GEOTECHNISCHER BERICHT

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1 Prof. Dr.-Ing. H. Dieler + Partner GmbH Beratende Ingenieure für Geotechnik Bertholdstraße 7, achen Tel.: 0241 / Fax: 0241 / [email protected] www. dieler-geotechnik.de LIDL Dienstleistung GmbH & Co.KG Rötelstraße Neckarsulm vertreten durch LIDL Immobilien West GmbH & Co.KG Gustav-Heinemann-Ufer Köln mit Durchschrift an: rchitekturbüro Dipl.-Ing. Harald Grafen Wilhelmstraße Erkelenz betreff: Grundstückserwerb und Erweiterung eines LIDL-Marktes in Würselen GEOTECHNISCHER BERICHT über Baugrund und Gründung, chemische Beschaffenheit des Bodens sowie über die Bodendurchlässigkeit des Untergrundes im Hinblick auf eine betriebssichere gezielte Versickerung von Niederschlagswasser nlagen: 1 Lageplan zur Baugrunderkundung 2 Darstellung der Ergebnisse in Form von Bohrsäulen im Tiefenmaßstab 1:100 auf zwei höhenbezogenen Profilschnitten Handelsregister G achen 73 Geschäftsführer: G. Dieler HRB 3741 Dipl.-Ing. R. Kramm

2 2 Inhalt 1. ufgabenstellung und Bauvorhaben 2. Ergebnisse von Voruntersuchungen der Unterzeichner auf der zu erwerbenden Nachbarfläche 3. Geotechnische Untersuchungen 3. Geländehöhen 4. Bodenschichtung 5. Wasserführung des Bodens, Bauwerksabdichtung 6. Bodendurchlässigkeit / Gezielte Versickerungsmöglichkeiten von nicht verunreinigtem Niederschlagswasser 7. Baugrundeigenschaften 8. Bodenklassifikation nach DIN und DIN Gründung der geplanten Erweiterung

3 3 1. ufgabenstellung und Bauvorhaben Der vorhandene eingeschossige und nicht unterkellerte LIDL-Markt in Würselen, m alten Kaninsberg, soll rückwärtig auf einer Breite von rd. 25,6 m um 20,3 m verlängert werden. OKF Neubau wird auf OKF EG Bestand liegen. Für die Verwirklichung dieser Baumaßnahme muß rückwärtig eine städtische Fläche erworben werden, die derzeit als öffentlicher Spiel- und Bolzplatz genutzt wird. Von dieser Fläche soll nur die Fläche erworben werden, die auch tatsächlich bebaut wird. Der vorliegende Geotechnische Bericht gibt auf der Grundlage einer örtlichen Baugrunderkundung und Bodenprobennahme uskunft über - die chemische Beschaffenheit des Untergrundes, - seine Baugrundfestigkeit im Hinblick auf die geplante Gründung der baulichen Erweiterung und - die vorhandene Bodendurchlässigkeit im Hinblick auf die Möglichkeiten einer gezielten Versickerung von nicht verunreinigtem Niederschlagswasser auf der neuen Fläche. 2. Ergebnisse von Voruntersuchungen der Unterzeichner auf der zu erwerbenden Nach- barfläche Die zu erwerbende Grundstücksfläche ist Teil der ltlastenfläche Kataster-Nr. 5102/0236 ltablagerung ehemalige Ziegelei Oppen, wovon wiederum der derzeitige städtische Bolzplatz eine Teilfläche darstellt. Zu dieser Fläche wurde von den Unterzeichnern im uftrag der Stadtverwaltung Würselen im Jahre 2007 eine orientierende Gefährdungsabschätzung durchgeführt, die in einem gutachterlichen Bericht vom dokumentiert ist. Die ltablagerung der ehemaligen Ziegelei stellt sich demnach als völlig heterogene nschüttung aus überwiegend lehmigen, kiesigen Sanden mit großen Fremdanteilen an Holz-, Glas- Kohle-, sche-, Ziegel- und Bauschuttreste dar, die unter dem Bolzplatz durchgehend bis1,9

4 4 m und 4,5 m unter Geländeoberfläche festgestellt wurde. Sie ist an der Oberseite nur mit einer dünnen Mutterbodenschicht abgedeckt. Bei der anschließenden chemisch-analytischen Untersuchung der nschüttung auf PK- und Schwermetallgehalte wurden im Feststoff sowohl in Einzel- als auch Mischproben hohe Blei- (max. 855 mg/kg), Zink- (max mg/kg) und z.t. Quecksilberkonzentrationen (max. 6,2 mg/kg) nachgewiesen. Der PK-Gehalt lag max. bei 9,6 mg/kg. Die chemische Beprobung der Bodenmischproben hinsichtlich der Deponierungs- / Wiederverwertungsmöglichkeiten ergab für die Untersuchung / Beurteilung nach Laga Boden (1997) eine Bewertung Z.2 und würde bei einer Beurteilung nach LG TR-Boden (2004) eine Bewertung >Z2 ergeben, zumal aufgrund der hohen organischen nteile (Holz, Humus, s.o.) der damals nicht analysierte TOC-Gehalt sehr hoch liegen muß. Ein bgleich der nalysewerte für den Wirkungspfad Boden / Mensch nach Bodenschutzverordnung ergab für die damals relevante Nutzungsart Kinderspielfläche / Wohngebiet Prüfwertüberschreitungen, weshalb die Fläche im Jahre 2007 von den Unterzeichnern nochmals hinsichtlich der Überdeckungsdicke der ltablagerung durch nachträglich aufgebrachten Mutterboden / unbelasteten Lehm in einem engen Raster von 7 m * 7 m mit Bohrungen überprüft wurde ( Bericht der Unterzeichner vom ). Danach wurde überall dort, wo die im Bereich der Bolzflächen seitens des Umweltamtes Kreis achen (heute: StädteRegion achen) geforderte Mindestüberdeckung nicht vorhanden war, durch weiteren Bodenauftrag nachgebessert wurde. 3. Geotechnische Untersuchungen m wurden zur Erkundung der Bodenschichtung und der Wasserführung des Bodens im Bereich der geplanten Erweiterung auf der zu erwerbenden Nachbarfläche vier Rammkernbohrungen (RKB 1 bis RKB 4) bis unter die gründungsrelevanten Tiefen abgeteuft, deren Ergebnisse in der nlage 1 zeichnerisch als Lageplan zur Baugrunderkundung sowie auf nlage 2 als Bohrsäulen im Tiefenmaßstab 1:100 auf zwei höhengerechten Profilschnitten dargestellt sind. Die Bohransatzhöhen wurden von uns auf OKF bestehender LIDL-Markt mit der von uns gewählten Bezugshöhe +/-0,00 m einnivelliert und sind auf nlage 1 als Differenzhöhen in [m] über den entsprechenden Bohrsäulen eingetragen. Die Zahlen rechts neben

5 5 den Bohrsäulen sind Tiefenangaben in [m] unter der jeweiligen nsatzhöhe und geben so Tiefen unter Flur an, in denen sich der Boden signifikant ändert. Die in den Bohrsäulen verwendeten Kennbuchstaben und Symbole sind in einer Legende auf nlage 1 erklärt. 3. Geländehöhen Mit einnivellierten Geländehöhen auf +0,86 m und +1,12 m liegt die nur schwach geneigte / gewellte Geländeoberfläche auf dem zu erwerbenden Nachbargrundstück mit einer größten Höhendifferenz zwischen den Untersuchungsstellen von h = 0,26 m um die v.g. Geländehöhen in [m] über OKF (vorhanden = geplant/neu). 4. Bodenschichtung Tafel 1 Bodenschichten Schicht Nr. Bezeichnung Dicke [m] Schicht bis [m] unter Flur 1a Geländeabdeckung mit sauberem Fremdboden (Mutterboden / Lehm -uftrag ) 0,1 und 0,5 0,1 und 0,5 1b Chemisch belastete ltablagerung 2,0 und 3,0 2,1 und 3,4 2 Lößlehm 1,3 und 1,5 3,4 und 4,8 3 Verwitterungston > 8,0 Erläuterung der Tafel 1:

6 6 Schicht 1a Geländeabdeckung mit sauberen Fremdboden / Schicht 1b chemisch belastete ltablagerung Die Bohrungen trafen erwartungsgemäß zuoberst auf die schon im Jahre 2007 festgestellte und untersuchte ltablagerung mit ihrer dünnen, zwischen 0,1 m und 0,5 m dicken, Überdeckung mit sauberem Fremdboden. Die Unterseite der nschüttung wurde an den aktuellen Untersuchungsstellen RKB 1 bis RKB 4 in Tiefen zwischen 2,1 m und 3,4 m festgestellt. Zu erwähnen ist, daß eine Untersuchung (damals als Bohrung RKB 4 bezeichnet) im Jahre 2007 im Bereich der nun zu beurteilenden Fläche bis 4,5 m unter Gelände auf die ltablagerung traf. Die nschüttung ist als Baugrund für die geplante Erweiterung aufgrund der örtlich nicht vorhersagbaren und i.d.r. sehr geringen Baugrundfestigkeit und wegen der z.t. nicht dauerhaft materialbeständigen Inhaltsstoffe (Humus, Holz und Ziegelbruch) ungeeignet, d.h. sie muß bis auf die Oberseite des gewachsenen Bodens durchgründet werden. Diese baugrundbedingte Gründungstiefe für die Tragwerkskonstruktion liegt an den Untersuchungsstellen in folgenden Tiefen: RKB 1: 2,1 m unter GOK und rd. 1,0 m unter OKF = +/-0,00 m RKB 2: 2,4 m unter GOK und rd. 1,3 m unter OKF = +/-0,00 m RKB 1: 3,4 m unter GOK und rd. 2,6 m unter OKF = +/-0,00 m RKB 1: 2,4 m unter GOK und rd. 1,4 m unter OKF = +/-0,00 m Bei der Gründung der geplanten Erweiterung werden also baugrundbedingte Gründungsmehrtiefen notwendig werden, die nach den Ergebnissen der Untersuchungen im Jahre 2007 (s.o.) örtlich auch noch größer als im Bereich der aktuellen Untersuchungsstellen sein können. Der Bodenaushub aus der Schicht 1b wird nach den Kriterien der LG TR-Boden (2004) dem Zuordnungswert >Z.2 entsprechen, d.h. der Bodenabtrag aus der Schicht 1b darf nicht wiederverwertet werden und muß auf einer Deponie nach Deponieverordnung endgelagert werden.

7 7 Schicht 2 Lößlehm / Schicht 3 Verwitterungston Unter den nschüttungen folgt ab den o.a. Tiefen gewachsener Lehm -Boden in der Kornverteilung zunächst feinsandiger Schluffe in der geologischen Form von Lößlehm in steifer und weich bis steifer Konsistenz und in einer Schichtdicke von 1,3 m bis 1,5 m. Dieser Boden bildet für das geplante nicht-unterkellerte Bauvorhaben einen mäßig belastbaren und bei Erhalt der natürlichen Baugrundfestigkeit (Konsistenz) zuverlässigen Baugrund für Gründungen, der allerdings sehr wasser-, frost- und erosionsempfindlich ist. Unter dem Lößlehm folgen die tonigen Verwitterungsbildungen des Grundgebirges als halbfester bis fester, örtlich auch steifer toniger Schluff und schluffiger Ton ( Verwitterungston ). Der Ton reicht bis über die größte Bohrendteufe von 8,0 m unter Flur, d.h. bis in eine für die Gründung nicht mehr interessierende Tiefe, ohne die Oberseite der unterlagernden devonischen Tonschiefer zu erreichen. 5. Wasserführung des Bodens, Bauwerksabdichtung Zusammenhängendes, bewegliches natürliches Grundwasser ist unter dem Grundstück bis in hier nicht mehr interessierende Tiefen nicht vorhanden. Der Lößlehm war am Tag der Baugrunderkundung komplett mit kapillarhangendem Porenwasser gesättigt. Dies ist die Folge, daß der tiefere Untergrund aus Verwitterungston bis in hier nicht mehr interessierende Tiefen komplett wasserundurchlässig ist und sich so das versickernde Niederschlagswasser in dem überlagernden Lößlehm, der selbst nur schwach durchlässig ist, aufstaut und hier einem jahreszeitlichen Wechsel aus Vernässung aus Sickerwasserzufluß und ustrocknung infolge kapillarer Bodenverdunstung unterliegt. Normalerweise hätte man aufgrund der Jahreszeit während der Baugrunderkundung erwarten müssen, daß der Sickerwasseraufstau im Lößlehm bis in die nschüttungen hinaufgereicht hätte. Das dem ausnahmsweise nicht so war, ist allein durch den außergewöhnlich trockenen Winter und das Frühjahr 2014 zu erklären. Bei der geplanten Erweiterung werden die erdberührten Bauteile im Bereich zeitweise aufstauenden Sickerwassers liegen, wobei der Wasseranfall während extremer Witterungseinflüs-

8 8 se durch vorzunehmende Eingrabung der Neubaumaßnahme in den vorhandenen Geländeverlauf durch oberflächig von den Nachbargrundstücken zufließenden Oberflächenwassers vergrößert wird. Man muß also das Gebäude mit einer ußendränage nach DIN 4095 schützen und die erdberührten Bauteile nach den Regeln der DIN , Teil 6, bschnitt 9, gegen zeitweise aufstauendes Sickerwasser schützen. 6. Bodendurchlässigkeit / Gezielte Versickerungsmöglichkeiten für Niederschlagswasser us der o.a. Beschreibung der Bodenschichtung ergibt sich unmittelbar, daß der gewachsene Boden insgesamt nicht versickerungsfähig weil wasserstauend ist, d.h. eine Wasseraufnahme durch die gezielte Einleitung von Sickerwasser ist weder technisch möglich noch wasserrechtlich genehmigungsfähig, d.h. sämtlich auf befestigten Flächen anfallendes Niederschlagswasser muß gefaßt und als einzige Möglichkeit in die städtische Kanalisation abgeleitet werden. Dies gilt auch für das Dränagewasser (s.o.). 7. Baugrundeigenschaften us den bei der Baugrunderkundung festgestellten Grundkenngrößen wie Konsistenz, Plastizität, Lagerungsdichte und Kornverteilung können mittels Korrelation mit statistisch abgesicherten Laborergebnissen für die geotechnische Bemessung folgende charakteristische Bodenkenngrößen, -die gemäß DIN deutlich unterhalb des arithmetischen Mittelwertes gewählt sind-, angesetzt werden: Tafel 2 Bodenkenngrößen Schicht Wichte γ (γ ) [KN/m 3 ] Kohäsion c [KN/m 2 ] Reibungswinkel ϕ ( o ) Steifemodul E s [MN/m 2 ] Schicht 2 20 (10) Schicht bis 15 27,5 25 bis 25

9 9 8. Bodenklassifikation nach DIN und DIN Tafel 3 - Bodengruppen und Bodenklassen Schicht Bodengruppen n. DIN Bodenklassen n. DIN a 1b 2 3 [OU] [ SU, SŪ, GŪ, GU, TL] TL, SŪ T, TM 1, 3 bis und 5 Erläuterung der Tafel 3: Maßgebend im Bereich der Oberseite des gewachsenen Gründungsbodens (Schicht 2) bezüglich der bautechnischen Eigenschaften sind die Bodengruppen SŪ und TL. Herausragende Eigenschaften dieser Bodengruppen sind im Einzelnen: schwache bis sehr schwache Durchlässigkeit sehr große Erosions- und Witterungsempfindlichkeit mittlere Zusammendrückbarkeit brauchbare Eignung als Gründungsboden verdichtungsunwillig, d.h. als Erdbaustoff zum standfesten Wiedereinbau ungeeignet

10 10 9. Gründung der geplanten Erweiterung Da in dem statisch-konstruktiven Gründungsniveau kein ausreichend tragfähiger Boden ansteht, muß dieser mit zusätzlichem ufwand bis auf die Oberseite des gewachsenen Bodens durchgründet werden. Dieser ist an den Untersuchungsstellen der Baugrunderkundung in folgenden Tiefen zu erwarten: RKB 1: 2,1 m unter GOK und rd. 1,0 m unter OKF = +/-0,00 m RKB 2: 2,4 m unter GOK und rd. 1,3 m unter OKF = +/-0,00 m RKB 1: 3,4 m unter GOK und rd. 2,6 m unter OKF = +/-0,00 m RKB 1: 2,4 m unter GOK und rd. 1,4 m unter OKF = +/-0,00 m Bei der Gründung der geplanten Erweiterung werden also baugrundbedingte Gründungsmehrtiefen notwendig werden, die nach den Ergebnissen der Untersuchungen im Jahre 2007 (s.o.) örtlich auch noch größer als im Bereich der aktuellen Untersuchungsstellen sein können. Der Bodenaushub aus der Schicht 1b wird nach den Kriterien der LG TR-Boden (2004) dem Zuordnungswert >Z.2 entsprechen, d.h. der Bodenabtrag aus der Schicht 1b darf nicht wiederverwertet werden und muß auf einer Deponie nach Deponieverordnung endgelagert werden. ls Gründungsart kommt grundsätzlich sowohl eine a) örtliche Durchgründung der Schicht 1b im Bereich der Konstruktionsfundamente mit Unterbeton in Verbindung mit einer starken, zweilagigen Bewehrung der erdberührten Fußbodenplatte auf einer hochverdichteten Schottertragschicht (d >= 0,35 m) auf Geotextil (GRK >= 3), als auch b) ein flächiger Bodenersatz der Schicht 1b durch ein lagenweise eingebauten und auf D pr >= 100% verdichteten materialbeständigen Fremdboden (zuunterst als 0,4 m dicke Packlage aus grobkörnigem, kantigen Material, z.b. Kalkstein 120/60), auf dem damit mit einer Standard-Flachgründung aus Streifenfundamenten und Bodenplatte gegründet werden kann, in Frage.

11 11 uf der Schicht 2 oder einem standfesten Bodenersatz (s.o.) kann können Streifen- und Einzelfundamente mit einer zulässigen Sohlnormalspannung von σ om,k = 250 KN/m² sicher gegründet werden. Nachweis der Gründung und des Tragwerkes gegen Erdbebenkräfte n. DIN 4149 Erdbebenzone 3 Baugrundklasse Untergrundklasse C R Bei einer Tiefergründung mit Unterbeton (s.o.) ist zu bedenken, daß ungestützte Fundamentgräben nur eine geringe Kurzstandfestigkeit besitzen, d.h. der Unterbeton muß sofort dem ushub nacheilend in kleinen bschnitten eingebracht werden. Trotz dieser schnellen rbeitsweise wird es zu unvermeidbaren Mehrausbruch kommen, den wir aufgrund von Erfahrungswerten mit rd. 20 bis 25% schätzen. Beim Fundamentaushub sind stets zahnlose Baggerschaufeln einzusetzen.

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13 RKB 1 RKB 2 Zeichenerklärung +1,09 0,00, Mu 0,10 2,10 U, fs', sh, sl, hm 3,40 T, U, fs', g' 4,50 6,00 T, U, fs', g 3,80 ( ) 1b 3 2 1a +1,12 0,00, Mu 0,10, U, t, fs 0,50, Sl, sh, hm 2,40 U, fs', t'' 3,70 U, fs, t', g' 4,60 fs-ms, g' 5,10 T, U, fs', g' 6,00 3,40 ( ) Mu U fs-ms ms G T sh Sl Sp u fs s g t hm sl Mutterboden nschüttung Schluff Fein-Mittelsand Mittelsand Kies Ton sche Schlacke (LDS, HOS) Splitt schluffig feinsandig sandig kiesig tonig Hausmüllreste Schlackereste Schicht halbfest Vernässungszone Schicht steif-halbfest Schicht weich-steif Schicht weich Schicht steif RKB 3 RKB 4 3,50 (02.99) s / s' / s'' Grundwasser angebohrt mugok stark, schwach, sehr schwach (sandig) +0,86 0,00, Mu 0,10, u, t, fs 0,40 ;sh, hm 1,00 3,40 U, fs' 4,50 U, fs' 4,80 7,00 ;sh, hm T, u, s, g'' 3,90 ( ) 1b 1a ,96 0,00, Sp 0,10, u, t, fs', g' 0,50 ;sh, hm 1,00 ;sh, hm 2,40 U, fs', g 3,55 3,90 ( ) ms, T 5,00 G, s, u 5,70 T 6,30 U, t, fs', g 7,50 U, fs, t', g' 8,00 Schicht 1a 1b 2 "Lößlehm" 3 Bezeichnung Geländeabdeckung sauberer Fremdboden, Mutterboden Chemisch belastete ltablagerung "Verwitterungston" Prof. Dr.-Ing. H. Dieler + Partner GmbH Beratende Ingenieure für Geotechnik Bertholdstraße achen [email protected] uftraggeber: LIDL Immobilien West GmbH&Co Gustav-Heinemann-Ufer 54, Köln Projekt-Nr Projekt: Erweiterung Lidl-Markt m alten Kaninsberg, Würselen nlage-nr. 2 Maßstab Höhen-Maßstab gezeichnet: Länge Datum 1 : 100 Schomers