Dieser Artikel wurde uns freundlicherweise von der folgenden Fachzeitschrift zur Verfügung gestellt. Die zur Verfügung gestellten Unterlagen, sind von SANTEC® auf ihre Verwendbarkeit im Internet geprüft, überarbeitet und optimiert worden.
Für den Inhalt der Seiten sowie die Korrektheit und Inhalte der Hyperlinks, ist ausschliesslich die Fachzeitschrift selbst verantwortlich.
Logo Zeitschrift UmweltBau

Bodenkontamination unter einer Industriehalle

in-situ Sanierung mittels Horizontalbohrtechnik

Von Oliver Knopf, Haustadt + Timmermann Bohrtechnik, Duisburg

Für die Anwendung einer mikrobiologischen in-situ Sanierung wurden mit Hilfe der gesteuerten Horizontalbohrtechnik unterhalb einer Mineralölabfüllhalle 8 Drainagerohre unter extremen Bedingungen zielgenau verlegt.

Im Rahmen einer Standortuntersuchung und einer ergänzenden Sanierungsuntersuchung eines Schmierstoffwerkes durch die Mull & Partner Ingenieurgesellschaft mbH, NL Köln, wurden im Untergrund des Pumpenhauses sanierungsrelevante Kontaminationen des Bodens mit Mineralölkohlenwasserstoffen festgestellt und der Schaden in seiner räumlichen Erstreckung auf ca. 2.200 qm eingegrenzt. Aufgrund der vertikalen Erstreckung des Schadens konnte auch eine Grundwassergefährdung nicht ausgeschlossen werden.
 Die vermutliche Schadensursache ist ein Defekt in der Betonwanne, über den Mineralölprodukte möglicherweise über einen Zeitraum von 30 Jahren in die ungesättigte, unterlagernde Bodenzone gelangt sind.
 Im Schadenszentrum wurden bis zu 100.000 mg/kg an aliphatischen Kohlenwasserstoffen nachgewiesen.


Bild: Startbereich der 8 Drainagebohrungen

Das Sanierungskonzept

Aufgrund der spezifischen Standortrahmenbedingungen wurde als ökologisch und ökonomisch sinnvollste Verfahrensweise eine biologische in-situ-Sanierung ausgearbeitet. Im Rahmen von Machbarkeitsstudien wurde anschließend deren Durchführbarkeit untersucht und letztendlich bestätigt.
 Die erarbeitete in-situ Sanierung sah vor, über 8 horizontal unterhalb der Gebäude gebohrte Drainagelanzen eine spezielle Wasser-Nährstofflösung zu infiltrieren, um somit eine maximale Intensivierung des mikrobiologischen Abbaus der Kohlenwasserstoffe zu erzielen. Im Grundwasserabstrom wird über einen Sanierungsbrunnen das in die ungesättigte Bodenzone eingespeiste Wasser wieder abgepumpt.
 Anhand eines speziell ausgearbeiteten Grundwassermodells zur Bilanzierung der hydraulischen Parameter und Dimensionierung des zu verlegenden Drainagesystems wurden insbesondere festgelegt:
  • Menge der zu versickernden Wasser-/Nährstofflösung und der abzupumpenden Wassermenge aus dem Aquifer
  • Lage des zu errichtenden Sanierungsbrunnens
  • Versickerungsraten und -geschwindigkeiten
  • Abstand der zu errichtenden Horizontallanzen

Zielgrube im Inneren der Abfüllhalle
Bild: Zielgrube im Inneren der Abfüllhalle
Mit Hilfe dieser Erkenntnisse konnten die Rahmenbedingungen für das Wasser- und Nährstoffapplikationsverfahren ermittelt werden, um ein Erreichen der Durchfeuchtungsfronten der benachbarten Lanzen zu bewirken. Der Injektionsdruck der Nährstofflösung wurde unter Berücksichtigung der horizontalen Fließkomponente in Abhängigkeit zur Wirkung der Kapillarspannung festgesetzt. Die Intervalle der aufgrund der hydrogeologischen Gegebenheiten zeitlich zu begrenzenden Injektionsdauer werden ebenfalls durch den Injektionsdruck und den Abstand der Lanzen vorgegeben.
 Die Sanierungsentwicklung wird unter anderem mittels chemischer Analysen von Bodenproben aus definierten Bodenhorizonten über festgesetzte Beprobungsabstände überwacht.
 Für die Anwendung der in-situ Sanierung war eine zielgenaue Verlegung von 8 Drainagerohren unterhalb der Abfüllhalle erforderlich. Um den kontaminierten Bereich während der späteren mikrobiologischen Behandlung komplett erfassen zu können, mußten die jeweils ca. 100 m langen Rohre nach einem bestimmten Schema in definiertem, nicht konstantem Abstand zueinander verlegt werden.

Schwierige Randbedingungen

Nach Prüfung verschiedener Möglichkeiten entschieden sich Planungsbüro und Auftraggeber schließlich für den Einsatz der gesteuerten Horizontalbohrtechnik. Zu diesem Zeitpunkt wurde die in Duisburg-Rheinhausen ansässige Spezialfirma Haustadt + Timmermann Bohrtechnik GmbH & Co. KG hinzugezogen, deren Mitarbeiter über langjährige Erfahrungen auf diesem Gebiet verfügen.

Rohreinzug durch die Lagerhalle
Bild: Rohreinzug durch die Lagerhalle

Bei der Durchsicht der vorhanden, z.T. sehr alten Unterlagen wurden sehr schnell die eigentlichen Probleme für die Anwendung der Horizontalbohrtechnik deutlich:
  • massiv bewehrte Bodenplatte der Abfüllhalle
  • unzählige, in ihrer genauen Ausdehnung und Tiefe nicht dokumentierte Fundamente
  • unzureichend bekannter Baugrund und
  • stark eingeschränkte Platzverhältnisse

 Hinzu kam die Auflage des Betreibers, den laufenden Produktionsbetrieb während der gesamten Bauzeit nicht zu behindern.
 Die Fa. Haustadt + Timmermann erstellte mit Hilfe aller vorhandenen Unterlagen und einer örtlichen Einmessung des Gebäudes einen Ausführungsplan für die Horizontalbohrungen. Zum Einsatz kam ein Horizontalbohrgerät der Fa. Hütte mit einer maximalen Zugkraft von 400 kN (ca. 40t).

Hohe Genauigkeit gefordert

Alle 8 Bohrungen wurden im Abstand von ca. 1-1,5 m aus einer gemeinsamen Startgrube begonnen. 5 Bohrungen endeten direkt in einem als Lagerraum genutzten Teil der Abfüllhalle, die drei anderen im Außenbereich auf dem Fahrstreifen einer Befüllstation.
 Die Gebäudebereiche oberhalb der Bohrlinien waren wegen der fest installierten Transportbänder und Hochregale nur sehr eingeschränkt begehbar.
 Um die unbedingt erforderliche hohe Genauigkeit der Bohrungen trotz der extrem schwierigen örtlichen Verhältnisse garantieren zu können, entschied sich H+T für den Einsatz eines Kreiselkompasses als zusätzliches Vermessungssystem zu der ohnehin standardmäßig eingesetzten Kombination Steeringtool/TruTrack. Mit Hilfe des Kreiselkompasses (Gyro) kann der Richtungsverlauf der Bohrung unabhängig vom Erdmagnetfeld bestimmt werden. Gerade wegen der erhöhten Anforderungen an die Verlegegenauigkeit war dies von besonderer Wichtigkeit, da durch die Vielzahl von Stahleinbauten und Elektroeinrichtungen in der Halle mit erheblichen Störungen des Erdmagnetfeldes gerechnet werden musste und somit eine Beeinflussung der Standardmesssysteme nicht ausgeschlossen werden konnte.
Die Pilotbohrungen hatten teilweise den Charakter einer Baugrunderkundung, da erst hierbei die tatsächliche Ausdehnung der vielen Fundamente im Trassenverlauf durch "Abtasten" festgestellt werden konnte.
 Für eine optimale Wirksamkeit der späteren in-situ Sanierung war es zwingend erforderlich, die Drainrohre so dicht wie möglich unterhalb des Gebäudes zu verlegen, so daß das wiederholte Antreffen der Fundamentkörper bei den Pilotbohrungen in Kauf genommen werden mußte.
 An den planmäßigen Zielbereichen der Bohrungen wurden auf ca. 2x2m der Betonboden der Halle aufgenommen und temporäre, mit Schwerlast- bzw. Staplerverkehr befahrbare Sicherheitsabdeckungen installiert. Jeweils 3 bzw. 2 Bohrungen endeten in einem gemeinsamen Schacht. Bis auf den eigentlichen Zielbereich war während der gesamten Bauzeit die Hallenfläche mit Palettenlagern und Hochregalen verstellt.

Zielgrube beim Rohreinzug
Bild: Zielgrube beim Rohreinzug

Sobald der Bohrkopf in der Zielgrube zu Tage trat, wurden ein Spezialaufweitkopf installiert und das Drainrohr montiert.
 Da hinter den Zielpunkten kein Platz zur Verfügung stand, mussten die Rohre außerhalb der Halle vormontiert und über aufwendige Umlenk- und Leiteinrichtungen durch die Regale hindurch eingezogen werden.
 Als Draine wurden HDPE-Spezialrohre der Fa. Pipelife verwendet, wobei Filterrohre für den direkten Kontaminierungsbereich mit Vollrohren für die Randbereiche kombiniert wurden. Der Rohrdurchmesser betrug jeweils 110mm.
 Um die Durchlässigkeit des Untergrunds für die spätere Infiltration durch die Bohrarbeiten nicht zu reduzieren, wurde bei diesem Bauvorhaben statt der sonst verwendeten Bentontit-Suspension eine spezielle, biologisch abbaubare, tonfreie Polymerspülung eingesetzt (Bio-Bore, Fa. Baroid).
 Die einzelnen Drainagestränge wurden in der Startgrube zusammengefasst und in eine überirdisch installierte Bedienstation geführt. Von dort wird in den nächsten Monaten die mikrobiologische in-situ Sanierung durch die Mull und Partner GmbH gesteuert und überwacht.
 Alle aufgenommenen Betonflächen in den Start- und Zielbereichen wurden abschließend gemäß WHG und KIWA-Richtlinie wiederhergestellt.
 Trotz der erschwerten Randbedingungen für dieses Projekt konnten alle 8 Drainagerohre zielgenau verlegt und mängelfrei übergeben werden. Auch der zweite wichtige Punkt der Aufgabenstellung, die Gewährleistung des störungsfreien Betriebsablaufs des Schmierstoffwerks, konnte dank detaillierter planerischer Vorbereitung und optimaler Abstimmung aller Beteiligten untereinander ohne Beanstandung erfüllt werden.
 Das großes Interesse hervorrufende Projekt zeigte eindrucksvoll, welche Möglichkeiten das gesteuerte Horizontalbohrverfahren bei entsprechender projektbezogener Modifizierung auch für den Bereich der Bodensanierungstechnik bietet.
   
  Empfehlen Sie unsere Seite weiter.

SANTEC® GmbH - Ingenieurbüro für Kanalsanierung, Kanaltechnik und Tiefbauplanung
Ludwig-Geiger-Straße 28 · Buchenberg · 87474 · Tel.: 08378-7234 · Fax: 08378-7231 · E-Mail: rw@santec-gmbh.de · URL: www.santec-gmbh.de

  l  Ende Fachartikel  l     Zurück zum Anfang      Sitemap   

Bei Fragen oder Problemen wenden Sie sich bitte an den Webmaster.
Copyright ©  Reinhard Wolff 1999 . Alle Rechte vorbehalten.
Stand: 04. Januar 2001