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P ROBESCHLITZE UND P ROBESTICHE

4.3.1 Allgemeines

Vor Beginn der eigentlichen Baumaßnahme sind Probeschlitze oder Probestiche herzustellen, um einerseits die baubetriebliche Eignung der unter Baustellenbedingungen aufbereiteten Suspension sowie der zum Einbau vorgesehenen Bauverfahren und Baugeräte nachzuweisen und um andererseits die Wirksamkeit der Maßnahme zu testen. Während solcher Großversu-che können ebenfalls Optimierungen des Geräteeinsatzes und der Arbeitsabläufe vorgenom-men und erforderliche Ergänzungen beziehungsweise Änderungen des Qualitätssicherungs-konzeptes, unter Umständen auch des ArbeitsschutzQualitätssicherungs-konzeptes, abgestimmt werden.

Der Großversuch sollte aus mehreren Probeschlitzen beziehungsweise -stichen bestehen, so daß auch die Anbindung der einzelnen Dichtwandelemente untereinander geprüft werden

das Probefeld in einem Bereich ausgeführt werden, dessen geologische, hydrogeologische und schadstoffspezifische Verhältnisse die vorhandenen Standortbedingungen möglichst gut re-präsentieren.

Bild 4.1 Freigelegte Schmalwand (BILFINGER + BERGER 1991)

4.3.2 Probeschlitze

4.3.2.1 Einphasenverfahren

Mit der Herstellung der Probeschlitze soll die Machbarkeit der geplanten Maßnahme nachge-wiesen werden. Hierfür können eine Reihe von einzelnen Nachweisen, Messungen und Unter-suchungen durchgeführt werden, die je nach örtlichen Bedingungen durch Sonderuntersu-chungen ergänzt werden können:

• Die allgemeine Standsicherheit der Wand ist für die gewählte Schlitzlänge und -tiefe unter gleichzeitiger Einwirkung der Erschütterungen des Baubetriebes nachzuweisen.

Die Ausbildung eines Bruchkörpers läßt sich z. B. durch ein Feinnivellement im Nah-bereich der Probelamellen feststellen. Zum Nachweis lokaler Bodeneinbrüche können Kalibermessungen durchgeführt werden, mit denen der Abstand zwischen den gegen-überliegenden Grabenwänden ermittelt wird. Die Oberfläche der Grabenwände kann auch mit dem Echolot vermessen werden.

• Die Suspensionsoberfläche ist bis zum Zeitpunkt des Abbindens zu beobachten, um mögliche Veränderungen zu erkennen, die die Standsicherheit des Schlitzes gefährden können. Hierzu zählen einerseits ein Sunk des Suspensionsspiegels unter ein standsi-cherheitstechnisch zulässiges Niveau und andererseits Gas- beziehungsweise Schau-mentwicklungen, die infolge von Interaktionen zwischen der Suspension und beim

Aushub eingearbeiteter Substanzen entstehen und das rheologische Verhalten der Sus-pension verändern können.

• Die Veränderung der Suspension mit zunehmender Wandtiefe, insbesondere durch ein-gearbeitete Bodenpartikel sowie durch zunehmende Andickung infolge Hydratation und filtrationsbedingtem Wasserverlust, ist zu untersuchen. Hierzu sind jeweils Mes-sungen zur Wichte, zur Fließgrenze und zur MARSH-Zeit, zur Filtratwasserabgabe und zum eingearbeiteten Sandgehalt durchzuführen. Für diese Untersuchungen können aus dem Probeschlitz tiefengestaffelt, z. B. alle 5 m, zusätzlich aber auch zeitlich gestaffelt, z. B. alle 2 Stunden, Proben entnommen werden.

• Die Erstellung eines Zeit-Aushub-Diagramms liefert zusätzliche Informationen zum Arbeitsfortschritt in den einzelnen Bodenschichten. Für die spätere Einkapselung lassen sich daraus Angaben zum zeitlichen Ablauf und zur Gesamtdauer der Baumaßnahme herleiten. Im Falle des Greiferbetriebs zeigt das Zeit-Aushub-Diagramm auch, ob die jeweiligen Greifergewichte ausreichen, um pseudoverfestigte Sandlagen zu durchörtern (Abschnitt 2.3.1, Abb. 2.7).

• Das Erreichen der Basisabdichtung sowie der Einbindetiefe muß z. B. durch eine An-sprache des geförderten Bodenmaterials nachweisbar sein. Hierzu soll der Großversuch entsprechende Vorgaben zur sicheren Identifikation des bindigen Bodenmaterials der Basisabdichtung liefern.

• Aus der bis zu einer bestimmten Aushubtiefe zugeführten Suspensionsmenge läßt sich durch Vergleich mit dem zugehörenden Sollvolumen der Gesamtsuspensionsverlust mit Bezug auf die jeweilig durchfahrene Bodenschicht ermitteln. Hieraus kann der jeweili-ge Suspensionsverlust abjeweili-geschätzt werden.

• Die Abweichungen der Dichtwandachse von der Lotrechten sowie die Größe des Über-schnitts zwischen benachbarten Dichtwandelementen sind durch kontinuierliche Verti-kalitätsmessungen zu erfassen. Zur Veranschaulichung des erreichten Überschnitts sind für verschiedene Tiefen sogenannte Versatzskizzen zu erstellen (Abschnitt 3.9.2).

• Nach Erreichen der Endtiefe sind aus unterschiedlichen Tiefen Rückstellproben für die Untersuchungen zur Festigkeit und zur Durchlässigkeit zu entnehmen.

• Während oder direkt nach Abschluß der Aushubarbeiten wird für Bodenzonen mit aus-geprägter Filterkuchenbildung empfohlen, durch horizontal eingetriebene Stutzen Fil-terkuchenproben zu entnehmen, an denen weiterführende Laboruntersuchungen zur Durchlässigkeit und zur Wichte durchgeführt werden können. Der Vergleich mit den Versuchsergebnissen zur Originalrezeptur kann Hinweise liefern, ob sich die Filterku-chenbildung auf die Eigenschaften des Gesamtsystems auswirken kann.

• Nach Aushubende kann das Filterkuchenwachstum bis zum Erreichen einer bestimmten Eigenfestigkeit der Suspension ermittelt werden, z. B. durch Parallelplattendistanzmes-sung.

• Durch Untersuchungen an den frischen Rückstellproben ist festzustellen, ab wann die Dichtmasse nach dem Aushubende aufgrund des beginnenden Abbindeprozesses nicht mehr plastisch verformbar, sondern deutlich rissefähig wird. Die Zeit zwischen der Fertigstellung von Vor- und Nachläuferlamelle ist dann so anzusetzen, daß die Gefahr der Rissebildung durch Überschnitte minimiert wird.

• Bei großen Tiefen einer Testwand sind schräg angesetzte Kernbohrungen zu empfeh-len, deren Kernproben Aufschluß über die Qualität der Lamellenüberschnitte liefern.

Anhand der durchgeführten Beobachtungen sind sowohl die gewählten Aushubgeräte und -verfahren als auch die Suspension hinsichtlich ihrer Eignung unter Baustellenbedingungen zu bewerten und für die Gesamtmaßnahme festzulegen.

Während des Großversuchs sind insbesondere folgende Messungen, Daten und Vorkommnis-se zu dokumentieren:

• Rezeptur der Suspension,

• durchörterte Schichtenfolge,

• Ergebnisse der Teufenmessungen sowie der Messungen zur Schlitzbreite,

• Ergebnisse der Vertikalitätsmessungen,

• eingebrachte Suspensionsmenge und Bilanzierung im Hinblick auf die Nennkubatur,

• Entnahmeort von Proben,

• Ergebnisse der Suspensionsuntersuchungen; die Ergebnisse an Proben aus dem Schlitz sind tiefenabhängig in Diagrammen aufzutragen,

• Ergebnisse der Untersuchungen an Rückstell- beziehungsweise Filterkuchenproben,

• besondere Vorkommnisse (z. B. der Zutritt kontaminierten Sickerwassers).

Die Bewertung der Ergebnisse des Probeschlitzes erfolgt durch den Planer sowie den Fremdprüfer in enger Abstimmung mit der ausführenden Firma und der behördlichen Über-wachung.

4.3.2.2 Zweiphasenverfahren

Die Zielsetzung von Probeschlitzen für das Zweiphasenverfahren sind zunächst grundsätzlich die gleichen wie beim Einphasenverfahren. Infolge des Massenaustauschs beim Zweiphasen-verfahren (Abschnit 2.1.3) sind jedoch ergänzende Messungen und Untersuchungen erforder-lich. Hierzu zählen insbesondere Untersuchungen zur Verarbeitbarkeit der Stützsuspension und zu deren Verdrängbarkeit durch die Zweitmasse.

Für die Stützsuspension muß zunächst der Nachweis geführt werden, daß während des Aus-hubs und anschließend bis zum Abschluß des Massenaustausches der für die Standsicherheit der Grabenwände erforderliche Stützdruck mit ausreichender Sicherheit vorhanden ist. Gege-benenfalls müssen die Rezeptur und die Aufbereitung der Suspension den örtlichen Gegeben-heiten, wie z. B. beim Durchörtern lokaler, extrem durchlässiger Bodenschichten, durch Erhö-hung des Bentonitgehaltes angepaßt werden.

Mit dem Ziel einer mehrmaligen Verwendung wird die Stützsuspension in einer Regenerati-onsanlage (Abschnitt 2.5.6.2) von den beim Aushub eingearbeiteten Bodenpartikeln getrennt.

Um den erreichten beziehungsweise den erreichbaren Regenerationsgrad zu überprüfen, sind der Sand- und Tongehalt der Suspension vor und nach der Regeneration kontinuierlich zu überprüfen. Anhand der Ergebnisse ist die Regenerationsanlage gegebenenfalls zu optimieren und die Anzahl der möglichen "Suspensionsdurchgänge" festzulegen, bis die Stützsuspension nicht mehr den Anforderungen genügt und durch frische Suspension ersetzt werden muß.

Um einen möglichst vollständigen Massenaustausch zu erreichen, muß der Wichteunterschied zwischen der Stützsuspension und der Zweitmasse möglichst groß sein. Deshalb ist allgemein zu empfehlen, einerseits die Stützsuspension vor dem Einbau der Dichtmasse zu regenerieren und andererseits die Schlitzsohle von Sedimenten zu räumen. Des weiteren sind im Großver-such die maximale Füllgeschwindigkeit für die Zweitmasse beziehungsweise die maximale Ziehgeschwindigkeit des Kontraktorrohres oder der Rohr-Verteilungsharfe so zu bestimmen, daß ein möglichst vollständiger Massenaustausch zustande kommt.

Für Schlitze, deren Stirnflächen mit Hilfe von Abschalrohren gestützt werden (Abschnitt 2.1.2), ist anhand der Festigkeitsentwicklung der Dichtmasse eine Zeitspanne zu ermitteln, in der die Rohre gezogen werden können. Die Zeitspanne ist so zu bemessen, daß einerseits die Vorläuferlamelle zum Ziehen des Abschalrohres eine ausreichende Eigenfestigkeit entwickelt hat und andererseits noch kein so starker Verbund zwischen der abbindenden Dichtmasse und dem Abschalrohr entstanden ist, daß das Ziehen zu Problemen führt.

Für die Überprüfung der Wand können gegebenenfalls Kernproben entnommen und speziell auf Inhomogenitäten (wie z. B. Sandnester, Abschnitt 2.3.3) untersucht werden.

4.3.3 Probestiche

Mit den Probestichen soll bei Anwendung der Schmalwandtechnik insbesondere überprüft werden, ob die Führung des Verdrängungskörpers ausreichend stabil ist, damit er beim Ein-rütteln oder -rammen nicht über das zulässige Maß hinaus von der Lotrechten abweicht. Zur Einhaltung der Richtungsgenauigkeit ist einerseits ein ausreichend steifer Mäkler erforderlich, andererseits muß auch das Trägergerät (Bagger) entsprechend dimensioniert werden. Ein weiteres Ziel des Großversuchs ist, die Leistung und die Frequenz der Vibrationsramme auf die Länge und die Steifigkeit des Verdrängungskörpers so abzustimmen, daß keine seitlichen

"Flatterschwingungen" auftreten können.

Die erforderliche Rammenergie wird zunächst im wesentlichen durch eine Mindesteindring-geschwindigkeit des Vortriebskörpers vorgegeben, die für seine sichere Führung im Baugrund notwendig ist. Andererseits wird die erforderliche Rammenergie von der Überschneidungs-länge der einzelnen Wandelemente beeinflußt. Häufig führt die Wahl einer relativ großen Überschneidungslänge von z. B. 50 % zwar zu einer großen Anzahl von Einzelstichen, die aber im Vergleich zu einer kleineren Überschneidungslänge von z. B. 10 % durch einen we-sentlich höheren Rammfortschritt und durch eine wewe-sentlich geringere Beanspruchung der gesamten Maschineneinheit ausgeglichen werden. Gleichzeitig kann bei großen Überschnei-dungslängen mit einer verbesserten Fugenqualität gerechnet werden, da der Verdrängungskör-per in dem Vorläuferstich besser geführt wird (RADL & KIEFL 1987). Die Überschneidungs-länge der einzelnen Wandelemente ist im Großversuch so zu optimieren, daß das Dichtwand-bauwerk mit möglichst wirtschaftlichem Energieeinsatz und hoher Qualitätssicherheit herge-stellt werden kann.

dessen Nachbarstiche zu überprüfen und um gegebenenfalls erforderliche Variationen der Ma-schinentechnik festlegen zu können.

Nach einem ausreichenden Abbinden der Dichtwandmasse können die Probestiche für eine visuelle Begutachtung der Wand- und Fugenqualität bereichsweise freigelegt werden (Bild 4.1). Des weiteren können aus den freigelegten Wandabschnitten Kernproben entnommen werden, die für weiterführende Laboruntersuchungen wie Durchlässigkeitsversuche, Druck-versuche, Sandgehaltsbestimmung etc. zur Verfügung stehen.

Die Kennwerte und Mengen der während der Stichherstellung eingebrachten Suspension sind zusammen mit dem Verpreßdruck sowohl beim Eintreiben als auch beim Ziehen des Verdrän-gungskörpers kontinuierlich zu protokollieren. Die Aufzeichnungen dienen unter anderem dazu, einen örtlich erhöhten Suspensionsverbrauch im Bereich grober Bodenschichten zu er-kennen und gegebenenfalls die Suspensionsrezeptur entsprechend zu modifizieren. Nach Her-stellung der Stiche ist die Oberfläche des Suspensionsspiegels im Vorratsgraben zu beobach-ten, um aus dem Spiegelsunk auf mögliche Suspensionsverluste infolge von Feststoffverlage-rungen schließen zu können (Abschnitt 2.3.4) oder um mögliche Suspensions- oder Wasser-austritte aus dem Stich infolge von hydraulischen Instabilitäten erkennen zu können (Ab-schnitt 2.3.6.2). Zur Prüfung der Gefahr von hydraulischen Instabilitäten sind die Probestiche von vornherein in einem erwartungsgemäß kritischen Bereich anzulegen.

Während des Großversuchs sind zusammengefaßt folgende Messungen durchzuführen (DVWK 1990):

• tiefenabhängige Eindringzeit des Verdrängungskörpers,

• tiefenabhängige Leistungsaufnahme des Rüttlers,

• tiefenabhängige Verbrauchsmenge der Suspension,

• tiefenabhängiger Eindringdruck der Suspension, gemessen an der Pumpe und

• Kontrolle des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsgraben durch Augenschein.