Geotechnisches Gutachten

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1 Gesellschaft für Bohr- und Geotechnik mbh BauGrund Süd, Maybachstraße 5, Bad Wurzach Geotechnisches Gutachten BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg Aktenzeichen: AZ Bauvorhaben: BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg - Baugrunderkundung - Auftraggeber: Stadtverwaltung Biberach Stadtplanungsamt Museumstraße Biberach an der Riß Auftragsdatum: Bearbeitung: Dipl.-Geol. Stefan August Datum: BauGrund Süd Tel.: +49 (0) Gerichtsstand Ravensburg Geschäftsführer: Gesellschaft für Bohr- und Geotechnik mbh Fax: +49 (0) HRB Alois Jäger Maybachstraße 5 [email protected] Steuer-Nr /17668 UST-Ident-Nr. DE Bad Wurzach

2 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg Inhaltsverzeichnis 1 Vorgang Geologie des Untersuchungsareals Geomorphologie des Bauvorhabens Allgemeine Baugrundbeschreibung Geotechnisches Baugrundmodell Bautechnische Beschreibung der Schichten Bodenkennwerte und Bodenklassifizierung Georisiken Seismische Aktivität Hydrogeologie Grundwasserverhältnisse Geothermische Standortbeurteilung Versickerungsfähigkeit nach ATV DVWK A Gründungskonzept und baubegleitende Maßnahmen Bauwerke Baugrundsituation Gründung Baugruben Straßenbaumaßnahmen Kanalbaumaßnahmen Zusammenfassung Hinweise und Empfehlungen Anlagenverzeichnis 1.1 Übersichtslageplan, Maßstab 1: Lageplan mit Untersuchungspunkten, Maßstab 1:500 2 Geotechnischer Baugrundschnitt, M.d.H. 1:50, M.d.L. unmaßstäblich Ergebnisse der Sickerversuche im Bohrloch 4 Fotodokumentation der Bohrkerne 5 Geothermische Standortbeurteilung - 2 -

3 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg Verwendete Unterlagen und Literatur [1] Entwurf Alte Schulstraße - Heuweg, Index Nr. C, Stadtplanungsamt Biberach. [2] Topographische Karte 1: (TK25) - Blatt 7924 Biberach, Baden-Württemberg. [3] Geologische Karte 1: (GK25) - Blatt 7924 Biberach, Baden-Württemberg. [4] EAB, Empfehlungen des Arbeitsausschusses Baugruben, Hrsg. Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.v., 4. Auflage, 2006, Verlag W. Ernst & Sohn. [5] Köhler, R.: Tiefbauarbeiten für Rohrleitungen, Verlagsgesellschaft. Rudolf Müller, Bau-Fachinformationen GmbH, Köln, [6] Floss, R.: ZTVE - StB 94, Fassung Kommentar mit Kompendium Erd- und Felsbau, Kirschbaum-Verlag, Berlin, Vorgang Die Stadt Biberach an der Riß beabsichtigt die Erschließung einer bislang landwirtschaftlich als Grünland und Obstwiese genutzten Fläche zwischen der Alten Schulstraße und dem Heuweg im Biberacher Ortsteil Rißegg. In dem ca. 1 ha großen Neubaugebiet sollen nach derzeitigem Planungsstand voraussichtlich 18 freistehende Einfamilienhäuser errichtet werden. Foto 1: Blick auf das Untersuchungsgebiet Die Firma BauGrund Süd wurde mit Datum vom von der Stadt Biberach beauftragt, die geologische und hydrogeologische Beschaffenheit des Untergrundes zu erkunden und ein geotechnisches Baugrund- und Gründungsgutachten zu erstellen. Die Festlegung des Umfangs der Felderkundungen erfolgte dabei durch das Stadtplanungsamt der Stadt Biberach

4 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg Am wurden südlich des Hauses Alte Schulstraße Nr. 28 sowie im Bereich des geplanten Wendehammers der Erschließungsstraße jeweils eine trockene Rammkernbohrung (BK) mit durchgehender Gewinnung gekernter Bodenproben nach DIN EN ISO bis in eine Tiefe von 5,0 m bzw. 8,0 m unter Geländeoberkante niedergebracht. Die mit den großkalibrigen Bohrungen erkundeten Bodenschichten wurden nach DIN EN ISO , DIN 18196, DIN und DIN ingenieurgeologisch aufgenommen, wobei hinsichtlich ihrer Genese gleiche Schichten zusammengefasst wurden und diese daher von der genormten Farbgebung für Lockergesteine teilweise abweichen. Die Lage der Aufschlusspunkte geht aus der Anlage 1.2 hervor. Die mit den Rammkernbohrungen aufgeschlossenen Bodenprofile sind in einem Baugrundschnitt in der Anlage 2 dargestellt. Die mit den Aufschlussbohrungen zu Tage geförderten Böden zeigt die Fotodokumentation in der Anlage 4. Nach Abschluss der Feldarbeiten wurden die Untersuchungspunkte von Mitarbeitern der Firma BauGrund Süd nach Lage und Höhe eingemessen. Als Höhenfestpunkt wurde ein Kanaldeckel verwendet (= m ü.nn). Die Möglichkeiten zur Beheizung bzw. Kühlung des Studentenwohnheimes mittels Geothermie sind in der Anlage 5 dargelegt. 2 Geologie des Untersuchungsareals 2.1 Geomorphologie des Bauvorhabens Die geplante Erschließungsfläche wird, wie bereits erwähnt, derzeit als Grünfläche und Obstwiese genutzt und ist relativ eben ausgebildet. Die Geländeoberkante befindet sich auf einer Höhe zwischen ca m ü. NN und m ü. NN. Aus geologischer Sicht gehört die Region der risseiszeitlichen Altmoränenlandschaft an. Das Gebiet lag während der Würmeiszeit außerhalb der Vereisung, wodurch die Moränenablagerungen der Rissgletscher durch Schmelzwässer stark abgetragen wurden. Dieses geologische und landschaftliche Grundmuster wird vom Riß-Tal, einem einige Dekameter eingetieften Kastental, beispielhaft aufgezeigt. Im Tal finden sich würmzeitliche Schmelzwasserablagerungen und jüngere, holozäne Flussablagerungen. An den Talrändern werden die würmzeitlichen Sedimente allmählich von Moränenablagerungen der Rissgletscher abgelöst. Aufgrund der innerörtlichen Lage des Baufeldes dürften Auffüllungen die Schichtfolge zur Geländeoberkante hin abschließen. 2.2 Allgemeine Baugrundbeschreibung Anhand der hergestellten Aufschlüsse kann für das Projektgebiet folgende generalisierte Schichtenabfolge zugrunde gelegt werden: Oberboden Verwitterungsdecke Schmelzwasserkies (Rißkies) (rezent) (Holozän) (Pleistozän) Tabelle 1: Schichttiefen in den Aufschlüssen (bis m unter Geländeoberkante) Aufschluss Mutterboden Verwitterungsdecke Rißkies BK 1 0,0 0,3 0,3 3,1 3,1 > 5,0* BK 2 0,0 0,5 0,5 3,9 3,9 > 8,0* * Endteufe - 4 -

5 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg 3 Geotechnisches Baugrundmodell 3.1 Bautechnische Beschreibung der Schichten Durch Interpolation der punktuellen Aufschlüsse wurde unter Berücksichtigung der geologischen Zusammenhänge ein räumliches Baugrundmodell entwickelt. Der Aufbau, die Zusammensetzung sowie die bautechnischen Eigenschaften des Untergrundes werden nachfolgend beschrieben. Das für das Bauvorhaben zugrunde gelegte Baugrundmodell ist dabei zusammenfassend in den Anlagen 2 dargestellt. Oberboden Der im gesamten Untersuchungsgebiet als oberste Schicht (unterhalb der Grasnarbe) anstehende Oberboden wies an den Aufschlussstellen eine Dicke von ca. 0,3 m bzw. 0,5 m auf. Bodenmechanisch handelt es sich um einen braunen, schwach tonigen und schwach feinsandigen, humosen Schluff mit weicher Konsistenz. Der Oberboden ist der Bodenklasse 1 nach DIN zuzuordnen. Die Mutterbodenschicht ist nicht tragfähig und ist daher lediglich für statisch nicht relevante Geländeangleichungen zu verwenden. Verwitterungsdecke Unterhalb des Oberbodens wurden in beiden Rammkernbohrungen gewachsene, braune bis ockerfarbene, insbesondere in den unteren Abschnitten kiesig-sandige, örtlich (schwach) tonige Schluffe angetroffen. Die Lehmböden wiesen in der organoleptischen Ansprache eine überwiegend steife Konsistenz auf. Die Schluffe entsprechen der Bodenklasse 4 nach DIN Bei mindestens steifer Konsistenz sind die Lehmböden als mäßig tragfähig einzustufen. Bei den Schluffen handelt es sich um sehr wasserempfindliche Bodenschichten. Bei Wasserzutritt und gleichzeitiger dynamischer Beanspruchung weichen die Böden schnell und stark auf und verlieren ihre Tragfähigkeit. Schmelzwasserkies (Rißkies) Unterhalb der Lehmböden schlossen sich in beiden Aufschlüssen bis zur jeweiligen Endteufe in 5,0 m bzw. 8,0 m unter GOK braune bis graue, stark sandige, örtlich schwach steinige, z.t. (stark) schluffige (= verlehmte) Kiese an. Nach DIN liegt überwiegend die Bodenklasse 3 und seltener (bei erhöhtem Verlehmungsgrad) die Bodenklasse 4 vor. Gemäß dem Bohrfortschritt weisen die Kies-Sand-Gemische eine mitteldichte Lagerung auf und stellen einen i.d.r. gut tragfähigen Baugrund dar

6 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg 3.2 Bodenkennwerte und Bodenklassifizierung Aus erd- und grundbautechnischer Sicht sind für die im Untersuchungsgebiet aufgeschlossenen Böden folgende Bodenkennwerte zugrunde zu legen: Tabelle 2: Charakteristische Bodenkennwerte (Erfahrungswerte) Schichten Wichte (feucht) γ [kn/m³] Wichte (u. Auftrieb) γ [kn/m³] Reib.-winkel dräniert φ [ 0 ] Kohäsion dräniert c [kn/m²] Steifemodul Es [MN/m²] Mutterboden ,5-0,5-1,0 Verwitterungsdecke , Schmelzwasserkies (Rißkies) , Die im Bauareal durchteuften Böden sind wie folgt zu klassifizieren: Tabelle 3: Erdbautechnische Klassifizierung der Böden Schichten Bodengruppe [DIN 18196] Bodenklasse [DIN 18300] Frostempfindlichkeit [ZTV E-StB 09;Tab.1] Bodenklasse [DIN 18301] Mutterboden - 1 F3 BO 1, BB 2 Verwitterungsdecke UM, UL (SU*) 4 F3 BB 2, BB 3 Schmelzwasserkies (Rißkies) GW, GI, GU, untergeordnet GU* 3 untergeordnet 4 F1, F2 untergeordnet F3 BN1 Zusatzklasse BS1 untergeordnet BN2 4 Georisiken 4.1 Seismische Aktivität Entsprechend der Karte der Erdbebenzonen und geologischen Untergrundklassen für Baden- Württemberg, Regierungspräsidium Freiburg, 2005 befindet sich das Untersuchungsgebiet in der Erdbebenzone 0, in der gemäß des zugrunde gelegten Gefährdungsniveaus rechnerisch die Intensität 6 bis 6,5 zu erwarten ist und die Untergrundklasse S (Gebiete tiefer Beckenstrukturen mit mächtiger Sedimentfüllung). Entsprechend der DIN EN /NA: ist bei einer Gründung die Baugrundklasse C (grobkörnige Lockergesteine in mindestens mitteldichter Lagerung oder feinkörnige Lockergesteine mit mindestens steifer Konsistenz) zugrunde zu legen. 5 Hydrogeologie 5.1 Grundwasserverhältnisse In den aktuellen und bis zu 8,0 m unter GOK reichenden Aufschlüssen wurde am Erkundungstag ( ) kein Zutritt von Grund- oder Schichtenwasser beobachtet

7 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg Das Bohrgut der Kernbohrungen war durchgängig erdfeucht bis feucht. Gemäß den vorliegenden Kartenwerken befindet sich die Grundwasseroberfläche in einer Tiefe von > 10 m unter GOK. 5.2 Geothermische Standortbeurteilung Eine geothermische Standortbeurteilung enthält Anlage 5. Detaillierte Fragen und Planungen hierzu werden vom Büro EEM (ErdEnergie Management), einem Mitglied der BauGrund Süd - Gruppe (Maybachstraße 6, Bad Wurzach) bearbeitet. 5.3 Versickerungsfähigkeit nach ATV DVWK A-138 Die Versickerung von Niederschlagswasser setzt einen durchlässigen Untergrund und einen ausreichenden Abstand zur Grundwasseroberfläche voraus. Der Untergrund muss die anfallenden Sickerwassermengen aufnehmen können. Die Versickerung kann direkt erfolgen, bzw. das Wasser kann über ein ausreichend dimensioniertes Speichervolumen, d. h. durch eine Sickeranlage mit verzögerter Versickerung, in Trockenperioden dem Untergrund zugeführt werden. Gemäß ATV-DVWK Merkblatt A 138 (Januar 2002) sollte der Durchlässigkeitsbeiwert des Bodens, in dem die Versickerung stattfinden soll, zwischen kf = 1,0 x 10-3 m/s und kf = 1,0 x 10-6 m/s liegen. Die Mächtigkeit des Sickerraumes sollte bezogen auf den mittleren höchsten Grundwasserstand 1,0 m nicht unterschreiten, um eine ausreichende Filterstrecke für eingeleitete Niederschlagsabflüsse zu gewährleisten. Im Bohrloch der Rammkernbohrung BK 2 wurden in verschiedenen Tiefenlagen Sickerversuche durchgeführt (siehe Anlage 3). In Tabelle 4 sind die Ergebnisse zusammengefasst. Tabelle 4: Ergebnisse Durchlässigkeitsversuche (Feldversuche) Aufschluss Durchlässigkeit Versuchstiefe k (m u. Gel.) f -Wert Feldversuch (m/s) Bodenart BK 2/12 1,7-2,6 5,9 x 10 6 (Schluff, schwach sandig, fein- bis Verwitterungsdecke mittelkiesig) BK 2/12 4,0 4,7 1,4 x 10 5 (Kies, stark sandig, Rißkies schwach schluffig) Klassifizierung nach DIN schwach durchlässig durchlässig Die relativ hohe Durchlässigkeit der Verwitterungsdecke ist auf den erhöhten Sand- und Kiesanteil in den Lehmböden zurückzuführen. In Abschnitten mit geringem Anteil sandiger bzw. kiesiger Bestandteile ist hingegen von (deutlich) geringen Wasserdurchlässigkeiten auszugehen (kf > 1,0 x 10 6 m/s). Erfahrungsgemäß sind die Lehmböden nur bedingt bzw. nicht zur Einleitung von Niederschlagswasser geeignet. Von einer Versickerung in den Lehmböden wird daher abgeraten. Die Schmelzwasserkiese besitzen hingegen eine insgesamt ausreichende Wasserdurchlässigkeit, wie das Ergebnis des im Hangenden der Kiese durchgeführten Versickerungsversuchs zeigt (siehe Tabelle 4). Allerdings kann auch hier die Durchlässigkeit bei erhöhtem Feinkornanteil, d.h. Verlehmungsgrad, örtlich (deutlich) verringert sein. Unter Berücksichtigung des Ergebnisses der durchgeführten Felderkundungen kann bei der Bemessung von Versickerungsanlagen eine mittlere Wasserdurchlässigkeit der Rißkiese (Bemessungswert) von auf der sicheren Seite liegend k f = 1,0 x 10 5 m/s angesetzt werden

8 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg Die Grundwasseroberfläche befindet sich mehr als 10 m unter GOK, so dass eine ausreichend Mächtigkeit des Sickerraumes gegeben ist. 6 Gründungskonzept und baubegleitende Maßnahmen 6.1 Bauwerke Nach derzeitigem Planungsstand ist im Erschließungsgebiet die Errichtung von 18 Einfamilienhäusern vorgesehen. Die von der Alten Schulstraße abgehende Erschließungsstraße besitzt eine Gesamtlänge von rd. 120 m. Nähere Entwurfspläne zur Erschließung sowie zu der angedachten Bebauung lagen zum Zeitpunkt der Erstellung des vorliegenden Baugrund- und Gründungsgutachten noch nicht vor, so dass im Folgenden allgemein auf die geotechnischen Belange zur Erschließung des Neubaugebietes eingegangen wird. 6.2 Baugrundsituation Wie dem geotechnischen Baugrundschnitt in den Anlagen 2 entnommen werden kann, stehen im Untersuchungsgebiet unterhalb der humosen Oberbodenauflage vermutlich flächendeckend Schluffe mit überwiegend steifer Konsistenz an. In den im nordöstlichen bzw. nördlichen Abschnitt der Erschließungsfläche hergestellten Aufschlüssen reichten die Lehmböden bis in Tiefen von ca. 3,1 m bzw. 3,9 m unter GOK. Es ist davon auszugehend, dass sich die Untergrenze der Schluffe auch in den übrigen Abschnitten in ähnlichen Tiefen befindet. Die Schluffe sind bei mindestens steifer Konsistenz mäßig tragfähig. Unterhalb der Lehme schließen sich gut tragfähige Schmelzwasserkiese an. Der Flurabstand des Grundwassers beträgt mehr als 10 m. 6.3 Gründung Die Gründungssohlen der geplanten Wohnhäuser kommen sowohl bei Errichtung ohne Keller als auch bei Unterkellerung voraussichtlich überall innerhalb gewachsener Lehmböden zu liegen. Vorbehaltlich der einzelnen objektbezogenen Entwurfsplanung können die Wohngebäude bei geringen Lasten auf einer elastisch gebetteten Bodenplatte in der Verwitterungsdecke abgesetzt werden, wobei lokal aufgeweichte Böden abzutragen sind und durch ein Tennvlies unterlegter Bodenersatzkörper aus Kiessand zu ersetzen sind. Die Dicke des Bodenersatzkörpers ist mit rd. 0,8 m zu veranschlagen. Zur Vorbemessung der Bodenplatte kann ein Bettungsmodul in der Größenordnung von k S = 5-10 MN/m³ angenommen werden. Sind höhere Bauwerkslasten punktuell abzutragen, sind diese in die unterlagerten Schmelzwasserkiese (Rißkies) einzuleiten. Bei den Schluffen handelt es sich um sehr wasserempfindliche Böden. Die Aushubsohlen sind unmittelbar nach Freilegen gegen Witterungseinflüsse und mechanische Beanspruchung zu schützen. Auflockerungen und Befahren mit Baugeräten sind zu vermeiden. Das endgültige Planum soll erst kurz vor dem Einbringen der kapillarbrechenden Schicht/Sauberkeitsschicht hergestellt werden. Falls die Gründungssohlen infolge der Aushubarbeiten örtlich aufgelockert werden, sind diese Bereiche nach zu verdichten. Sollten ggf. örtlich aufgeweichte, bindige Zonen in der Gründungssohle angetroffen werden, sind diese gegen geeignete Böden auszutauschen

9 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg 6.4 Baugruben Die zur Errichtung der Wohnhäuser herzustellenden Baugruben können bei ausreichenden Platzverhältnissen grundsätzlich geböscht hergestellt werden. Hierbei darf in den anstehenden Lehmböden eine Böschungsneigung von 60 nicht überschritten werden. Die Böschungen sind mittels Planen vor Niederschlagserosion zu schützen. 6.5 Straßenbaumaßnahmen Nach Abtrag des Mutterbodens werden sich die Erdarbeiten in den flächendeckend anstehenden Schluffen der Verwitterungsdecke abspielen. Die Lehmböden sind der Frostempfindlichkeitsklasse F3 gemäß ZTVE-StB 09, Tabelle 1 (sehr frostempfindlich) zuzuordnen. In Höhe des Erdplanums der Erschließungsstraße stehen somit überall sehr frostempfindliche Böden an. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den gewachsenen Lehmböden um sehr wasser-/ strukturempfindlichen Böden. In niederschlagsreichen Zeiten weichen diese stark auf und sind dann kaum zu bearbeiten. Die ZTVE-StB 09 fordert, dass das 10 % - Mindestquantil für den Verdichtungsgrad bei gemischt- und feinkörnigen Böden im Bereich bis 0,5 m unter Planum D Pr = 97 % betragen muss. Des Weiteren ist nach ZTVE-StB 09 bzw. RStO, Tafel 1, Zeile 1, bei frostempfindlichem Untergrund auf dem Planum ein Verformungsmodul von mindestens E V2 = 45 MN/m² erforderlich. Auf der Frostschutz- bzw. ungebundenen Tragschicht ist ein Verformungsmodul E V2 120 MN/m² nachzuweisen. Auf einem Planum aus den anstehenden Lehmböden wird sich in unverbessertem Zustand der geforderte E V2 -Modul von 45 MN/m² erfahrungsgemäß auch durch Nachverdichten über weite Strecken sowie dauerhaft nicht erreichen lassen. Im vorliegenden Fall dürfte daher entlang der geplanten Straße und Wege voraussichtlich eine Vergrößerung der Dicke der ungebundenen Tragschichten/Frostschutzschichten erforderlich werden (Bodenaustausch). Alternativ ist grundsätzlich auch eine Bodenverbesserung (z.b. durch Kalk-Zement) möglich. Es wird empfohlen, zu Beginn der Erdarbeiten ein Probefeld anzulegen, um so die erforderliche Mächtigkeit der ungebundenen Tragschichten/Frostschutzschichten in Abhängigkeit von dem verwendeten Material (Kiessand, RCL, Schotter) zu ermitteln bzw. den auf dem Planum durch Nachverdichtung erzielbaren Verformungsmodul durch Lastplattendruckversuche zu bestimmen. Die ausreichende Tragfähigkeit der Bodenaustauschschicht ist anhand von dynamischen oder statischen Lastplattendruckversuchen zu überprüfen. 6.7 Kanalbaumaßnahmen Entwurfspläne zum geplanten Kanalbau im Baugebiet lagen dem Unterzeichner zum Zeitpunkt der Erstellung des geotechnischen Gutachtens nicht vor. Vermutlich wird es sich um die üblichen Materialien und Durchmesser handeln. Die Grabentiefen dürften max. ca. 2,5-3,0 m betragen. Gründung Ausgehend von einer Verlegetiefe von ca. 2,5-3,0 m u. GOK wird die Kanalsohle nach den Ergebnissen der Felderkundungen durchweg innerhalb gewachsener Lehmböden zu liegen kommen. Die gewachsenen Bodenschichten sind bei mindestens steifer Konsistenz als Gründungsböden für (Rohr-) Leitungen grundsätzlich gut geeignet. Ggf. örtlich in den Graben-/ Aushubsohlen anstehende, aufgeweichte Böden sind gegen einen geeigneten anzuliefernden Boden auszutauschen

10 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg Die Aushubsohlen sind nach dem Freilegen gegen Witterungseinflüsse und mechanische Beanspruchungen zu schützen. Nach ATV-Merkblatt A 127 sind die in den Grabensohlen und -wänden anstehenden gewachsenen Böden überwiegend der Bodenklasse G3 zuzuordnen. Bodenaushub / Wiederverwendbarkeit Die im Rahmen der Erdarbeiten zur Verlegung der Versorgungsleitungen unterhalb des Oberbodens auszukoffernden Böden setzen sich aus sandig-kiesigen Lehmböden zusammen und sind der Bodenklasse 4 nach DIN zuzuordnen. In unverbessertem Zustand sind die Böden zur Wiederverfüllung der Gräben nicht geeignet. Es wird diesbezüglich auf die einschlägigen Vorschriften, hier besonders auf die ZTVE-StB, auf das Merkblatt für das Verfüllen von Leitungsgräben sowie auf die Vorgaben der Rohrhersteller verwiesen. Verbau Sofern die Platzverhältnisse es zulassen, können die Grabenwandungen grundsätzlich geböscht hergestellt werden. Die maximal zulässige Böschungsneigung beträgt in den anstehenden Böden 60 gegen die Horizontale. Unverbaute, geböschte Grabenwände sind abzudecken und vor Witterungseinflüssen zu schützen. Dort, wo sie senkrecht hergestellt werden sollen/müssen, sind die Wände der Kanalgräben ab Aushubtiefen > 1,25 m zu verbauen. Ein wasserdichter Verbau ist nicht erforderlich. Im anstehenden Baugrund dürften u.e. großflächige Verbauplatten ausreichend sein. Für alle Verbaumaßnahmen gelten die Forderungen der DIN Eine Bemessung des Verbaus auf den aktiven Erddruck ist ausreichend. Verkehrslasten sind gemäß EAB zu berücksichtigen. Wasserhaltung Im Rahmen der Baumaßnahme ist nicht mit dem Auftreten von Grundwasser zu rechnen. In Nasszeiten kann es stellenweise ggf. zu einem leicht erhöhten Andrang von Sicker-/ Schichtenwasser kommen. Das ggf. anfallende Wasser kann - sofern erforderlich - über eine offene Wasserhaltung angeführt werden. 7 Zusammenfassung Die Stadt Biberach beabsichtigt, die im Ortsteil Rißegg zwischen der Alten Schulstraße und dem Heuweg gelegene, ca. 1 ha große, bislang als Grünfläche genutzte Fläche zu erschließen. Gemäß den Anfang Oktober 2012 durchgeführten Baugrunderkundungen stehen im Bebauungsgebiet unterhalb des ca. 0,3-0,5 m dicken Oberbodens bis in eine Tiefe von zwischen ca. 3 m und 4 m unter GOK gewachsene Lehmböden an (Verwitterungsdecke). Darunter folgen sandig-kiesige geprägte Bodenschichten (Schmelzwasserkiese/Rißkiese). Der Grundwasserspiegel befindet sich in einer Tiefe von > 10 m unter GOK. Die bis in eine Tiefe von ca. 3-4 m unter GOK anstehenden Lehmböden sind insgesamt nur gering wasserdurchlässig und daher für eine Einleitung von Niederschlagswasser nur sehr bedingt bzw. nicht geeignet. Die darunter folgende Rißkiese sind hingegen ausreichend wasserdurchlässig und können daher für eine Versickerung genutzt werden. Die Einleitung kann z.b. über Sickerschächte bzw. -schlitze erfolgen, deren Sohle in den Schmelzwasserkiesen liegt. Zur Gründung der geplanten Wohnhäuser sind die in Höhe der Aushubsohlen anstehenden Lehmböden grundsätzlich geeignet. Gleiches gilt für die zu verlegenden Ver- und Entsorgungsleitungen

11 AZ , BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg Entlang der geplanten Erschließungsstraße ist zur Gewährleistung eines ausreichenden Verformungsmoduls voraussichtlich eine Vergrößerung der Dicke der Frostschutzschichten/ungebundenen Tragschichten erforderlich. 8 Hinweise und Empfehlungen Die im Gutachten getroffenen Aussagen beziehen sich auf die oben genannten Untersuchungsstellen. Abweichungen von den gemachten Angaben (Schichttiefen, Bodenzusammensetzung etc.) können innerhalb des Baufeldes grundsätzlich nicht ausgeschlossen werden. Es ist eine sorgfältige Überwachung der Erdarbeiten und eine laufende Überprüfung der angetroffenen Bodenverhältnisse im Vergleich zu den Untersuchungsergebnissen und Folgerungen erforderlich. Es wird deshalb empfohlen, zur Abnahme der Gründungssohlen den Unterzeichner des Gutachtens heranzuziehen. Das vorliegende geotechnische Baugrund- und Gründungsgutachten bezieht sich auf den zum Zeitpunkt der Erstellung des Gutachtens vorliegenden Planungsstand. Nachträgliche Änderungen des Planungsstandes sind mit dem Gutachter abzustimmen. Dipl.-Geol. Stefan August Alois Jäger Geschäftsführer

12 Projekt: BG Alte Schulstraße in Biberach-Rißegg Lageplan M 1: AZ Anlage 1.1 ATKIS, DTK25-V, DGM50 M745; (C)opyright BKG 2006

13 Rammkernbohrung Baugrundschnitt BK 1 BK 2 Anlage 1.2

14 Absinkversuch in eingerammten Stahlrohren nach MAAG Projekt: BG Alte Schulstraße in Biberach-Rißegg Versuch: SV1 (Verwitterungsdecke) Versuchsdatum: AZ: 12/09/019 Anlage: 3.1 h1 = Wasserstand im Rohr bei Versuchbeginn (über Boden) = 2,800 h2 = Wasserstand im Rohr bei Versuchsende (über Boden) 2,590 h = h1 - h2 (in m) hm = gemittelter Wasserstand (in m) hm = h1 - dh/2 t = Versuchszeit (in s) 2r = Rohrdurchmesser (in m) = 0,160 Versuchsauswertung: Zeit (s) t (s) Höhe (m) h (m) hm (m) kf (m/s) 0 2,800 60,00 0,080 2,760 9,66E , ,00 0,120 2,740 7,30E , ,00 0,160 2,720 3,92E , ,00 0,210 2,695 2,60E ,590 Mittelwert: 5,87E-06

15 Absinkversuch in eingerammten Stahlrohren nach MAAG Projekt: BG Alte Schulstraße in Biberach-Rißegg Versuch: SV2 (Rißkies) Versuchsdatum: AZ: 12/09/019 Anlage: 3.2 h1 = Wasserstand im Rohr bei Versuchbeginn (über Boden) = 5,400 h2 = Wasserstand im Rohr bei Versuchsende (über Boden) 3,390 h = h1 - h2 (in m) hm = gemittelter Wasserstand (in m) hm = h1 - dh/2 t = Versuchszeit (in s) 2r = Rohrdurchmesser (in m) = 0,160 Versuchsauswertung: Zeit (s) t (s) Höhe (m) h (m) hm (m) kf (m/s) 0 5,400 30,00 0,180 5,310 2,26E ,220 60,00 0,450 5,175 2,90E , ,00 0,410 5,195 1,32E , ,00 0,540 5,130 1,17E , ,00 0,680 5,060 1,12E , ,00 0,790 5,005 1,05E , ,00 0,920 4,940 1,03E , ,00 1,020 4,890 9,93E , ,00 1,110 4,845 9,55E , ,00 1,200 4,800 9,26E , ,00 1,280 4,760 8,96E , ,00 1,660 4,570 8,07E , ,00 2,010 4,395 7,62E-06 3,390 Mittelwert: 1,42E-05

16 BK 1/12: 0 bis 5 m u. GOK BauGrund Süd, Monnetstraße 5, Würselen BG Alte Schulstraße Biberach-Rißegg, Anlage 4 AZ Seite 1/2 Gesellschaft für Geothermie mbh Niederlassung Würselen BauGrund Süd Gesellschaft für Geothermie mbh Monnetstraße Würselen Tel.: + 49 (0) Fax: + 49 (0) [email protected] Gerichtsstand: Ravensburg HRB Steuer-Nr /19189 Geschäftsführer: Alois Jäger, Manfred Bücherl UST-Ident-Nr. DE

17 BK 2/12: 0 bis 8 m u. GOK BG Alte Schulstraße Biberach-Rißegg, Anlage 4 AZ Seite 2/2

18 Geotechnischer Baugrundschnitt M.d.L = unmaßstäblich, M.d.H. = 1:50 Gesellschaft für Bohr- und Geotechnik mbh Maybachstraße Bad Wurzach BG Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg AZ: Anlage Nr mnn BK 2/ BK 1/ Mu Mu Mutterboden,Schluff braun, weich, feucht, schwach tonig, schwach feinsandig, humos, durchwurzelt, Bkl Mutterboden, Schluff braun, weich bis steif, feucht, schwach kiesig, schwach sandig, durchwurzelt, Bkl Verwitterungsdecke, Schluff braun, steif, feucht, kiesig, schwach sandig, Bkl Verwitterungsdecke, Schluff ockebraun,weich bis steif, feucht, kiesig, sandig. schwach tonig, Bkl Verwitterungsdecke, Schluff braungrau, steif, feucht, stark kiesig, stark sandig, Bkl Schmelzwasserkies, Fein- bis Mittelkies braungrau, locker bis mitteldicht, schwach feucht, stark sandig, schwach schluffig, Bkl Schmelzwasserkies, Fein- bis Grobkies graubraun, mitteldicht, feucht, stark sandig, steinig, Bkl.3, Schmelzwasserkies, Fein- bi Grobkies graubeige, mitteldicht, feucht, stark schluffig, schwach sandig bis sandig, vereinz. steinig, Bkl OU OU UL UL/GU* UL/GU*/SU* GU GW/SW/X GU* Oberboden Verwitterungsdecke Riß-Kies Mu Mu Mutterboden, Schluff braun, weich, schwach feucht bis feucht, schwach tonig, schwach feinsandig, durchwurzelt, Bkl Mutterboden, Schluff hellbraun bis ocker, weich, feucht, schwach feinsandig, schwach tonig, Bkl Verwitterungsdecke, Schluff hellbraun, steif, feucht, schwach feinsandig, schwach tonig, Bkl Verwitterungsdecke, Schluff hellbraun, steif, schwach feucht, schwach feinsandig, vereinz. kiesig, Bkl Verwitterungsdecke, Schluff ockebraun, weich bis steif, schwach feucht bis feucht, schwach sandig, fein bis mittelkiesig, Bkl Verwitterungsdecke, Schluff braun, weich, feucht, sandig, kiesig, einzelne Steine, Bkl Schmelzwasserkies, Fein- bis Grobkies graubraun, mittelddicht, feucht bis stark feucht, stark schluffig, sandig, Bkl Schmelzwasserkies, Fein- bis Grobkies graubraun, mitteldicht, schwach feucht, stark sandig, schwach schluffig, einz. Steine, Bkl.3, kein Grund-/Schichtwasser angebohrt OU OU UL UL UL UL GU* GW/GU Schmelzwasserkies, Fein- bis Grobkies graubraun, mitteldicht, feucht, stark sandig, steinig, Bkl.3, Schmelzwasserkies, Fein- bis Mittelkies braungrau.mitteldicht, feucht, schluffig, sandig, Bkl Schmelzwasserkies, Fein- bis Grobkies braungrau, mitteldicht, schwach feucht, stark sandig, steinig, Bkl Kein Grund-/Schichtwassser angetroffen GW/SW GU GW/SW Legende Mu Mutterboden Schmelzwasserkies Verwitterungsdecke Anm.: Der Gelände- und Schichtenverlauf zwischen den Aufschlüssen ist interpoliert. Die Aufschlusspunkte und deren Schichtenabfolge stellen punktuelle Untersuchungen dar.

19 Anlage 5 Geothermische Standortbeurteilung zum Bauvorhaben Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach-Rißegg Auftraggeber: Stadtverwaltung Biberach Stadtplanungsamt Museumstraße Biberach a. d. Riß Sachbearbeiter: Dipl.- Geol. Marc Gruler

20 Inhaltsverzeichnis 1 Veranlassung 2 Einführung in die oberflächennahe Geothermie 2.1 Kurzbeschreibung Erdwärmesonden 2.2 Kurzbeschreibung thermische Brunnenanlage 3 Geologie, Hydrogeologie und geothermisches Potential 3.1 Geologischer Schichtenaufbau 3.2 Hydrogeologische Verhältnisse 3.3 Geothermisches Potential 4 Beurteilung der Wärmequellensysteme 4.1 Thermische Brunnenanlage 4.2 Erdwärmesonden 5 Zusammenfassung 6 Die wesentlichen Vorteile von Erdwärme auf einen Blick 7 Literatur

21 1 Veranlassung Im Zuge der Baugrunduntersuchung für die Erschließung eines Neubaugebietes zwischen Alter Schulstraße und Heuweg im Biberacher Ortsrteil Rißegg mit voraussichtlich 18 freistehenden Einfamilienhäusern wird der Standort hinsichtlich oberflächennaher geothermischer Nutzung überprüft. 2 Einführung in die oberflächennahe Geothermie Geothermie ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der festen Oberfläche der Erde. Die oberflächennahe Geothermie nutzt den Untergrund bis zu einer Tiefe von ca. 400 m und Temperaturen bis 25 C für das Beheizen und Kühlen von Gebäuden. Hierzu wird die Wärme aus dem Erdreich und oberflächennahen Gestein oder aus dem Grundwasser gewonnen. Die Wärme wird an der Oberfläche an die Wärmepumpe abgegeben und durch sie auf das zum Heizen und zur Warmwasserbereitung notwendige Temperaturniveau gebracht. Dabei spendiert der Untergrund bis zu 80% der erforderlichen Energie. Durch Einsatz dieser Wärme und lediglich rund 20% Antriebsenergie beheizt die Wärmepumpe das Gebäude. Der Untergrund kann aber auch direkt oder indirekt als Quelle für Klimakälte genutzt werden. 2.1 Kurzbeschreibung Erdwärmesonden Die Erschließung von Erdwärme im Boden, Sedimenten und festen Gesteinen erfolgt über Erdwärmesonden. Erdwärmesonden gehören zu den geschlossenen Systemen und werden in vertikale Bohrungen mit einer Tiefe von wenigen Metern bis über 200 Metern installiert. Im Sondenkreislauf wird eine Wärmeträgerflüssigkeit durch den Boden geleitet, um die darin gespeicherte Wärme im Heizbetrieb aufzunehmen bzw. im Kühlbetrieb abzugeben. Ausgehend von einer Jahresmitteltemperatur von 8,5 C in Deutschland und einem geothermischen Gradienten von 3 C/100 m liegt die Untergrundtemperatur beispielsweise in etwa 100 m Tiefe bei etwa C. 2.2 Kurzbeschreibung thermische Brunnenanlage Bei einer thermischen Brunnenanlage wird Grundwasser über einen Entnahmebrunnen gefördert und der Wärmepumpe zugeführt, die dem Grundwasser die Wärme entzieht. Das abgekühlte Wasser wird danach über einen Schluckbrunnen in den Untergrund zurückgeleitet. Aufgrund der in Deutschland ganzjährig konstanten Grundwassertemperaturen von 8 11 C kann Grundwasser, in Abhängigkeit von den hydrogeologischen Voraussetzungen vor Ort, eine energetisch effiziente Wärmequelle darstellen. Die Brunnensysteme zählen zu den offenen Systemen und eignen sich optimal zu direkten oder indirekten Kühlung.

22 3 Geologie, Hydrogeologie und geothermische Standortbedingungen Die oberflächennahe geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse wurden im Zuge der Baugrunderkundung mittels Rammkernbohrungen und Rammsondierungen bis in eine Tiefe von maximal 8,0 m unter GOK erkundet. Die geologische Gliederung der erkundeten Böden ist im geotechnischen Gutachten vom [1] detailliert beschrieben. 3.1 Geologischer Schichtenaufbau Unterhalb einer ca. 3-4 m mächtigen Verwitterungsdecke wurden im Untergrund rißeiszeitliche Moränensedimente (z. T. stark verlehmte Kiese) erkundet. Im Liegenden der Moränensedimente lagern Molassemergel, die in den Aufschlüssen nicht erkundet wurden. Anhand von Bohrprofilen, die durch die Fa. BauGrund Süd ausgeführten Erdsondenbohrungen in Rißegg setzen sich die Moränenablagerungen bis in Tiefen von > 95 m u GOK fort. 3.2 Hydrogeologische Verhältnisse Während der Aufschlussarbeiten wurde kein Grundwasser angetroffen. Nach Referenzbohrungen ist mit einem Wasseranschnitt erst in Bohrtiefen von ca m zu rechnen. 3.3 Geothermisches Potential Die Wärmeleitfähigkeit der Lithologie ist ein wesentlicher Kennwert zur Auslegung von Erdwärmesonden. Die Wärmeleitfähigkeit der zu erwartenden Formationen variiert gemäß VDI Richtlinien 4640 [2] zwischen 0,4 bis 2,6 W/m*K (Tabelle 1). Tabelle 1: Effektive Wärmeleitfähigkeit nach VDI 4640 Blatt 1. Tiefe u. GOK [m] Schicht Wärmeleitfähigkeit nach VDI 4640 Blatt 1 [W/m*K] 0 100* Glaziale Böden 0,4-2,4 * gemäß Referenzbohrungen 4 Beurteilung der Wärmequellensysteme 4.1 Thermische Brunnenanlage Für den Betrieb einer thermischen Brunnenanlage muss, wie im Abschnitt 2.2 erläutert, ausreichend Grundwasser zur Verfügung stehen. Mit den Aufschlussergebnissen, die bis in eine Tiefe von 8,0 m reichen, wurde kein flächig anstehender Aquifer erkundet. Ein Grundwasservorkommen steht erst in deutlich größerer Tiefe an. Aus diesem Grund ist aus hiesiger Sicht die Errichtung einer Brunnenanlage am geplanten Standort nicht möglich sein. 4.2 Erdwärmesonden Das Bauvorhaben befindet sich außerhalb von Wasser- oder Quellschutzgebieten, was den Betrieb von Erdwärmesonden voraussetzt. Für den Bau ist lediglich eine flurstückgenaue Überprüfung des Sachverhaltes bei der zuständigen Behörde notwendig. Laut dem Informationssystem Oberflächennahe Geothermie in Baden - Württemberg (ISONG) besteht eine Bohrtiefenbegrenzung auf 101 m zur langfristigen Sicherung der Trinkwasserversorgung. Am geplanten Standort bestehen somit günstige Rahmenbedingungen für die Errichtung einer Erdwärmesondenanlage.

23 Die Firma BauGrund Süd hat im Biberacher Ortsteil Rißegg bereits zehn Erdwärmesondenanlagen realisieren können. Diese erreichen Bohrtiefen bis zu 95 m u GOK. Bohrtechnische Schwierigkeiten traten bei der Errichtung nicht auf. 5 Zusammenfassung Da die Errichtung einer thermischen Brunnenanlage am geplanten Standort aller Voraussicht nicht realisierbar ist, empfehlen wir zur Nutzung der Geothermie Erdwärmesondenanlagen. Die geologischen und rahmenrechtlichen Bedingungen sind für den Bau einer solchen Anlage gut geeignet. Eine detaillierte Auslegung und Wirtschaftlichkeitsberechnung der Erdsondenanlage kann ggf. in enger Abstimmung mit der HLS-Planung bereits im Vorfeld erfolgen. Ein wichtiger Aspekt für die Wirtschaftlichkeit einer geothermischen Anlage ist immer die richtige Auslegung und die Nutzung der Anlage zum Heizen und insbesondere zum Kühlen des geplanten Objektes. Die Verbrauchskosten für die Kühlung sind grundsätzlich näher zu betrachten, als die Kosten, die zum Beheizen des Gebäudes anfallen. Durch den Einsatz oberflächennaher Geothermie sind Einsparungen von über 50% des Primärenergiebedarfs möglich. Desgleichen werden die Anforderungen der gültigen EnEV (Energieeinsparverordnung) vollumfänglich erfüllt. Wir beraten Sie gerne unverbindlich oder zeigen Ihnen an Hand von Referenzen gerne auch bereits erstellte Objekte in Ihrer Umgebung.

24 6 Die wesentlichen Vorteile von Erwärme auf einen Blick Mit einer eigenen Energiequelle auf dem Grundstück steigern Sie den Wert Ihrer Immobilie Mit Erdwärme sind Sie unabhängig von steigenden Öl- und Gaspreisen und reduzieren Ihren Verbrauchskosten um rund 50%. Erdwärme ist das wirtschaftlichste Heizsystem - Heute und in der Zukunft. Keine Solarthermie erforderlich zur Brauchwassererwärmung. Erdwärme ist eine wartungsarme Technik, platzsparend, leise, kein Schornstein, keine Lagerung. Durch die Nutzung von Regenerativer Energiequellen leistet Erdwärme einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Im Vergleich zur Gasheizung fallen 38%, im Vergleich zur Ölheizung sogar 57% weniger CO 2 -Emissionen an. Zudem arbeitet das Gerät vor Ort zu 100% emissionsfrei. Mit Erdwärme unterschreiten Sie die zulässigen Werte für den Primärenergiebedarf laut Energieeinsparverordnung EnEV bei weitem, während sie von anderen Systemen gerade noch erfüllt bzw. sogar überschritten werden. Keine zusätzlichen Maßnahmen zur Erfüllung der EnEV erforderlich, wie z.b. bei Pellets mit Solarkollektoren. Erdwärme können Sie vielseitig einsetzen: Heizen, Kühlen, Warmwasser und Lüftung. Foto oben: Erdwärmesondenbohrung der Firma BauGrund Süd. Foto links: Seilbagger für Brunnenbohrungen der Firma BauGrund Süd

25 7 Literatur [1] BauGrund Süd, Gesellschaft für Bohr- und Geotechnik mbh, Geotechnisches Gutachten zum Baugebiet Alte Schulstraße - Heuweg in Biberach - Rißegg [2] VDI Richtlinien 4640, Blatt 1, Verein Deutscher Ingenieure, Auflage [3] Internet-Seite des Landesamtes für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (LGRB) Freiburg. Informationssystem oberflächennahe Geothermie in Baden Württemberg (ISONG). [4] BauGrund Süd - DC-GIS Datenbank Bei Fragen steht Ihnen gerne Herr Alois Jäger (Tel / oder [email protected]) zur Verfügung. Alois Jäger Geschäftsführer