DIN Deutschen Institut für Normung e. V., 1. Auflage 2011 [7] DGGT-Empfehlung Nr. 1: Einaxiale Druckversuche an zylindrischen Gesteinsprüfkörpern; Ausgabe 2004; Teil C.1 der Technischen Prüfvorschriften für Boden und Fels im Straßenbau (TP BF StB), herausgegeben durch die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen [8] DGGT-Empfehlung Nr. 10: Indirekter Zugversuch an Gesteinsproben - Spaltzugversuch; Fassung 1986; Teil C.10 der Technischen Prüfvorschriften für Boden und Fels im Straßenbau (TP BF StB), herausgegeben durch die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen [9] NF P : Gesteinskörnungen Bestimmung der Koeffizienten der Abrasivität und Mahlbarkeit [10] NP : Gestein Bestimmung der Schleifbarkeit von Gestein Teil 1_ Ritzprobe mittels Spitzhacke [11] V. SOOS, P.: Eigenschaften von Boden und Fels ihre Ermittlung im Labor. Grundbautaschenbuch, 6. Auflage, Abschnitt 1.4 im Teil 1, Berlin, Verlag Ernst & Sohn 22