Technischer Hintergrund und Anwendungsbereich
Dichtungswände werden im Spezialtiefbau häufig im Rahmen der Altlastensanierung und des Objektschutzes eingesetzt. Diese Bauwerke spielen eine wichtige Rolle beim Schutz des Grund- und Oberflächenwassers vor Verunreinigungen. Bei nachträglichen Umgestaltungen oder Nutzungsänderungen von bereits gesicherten Standorten kann es erforderlich sein, bestehende Dichtwände im oberflächennahen Bereich anzupassen. Der folgende Fachbeitrag von BIG- Mitglied der SIERA-Allianz erklärt die technischen Grundlagen, Materialeigenschaften und geeigneten Methoden für das nachträgliche Kürzen von Dichtwandköpfen.
Einsatz von Dichtwänden zur Sicherung von Altlasten
Bei der Sanierung und Sicherung von Altlasten werden sogenannte Dichtwände eingesetzt, die den kontaminierten Bodenbereich in der grundwassergesättigten Zone als vertikale Barriere mit geringer hydraulischer Durchlässigkeit einkapseln und abschirmen. Das zuströmende Grundwasser kann daher die quasi undurchlässige Dichtwand nicht mehr passieren und wird um die kontaminierte Fläche herumgeleitet. Ebenso kann das kontaminierte Wasser aus dem von der Dichtwand umschlossenen Bereich nicht mehr nach außen gelangen, eine Schadstofffahne bilden und das Grund- oder Oberflächenwasser weiter flussabwärts verunreinigen.
Methode und Material: Einphasige Dichtwand
Dichtwände werden in der Regel mit einer Dicke von 60 cm oder 80 cm im einphasigen Schlitzwandverfahren errichtet und können theoretisch bis zu 100 m unter die Erdoberfläche reichen. Die Sohle der Dichtwand bindet sich in den wasserundurchlässigen, meist schluffigen bis tonigen Grundwasserspeicher ein, um ein Unterströmen zu verhindern. Der Schlitzwandschlitz wird abschnittsweise in Lamellen im Kontraktorverfahren ausgehoben und eine Stützsuspension verhindert, dass der seitliche Baugrund in den Schlitz fällt oder abrutscht.
Seitlich an der Oberfläche angeordnete Betonleitwände sorgen für eine exakte Führung des metergroßen Greifers oder der Schlitzwandfräse, die alternativ auch für größere Tiefen eingesetzt werden können, damit sie senkrecht und in der exakten Ausrichtung der Trasse in den Graben einfahren können. Für die Stützsuspension wird ein Wasser-Ton-Mineralgemisch mit besonderen Eigenschaften verwendet. Das dabei verwendete Tonmineral Bentonit sorgt aufgrund seiner besonderen Plättchenstruktur für eine thixotrope Eigenschaft der Suspension, die es ermöglicht, dass der für den Bodenaushub verwendete Greifer oder die Fräse in die Suspension eintauchen kann und trotzdem nur minimale Suspensionsverluste in den anstehenden Boden zu verzeichnen sind. Die pumpfähige Bentonitsuspension verfestigt sich zu einer gelartigen Masse und verflüssigt sich wieder, wenn sie Erschütterungen ausgesetzt wird.
Für den Einsatz als einphasige Dichtwand ist der Verflüssigungseffekt jedoch auf Dauer unerwünscht, deshalb wird hier anteilig Zement zugegeben, der wie Beton nach 28 Tagen weitgehend ausgehärtet ist. Im Bereich von Altlasten wird das Zement-Bentonit-Gemisch außerdem vorab auf seine Beständigkeit gegenüber den vorhandenen Schadstoffen getestet, um die Haltbarkeit der hydraulischen Barriere zu gewährleisten. Das Ergebnis ist jedoch eine ausgehärtete Dichtwandmasse, die einige erdähnliche Eigenschaften wie eine Lehmdichtung hat und daher nicht die Härte und Sprödigkeit einer Betonwand aufweist.
Das gehärtete Dichtungswandmaterial hingegen hat eine begrenzte Eigenfestigkeit und ist daher empfindlich gegenüber mechanischen Beschädigungen. Daher kann es unter Belastung zu Rissen kommen. Das Bruchbild der gehärteten blaugrauen Masse ist schollenartig und kann nicht kontrolliert hergestellt oder genau modelliert werden.
Optionen für nachträgliche Kürzungen
Im ungünstigen Fall einer nachträglichen Umgestaltung und Umnutzung eines durch eine Dichtwand gesicherten Geländes kann es auch Jahre nach dem Bau der Dichtwand notwendig sein, die Dichtwand im oberflächennahen Kopfbereich zu kürzen oder zu begradigen.
Da die Funktionalität der Dichtwand aufgrund der oben genannten Eigenschaften nicht gewährleistet werden kann, wenn sie mit einem Bagger oder einem Meißel entfernt wird, muss eine Methode angewendet werden, die die Struktur und Integrität der Dichtwand garantiert. Der Einsatz herkömmlicher Betonsägen scheidet hier aus, da das Sägeblatt aufgrund seines Durchmessers einen Radius von über 60 cm, also einen Durchmesser von über 1,2 m, haben muss, wenn es einseitig eingesetzt wird. Das erschwert die Handhabung und erfordert eine ausreichend breite Baugrube sowie Befestigungsmöglichkeiten für die Säge und das rotierende Sägeblatt.
Eine Alternative ist daher das Sägen mittels eines Seilzugverfahrens, bei dem ein diamantbeschichtetes Seil den Sägevorgang ermöglicht. Die Seilschlaufe wird über Umlenkrollen durch den gehärteten Dichtwandverbund gezogen und die Dichtwand an der gewünschten Stelle durchtrennt. Sollten Reste der Leitwände vorhanden sein, können auch diese problemlos „durchgesägt“ werden. Erschwert wird der Vorgang durch die feinkörnige Beschaffenheit der Dichtwandmasse (Tonanteil), die zusammen mit dem für den Kühlprozess verwendeten Wasser zu einem Schmierfilm auf dem Antrieb führen kann.
Fazit
Die anschließende Bearbeitung von Dichtwandköpfen erfordert ein tiefes Verständnis der Materialeigenschaften sowie präzise, schonende Verfahren. BIG verfügt über die nötige ingenieurtechnische Erfahrung im Bauwesen, um die langfristige Schutzfunktion auch bei Eingriffen in bestehende Abdichtungsstrukturen zuverlässig zu erhalten.
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