Sicherungsmaßnahmen beim Einsatz von Böden mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen FGSV-Merkblatt M TS E

Transkript

1 Sicherungsmaßnahmen beim Einsatz von Böden mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen FGSV-Merkblatt M TS E

2 Anwendungsbereich Tiefbau DWA M 178 & RiStWag & M TS E

3 Anwendungsbereich Tiefbau RiStWag & M TS E

4 Worin unterscheiden sich? M TS E RiStWag GW

5 Anwendungsbereich Tiefbau M TS E

6 R2 bezeichnet Regelwerke der 2. Kategorie der FGSV: R2-Veröffentlichungen umfassen Merkblätter und Empfehlungen. Sie sind stets innerhalb der FGSV abgestimmt. Die FGSV empfiehlt ihre Anwendung als Stand der Technik.

7 Das Merkblatt regelt den besonderen Handlungsbedarf für die Auswahl von technischen Sicherungsmaßnahmen, die beim Einbau von Böden und Baustoffen (Ersatzbaustoffen) mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen / Merkmalen erforderlich werden.

8 Eine zukünftig bundeseinheitlich anzuwendende Ersatzbaustoffverordnung wird ausdrücklich auf die Bauweisen A bis D, ggf. auch E, Bezug nehmen. Eine wasserrechtliche Erlaubnis im Einzelfall ist danach nicht mehr erforderlich.

9 Technische Sicherungsmaßnahmen Zweck: Einbau von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen, z. B. BM-3, RC-3, SWS-3, HMVA-2 (Z2-Material) Reduzierter Eintrag von Niederschlagswasser Vermeidung einer Auslaugung dieser Böden und Baustoffe Wasseraufnahme/-bindung des einzukapselnden Materials beachten findet eine Elution dieser Böden und Baustoffe überhaupt statt? Welche Qualität der Abdichtung ist unter Berücksichtigung der Anforderungen an Deponieabdichtungssysteme für DK I bis III zu erreichen? Aufzeigen von Möglichkeiten zur Auswahl von technischen Sicherungsmaßnahmen Entwicklung von unterschiedlichen Bauweisen keine Regelbauweise mit Gleichwertigkeitsbetrachtungen

10 Wesentliche mitgeltende Regelwerke ZTV E-StB 09: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau - Enthält übergeordnete Regelungen für Erdarbeiten TL BuB E-StB 09: Technische Lieferbedingungen für Böden und Baustoffe, Rezyklierte und industriell aufbereitete Gesteinskörnungen (früher RC-Baustoffe und industrielle Nebenprodukte) Ersatzbaustoffe, einschl. Böden mit/ohne Fremdbestandteilen - Die TL BuB E-StB gilt für die Lieferung von Böden und Baustoffen, die zur Herstellung von Erdbauwerken nach ZTV E-StB 09 eingesetzt werden VOB Teil C Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen DIN Bauarbeiten aller Art DIN Erdarbeiten

11 TL BuB E-StB 09 Die TL BuB E-StB gilt für die Lieferung von Böden und Baustoffen, die zur Herstellung von Erdbauwerken nach ZTV E-StB 09 eingesetzt werden Hier wird auch eine Abgrenzung zwischen Boden, Boden mit Fremdbestandteilen und rezyklierten Baustoffen über den jeweiligen Anteil an Fremdbestandteilen getroffen

12 Zuordnungswerte für den eingeschränkten Einbau in technischen Bauwerken Feststoffgehalte im Bodenmaterial

13 Zuordnungswerte für den eingeschränkten Einbau in technischen Bauwerken Eluatkonzentrationen im Bodenmaterial

14 Einbauklassen mit den zugehörigen Zuordnungswerten

15 Statistisch erfasste Mengen von Bau- und Abbruchabfällen ,7 Mio. t (100 %) Baustellenabfälle * 1,9 Mio. t (0,9%) Straßenaufbruch 19,7 Mio. t (9,8%) Baustoffe auf Gipsbasis ** 0,3 Mio. t (0,2%) Bauschutt 50,5 Mio. t (25,2%) Bodenaushub 128,3 Mio. t (63,9%) Quelle: Statistisches Bundesamt, Bonn * ohne EAK-Schlüssel ** EAK-Schlüssel

16 Verwertung und Beseitigung mineralischer Bauabfälle ,4 Mio. t Deponie 6,2 Mio. t (8,6%) Verwertung 16,6 Mio. t (22,9%) Bau- und Abbruchabfälle Recycling 49,6 Mio. t (68,5%) Entnommen aus FISCHER Baustoffrecycling Stellungnahme zum Arbeitsentwurf der Bundensverwertungsverordnung, Baustoff-Recycling Bayern Forum Fürstenfeldbruck 2007

17 RC-Baustoff-Verwendung 2004 Gesamt 49,6 Mio. t für Sonstige Zwecke 2,0 Mio. t (4,0%) Betonzuschlag 2,4 Mio. t (4,9%) Erdbau 12,3 Mio. t (24,8%) Mineralische Bauabfälle Straßenbau 32,9 Mio. t (66,3%) Entnommen aus FISCHER Baustoffrecycling Stellungnahme zum Arbeitsentwurf der Bundensverwertungsverordnung, Baustoff-Recycling Bayern Forum Fürstenfeldbruck 2007 Quelle: BRD, Duisburg, Statistisches Bundesamt, Bonn

18 Die Böden und Baustoffe müssen einer Überwachung der umweltrelevanten Parameter gemäß den TL BuB E-StB unterliegen. Es können innerhalb einer Baumaßnahme verschiedene Böden und Baustoffe mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen eingesetzt werden. Ein Vermischen von Böden und Baustoffen zur Erzielung einer Einhaltung eines für die Verwertung noch zulässigen Grades an umweltrelevanten Inhaltsstoffen in nicht erlaubt. Das Merkblatt behandelt nicht die Verwertung von Ausbaustoffen mit teer-/ pech-typischen Bestandteilen. Es ist ein ausreichender Abstand der eingebauten Böden und Baustoffe mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen zum höchsten Grundwasserstand (HGW) sicherzustellen

19 3.1 Technische Sicherungsmaßnahmen Technische Sicherungsmaßnahmen im Sinne dieses Merkblattes sind bautechnische und/oder konstruktive Maßnahmen, die geeignet sind, den Schutz von Boden, Grundwasser und Oberflächengewässer beim Einsatz von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen sicherzustellen.

20 3.2 Abdichtungssysteme Die Abdichtungssysteme bestehen aus Dichtungselementen wie z. B.: - mineralische Abdichtung - geosynthetische Tondichtungsbahn (GTD) - Kunststoffdichtungsbahn (KDB) - wasserabweisende Anspritzung und den gegebenenfalls erforderlichen Sicker-, Bewehrungs-, Schutz-, Stütz-, Trenn- und Filterschichten.

21 Wasserhaushalt eines Erddamms mit technischen Sicherungsmaßnahmen

22 M TS E Hauptanwendungen Schutzwälle (siehe Merkblatt M TS E) Verkehrsdämme (im folgenden an Bauweisen A/B/C/E vorgestellt) Bauweisen: A B C D E F Witterungsempfindliche Dichtungen ohne Sickerschichten/Dränage Witterungsempfindliche Dichtungen mit Sickerschichten/Dränage Witterungsunempfindliche Dichtungen Oberflächennahe Abdichtungen Schwach durchlässige Z2-Körper Kernbauweise (Variante 1 und 2) Wasserabweisende Anspritzung Eine Witterungsempfindlichkeit ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Wassergehalt eines Dichtungselements einen wesentlichen Einfluss auf die Dichtungswirksamkeit hat.

23 M TS E Dammbauweise A Witterungsempfindliches Dichtungselement, z. B. GTD A B Witterungsempfindliches Dichtungselement, z.b. GTD Dammbaustoff Δk m/s KDB- oder GTD-Streifen Boden / Baustoff mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen Dränmatte Sickerschicht Mulde Ableitung Dammbaustoff Δk m/s A: Damm mit witterungsempfindlichen Dichtungselementen ohne Sickerschicht

24 M TS E Dammbauweise A und B Witterungsempfindliches Dichtungselement, z. B. GTD A B Witterungsempfindliches Dichtungselement, z. B. GTD Dammbaustoff Δk m/s KDB- oder GTD-Streifen Boden / Baustoff mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen Dränmatte Sickerschicht Mulde Ableitung Dammbaustoff Δk m/s A: Damm mit witterungsempfindlichen Dichtungselementen ohne Sickerschicht B: Damm mit witterungsempfindlichen Dichtungselementen und Sickerschicht

25 Wesentliche Anforderungen an Bauweise A 1. Überdeckung der Dichtung 1,5 m 2. K Boden 10 3 m/s, bzw. Faktor 1000 durchlässiger als Dichtung 3. Durchlässigkeitswert k m/s für min. Dichtungsschichten 0,5 m Aus der Durchlässigkeitsanforderung bei einer Dickenforderung von 0,5 m Dicke ergibt sich eine Permittivität von: ψ = k/d m/s : 0,5 m = ψ = s -1 Daraus folgt für Bentonitmatten ein Anforderungswert k unter der Annahme einer üblichen Schichtdicke von 1 cm von: k m/s unter Berücksichtigung von A5=4 k 2, m/s

26 Mögliche geosynthetische Dichtungsschichten für Bauweise A 1. Bentofix Coated

27 Mögliche geosynthetische Dichtungsschichten für Bauweise A 1. Bentofix Coated 2. Carbofol s / s

28 Mögliche geosynthetische Dichtungsschichten für Bauweise A 1. Bentofix Coated 2. Carbofol s / s 3. Carbofol mf / mf

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31 Wesentliche Anforderungen an Bauweise B 1. Überdeckung der Dichtung 1,5 m 2. K Boden 10 3 m/s, bzw. Faktor 1000 durchlässiger als Dichtung 3. Durchlässigkeitswert k m/s für min. Dichtungsschichten 0,5 m 4. Anordnung einer Sickerschicht über dem Dichtungselement Aus der Durchlässigkeitsanforderung bei einer Dickenforderung von 0,5 m Dicke ergibt sich eine Permittivität von: ψ = k/d m/s : 0,5 m = ψ = s -1 Daraus folgt für Bentonitmatten ein Anforderungswert k unter der Annahme einer üblichen Schichtdicke von 1 cm von: k m/s unter Berücksichtigung von A5=4 k 2, m/s

32 Mögliche geosynthetische Dichtungsschichten für Bauweise B 1. Bentofix Coated 2. Carbofol s / s 3. Carbofol mf / mf 4. Bentofix

33 Zusätzlich erforderlich für Bauweise B ist eine Sickerschicht, z. B. eine geosynthetische Dränschicht Secudrain

34 Je nach Standsicherheitsbedingung ist zusätzlich für Bauweise A und B ein geosynthetisches Bewehrungsprodukt erforderlich Secugrid

35 Sicherungsmaßnahmen beim Einsatz von Böden mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen FGSV-Merkblatt M TS E 2012 NAUE GmbH & Co. KG HENNING EHRENBERG VSVI Detmold,

36 Geogitter (Secugrid 120/40 R6 nach statischem Nachweis) Schutzvlies 300g/m² (Secutex R404) Dränschicht (Secudrän R201 WD601 R201) Planum KDB 2,0 mm (Carbofol mf/mf DIBt)

37 M TS E Dammbauweise C KDB C KDB Dammbaustoff Boden / Baustoff mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen Mulde Ableitung C: Damm mit witterungsunempfindlichen Dichtungselementen Dammbaustoff

38 Wesentliche Anforderungen an Bauweise C 1. Überdeckung projektbezogen festlegbar, 0,1 m 1,5 m, abhängig von der vorgesehenen Bepflanzung/Begrünung 2. Kunststoffdichtungsbahn mit einer Dicke 2,0 mm alternativ Bentofix Coated, Coatingschicht nach oben, Überdeckung 0,8 m Sickerschichten (geosynthetische Dränschichten), Geogitter als Bewehrungsgelemente in der Böschung oder auch Erosionsschutz (geosynthetische Erosionsschutzmatten) sind je nach Standsicherheit und Überbauung zu berücksichtigen. Für Kunststoffdichtungsbahnen sind ggf. Schutzschichten (geosynthetische Schutzlagen) vorzusehen.

39 M TS E Dammbauweise E Variante 1 min. Sickerschicht oder Dränmatte E Variante 1 Hochbord zur Fassung des Straßenoberflächenwassers min. Sickerschicht oder Dränmatte Dammbaustoff Boden / Baustoff mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen k m/s Mulde Ableitung E1: Damm mit schwach durchlässigem Baukörper, Hochbord und Sickerschicht Dammbaustoff

40 M TS E Dammbauweise E Variante 2 min. Sickerschicht oder Dränmatte E Variante 2 min. Sickerschicht oder Dränmatte Dammbaustoff Boden / Baustoff mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen k m/s Mulde Ableitung Fassen, Ableiten, ggf. Behandeln KDB Kontrolldränmatte E2: Damm mit schwach durchlässigem Baukörper, Dichtung der Dammaufstandsfläche und Einsatz einer Kontrolldränage Dammbaustoff Dichtungskeil

41 Wesentliche Anforderungen an Bauweise E 1 und 2 E1 1. Hochbord zur Fassung des Straßenoberflächenwassers 2. Einsatz einer min. oder geosynthetischen Dränage in der Böschung E2 1. Einsatz einer min. oder geosynthetischen Dränage in der Böschung 2. Einsatz einer geosynthetischen Kontrolldränage an der Dammaufstandsfläche mit darunter angeordneter 3. Kunststoffdichtungsbahn mit einer Dicke 2,0 mm

42 NAUE Lösungen für die Dichtungsschichten der verschiedenen Bauweisen NAUE Systemlösung Anforderung nach Regelwerk GTD KDB Abdeckboden Ψ [1/s] d [mm] Entsprechende Bauweise nach M TS E KDB mit Oberboden 2,0 0,1 C GTD mit Austrocknungsschutz, Bentofix X2 NSP ,8 C d [m] k f [m/s] Anmerkung Überdeckung nach Anforderung an die Begrünung und Standsicherheit d = 0,8 zur Einhaltung des Wurzelschutzes GTD mit Austrocknungsschutz durch Überdeckung, Bentofix NSP , ,5 B mit Dränmatte/ Sickerschicht GTD mit Austrocknungsschutz durch Überdeckung, Bentofix X2 NSP , ,5 k A ohne Sickerschicht Schwach durchlässiger Boden auf Sohldichtung ,8 2,00 0,1 E mit Dränmatte

43 Fazit 1/3 Das Merkblatt M TS E der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen liegt nach Abstimmung mit BMU seit Anfang 2009 vor Die Ersatzbaustoffverordnung wird auf die Bauweisen A D Bezug nehmen sonstige Bauweisen erfordern Genehmigung im Einzelfall Es ergibt sich eine Bewertung der Wirksamkeit der unterschiedlichen Bauweisen für technische Sicherungsmaßnahmen Eine Übertragung auf Eisenbahndämme ist möglich, wenn eine nahezu undurchlässige Schicht entsprechend der als dicht angenommenen Straßenfahrbahn vorgesehen wird, z. B. sehr schwach durchlässige Planumsschutzschicht (PSS) hier ist jedoch eine Anpassung der Korngemische erforderlich

44 Fazit 2/3 Neben Anforderungen an die Dichtungsfunktion der Dichtungselemente rückt das Merkblatt M TS E weitere Kriterien, u. a. die Standsicherheit der Konstruktion und deren Gewährleistung durch Bewehrungselemente sowie den Schutz vor Austrocknung und Durchwurzelung von witterungsempfindlichen Dichtungselementen, in den Fokus der Betrachtung. Die Überdeckung ist projektbezogen festlegbar, 0,1 m 1,5 m, abhängig von der vorgesehenen Bepflanzung/Begrünung und Bauweise. Die Bemessung der Bewehrung aus Geokunststoffen erfolgt nach EBGEO (2010).

45 Fazit 3/3 Das Merkblatt M TS E ermöglicht vielfältige Einsatzmöglichkeiten für Geokunststoffe: Geosynthetische Tondichtungsbahnen Kunststoffdichtungsbahnen Geosynthetische Dränschichten Geogitter Erosionsschutzmatten Geosynthetische Schutzlagen

46 Literatur: DGGT (2010): Empfehlungen für Bewehrungen aus Geokunststoffen (EBGEO) DGGT (2002): Empfehlungen zur Anwendung geosynthetischer Tondichtungsbahnen (EAG- GTD) FGSV (2009): Merkblatt über Bauweisen für Technische Sicherungsmaßnahmen beim Einsatz von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen im Erdbau (M TS E) Heyer, D. und Birle, E. (2010): Technische Sicherungsmaßnahmen beim Einsatz von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen im Erdbau, Zeitschrift Geotechnik 33, Nr. 3, 2010, S Heyer, D. und Birle, E. (2011): Einsatz von Geokunststoffen bei technischen Sicherungsmaßnahmen zum Boden- und Grundwasserschutz bei Infrastrukturbaumaßnahmen, 7. Geokunststoff-Kolloquium, NAUE Mitteilungen der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) 20: Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Reststoffen/Abfällen Technische Regel, Stand: 6. November 2003 Vogt, N. und Heyer, D. (2011): Gutachterliche Stellungnahme zur Eignung von Geosynthetischen Tondichtungsbahnen für Bauweisen von Technischen Sicherungsmaßnahmen im Erdbau ZTV E-StB 09: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau, Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Erdund Grundbau, Ausgabe 2009

47 Vielen Dank für Ihr Interesse.