Verfahrenstechnik der Grundwasserhaltung

Wasser beeinflusst als Grund-, Oberflächen- und Niederschlagswasser wesentlich die Planung und Ausführung von Bauvorhaben des Erd- und Grundbaus. Zu berücksichtigen sind dabei insbesondere Auswirkungen auf die gewählte Konstruktion und die Dimensionierung der Baugrubensicherung, Gründung, Böschungssicherung etc. Zudem prägt es insbesondere bei fein- und gemischtkörnigen Böden maßgeblich die Bodenparameter Festigkeit und Steifigkeit. Für zahlreiche Schäden bei Bauvorhaben ist Wasser ursächlich. Die sorgfältige Vorerkundung, Planung und Ausführung sowie die Überwachung im Sinne einer Qualitäts- und ggf. Beweissicherung bei Wasserhaltungen und der dazu erforderlichen Einrichtungen ist deshalb unumgänglich.

In diesm Buch werden Informationen zusammengestelt, die der Planer in der Phase 1 benötigt, um in Abhängigkeit vom Grundwasserstand, vom Bauwerk, der Gründung, der Bauwerksumgebung und der Bodenart ein geeignetes Verfahren für die Wasserhaltung zu wählen und zu dimensionieren. Zusätzlich sollen für die Phase 2 Empfehlungen zur Leistungsbeschreibung gegeben werdem, um die gestellten Forderung nach einer eindeutigen und erschöpfenden Leitungsbeschreibung (VOB/A 9 Nr.1) zu erfüllen.

In dem vorliegenden Buch werden die üblichen Verfahren zur Grundwasserhaltung beschrieben. Um Vergleiche zwischen den einzelnen Verfahren zu erleichtern, warden diese einheitlich nach folgender Gliederung aufgebaut.

Das in der Baugrube anfallende Grundwasser wird bei der offenen Wasserhaltung zusammen mit dem Niederschlagswasser ggf. in Gräben gesammelt und Pumpensümpfen zugeführt. Von dort wird das Wasser ständig oder zeitweise abgepumpt. Dabei ist sicherzustellen, dass die gesamte anströmende Wassermenge aufgenommen und abgeführt werden kann. Die anfallende Wassermenge hängt vom Grundwasserspiegelunterschied und vom Durchlässigkeitsbeiwert k des Bodens ab. Zum Beispiel kann die offene Wasserhaltung in feinkörnigen Böden (k= 10^-9 bis 10^-7m/s), bei denen der Wasseranfall aufgrund des niedrigen k-Wertes gering ist, bei Wasserspiegelunterschieden bis zu 5 m wirtschaftlich eingesetzt werden. Dagegen ist dieses Verfahren bei grobkörnigen Böden (k = 10^-4 bis 10^-1 m/s) nur bis zu Spiegeltiefen von 2,5 bis 3 m anwendbar. Verfahren, bei denen die Schwerkraft zur Entwässerung nicht ausreicht (z. B. im Feinsand/Schluff mit Ø < 0,2 mm bzw. k < 10^-4 m/s), werden im Kapitel 5.3 behandelt.

Wenn eine offene Wasserhaltung, beispielsweise wegen des erforderlichen Absenkzieles, nicht mehr in Frage kommt, wird eine Grundwasserhaltung mit Brunnen vorgenommen. Bei einer Grundwasserabsenkung mit Brunnen werden vor Beginn des Baugrubenaushubs Brunnen eingerichtet, Rohrleitungen verlegt und Pumpen installiert. Danach wird das Grundwasser mit einem zeitlichen Vorlauf zum Erdaushub abgesenkt. Damit der Aushub und die späteren Arbeiten in der Baugrube nicht behindert werden, wird die Anlage bevorzugt außerhalb der Baugrube angeordnet.

Zur Vermeidung einer Grundwasserabsenkung werden Baugruben im Schutz einer vertikalen und ggf. einer zusätzlichen horizontalen Grundwasserabsperrung hergestellt. Dies ist der Fall, wenn z. B. wasserrechtlichen Vorbehalte gegen eine Absenkung vorliegen oder eine Setzungsgefahr für die Nachbarbebauung besteht. Zudem ist bei sehr durchlässigen Böden (z. B. Kies) eine Absenkung oft unwirtschaftlich.

Großprqjekte mit umfangreichen Eingriffen in den natürlichen Wasserhaushalt erfbrdem ein optimales Grundwassermanagement und abgestimmte Maßnahmen zum Schutz ökologisch wertvoller Bereiche und vorhandener Bausubstanz. Der Bauherr muss neben der Verbringung des von ihm geförderten Grundwassers die wasserbehördlichen Auflagen organisieren und sicherstellen. Hierzu zählt insbesondere eine umfassende Beweissicherung. Im Allgemeinen beinhalten die wasserbehördlichen Genehmigungen, dass der Grundwasserspiegel infolge der Baumaßnahme nur in einem eng begrenzten Bereich schwanken darf. Hierfür werden durch die Wasserbehörde Grundwasserstände definiert, die nicht unter- bzw. überschritten werden sollen. Grundlage für die Festlegung sind die unbeeinflussten Grundwasserstände der letzten Jahre (ca. 20 Jahre) sowie ökologische und pflanzenphysiologische Überlegungen. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit für alle Teilprojekte ein gemeinsames Grundwassermanagement einzurichten. Das Grundwassermanagement kann in eine Grundwassermanagement-Organisation und eine Grundwasserverbringung unterteilt werden. Die Aufgaben der Grundwassermanagement-Organisation umfassen im Einzelnen: