Erstellung einer Oberflächeabdichtung Gewerbepark Hiltrop in Bochum

Gewerbepark Hiltrop in Bochum - Ehemalige Zeche und Kokerei Lothringen IV. Durchführung der Sanierungs­arbeiten im 2. Bau­abschnitt. Erstellung einer Oberflächenabdichtung aus Bentomat GDA und Droptec D 25

Bild Praxisbericht Geokunststoffe 13 01 007

Einleitung

Der Gewerbepark Hiltrop (ehemalige Zeche und Kokerei Lothringen IV) befindet sich in Bochum - Hiltrop, nördlich der BAB 43 (Anschlussstelle Bochum Gerthe) im Bereich der Dietrich-Benking-Straße und Hiltroper Straße. Für die im Besitz der EGR Bochum mbH befindliche Zechenbrache der ehemaligen Kokerei Lothringen IV in Bochum ist eine Reaktivierung der Fläche im 2. Bauabschnitt vorgesehen. Für die gesamte Fläche wurde ein Sanierungsplan erstellt , der von der Stadt Bochum, Umwelt- und Grünflächenamt, untere Bodenschutzbehörde für verbindlich erklärt wurde. In diesem wurde für die umfangreich festgestellten Bodenkontaminationen das weitere Vorgehen festgelegt.


Standortbeschreibung

Im Rahmen der Reaktivierung der Zechenbrache Lothringen IV wurden Altlasten-Untersuchungen in den Umweltmedien Boden, Bodenluft und Grundwasser durchgeführt. Als wichtigste Voruntersuchungen sind die Arbeiten des MKS-Projektes (MKS = Mehrkomponenten Sanierung) zu nennen, die in den Jahren 1991 - 1993 anhand zahlreicher Rammkernsondierungen und Bodenluftmessstellen und in einem gesonderten Bericht auch durch Grundwassermessstellen die vorhandene Belastungssituation darstellten. Diese Untersuchungen zur Gefährdungsabschätzung waren Grundlage der Sanierungsplanung.

Den Untersuchungen lag die mit der Stadt Bochum abgestimmte städtebauliche Rahmenplanung zugrunde. In Abhängigkeit von der festgesetzten Nutzung wurden Schwellenwerte abgeleitet und Sanierungszonen ausgewiesen. Weiterführende Sanierungsuntersuchungen wurden ebenfalls im Rahmen des MKS-Projektes im Jahre 1994 von der Ingenieurgemeinschaft HARRESS-PICKEL-CONSULT / JESSBERGER & PARTNER GMBH durchgeführt.

Boden

Die Gefährdungsabschätzung auf dem ehemaligen Zechen- und Kokereigelände Lothringen IV wurde in mehreren Schritten und von verschiedenen Ingenieurbüros durchgeführt. Es wurden besonders im Nordosten des Geländes z.T. großflächige Kontaminationsbereiche im Boden, in denen auch Teer- oder Pechablagerungen z.T. oberflächennah anstanden, ausgewiesen. Nach Süden und Westen hin werden die Kontaminationen allgemein geringer. Die Bewertung geschah aufgrund definierter Handlungsschwellenwerte. Der Bewertung zugrunde gelegten Handlungsschwellenwerte wurden für drei Nutzungsarten des Bodens angegeben und sind unter der Vorgabe der möglichst restriktionsfreien Nutzung der potentiellen Bauflächen ermittelt worden.

Bodenluft

Eine akute Gefahr ist durch die bei Übertritt der Bodenluft in die Außenluft gegebene Verdünnung um zwei Zehnerpotenzen nicht gegeben. Für die vorgesehene Nutzung ist der Bodenluftpfad jedoch dauerhaft zu unterbinden (passive Bodenluftfassung, Gasdrainage), um eine Gefährdung der späteren Nutzung auszuschließen.

Grundwasser

Dass von dem kontaminierten Bodenmaterial durch Elution ins Grundwasser Gefährdungen zum Grundwasserpfad ausgehen, wurde durch Grundwasseruntersuchungen in der Gefährdungsabschätzung bewiesen. Die Grundwasserproben zeigten z.T. erhebliche Kontaminationen durch kokereitypische Schadstoffe.


Vergangenheit

Bild Praxisbericht Geokunststoffe 13 01 006

Die Gewerkschaft der Zeche Lothringen - in patriotischer Erinnerung an den deutsch-französischen Krieg von 1870/71 - war sodann der Zusammenschluss der Gewerke Fritz Funke, Heinrich Grimberg, Wilhelm Schürenberg und Friedrich Wilhelm Waldhausen. Hinzu kamen die Schächte 2, 3 und 6 in Gerthe und in Hiltrop 4 und 5. Parallel zum Ausbau des Bergwerks wurden Kokereien errichtet und vor allem die Gewinnung von Nebenprodukten wie z.B. Teer und Ammoniak spielte eine wichtige Rolle.1955 erreichten 4.500 Beschäftigte mit 2,03 Millionen Tonnen die höchste Jahresfördermenge. Am 28. April 1967 legte die Eschweiler Bergwerks Verein AG die Zeche, deren Verbund einst in den 20er Jahren einer der größten Arbeitgeber Deutschlands war, mit noch rund 3000 Beschäftigten still.

Seit 1992 sind sämtliche Restgebäude und Flächen in den Besitz der Entwicklungsgesellschaft Ruhr Bochum mbH (EGR Bochum) übergegangen.


Altlastensanierung

Abbildung 1: Regelaufbau der Oberflächenabdichtung im Bereich der Gewerbeflächen
Abbildung 1: Regelaufbau der Oberflächenabdichtung im Bereich der Gewerbeflächen

1. Bauabschnitt

In den Jahren 2000 bis 2002 wurde der 1. Bauabschnitt saniert. Hier wurden die Sanierungszonen ausgehoben und das kontaminierte Material in zwei sog. Umlagerungsbauwerken eingebaut. Auf die sanierten Flächenbereiche wurde dann eine Tragschicht aufgebracht.

2. Bauabschnitt

Der 2. Bauabschnitt, über den der vorliegende Bericht handelt, wurde in den Jahren 2010 bis 2012 nach den Planungen des Consulting Büro Frieg GmbH aus Bochum durch die ARGE Gewerbepark Hiltrop, bestehend aus der Heinrich Walter Bau GmbH, Borken und der EUROVIA Teerbau GmbH, Bottrop, saniert. Im Gegensatz zum 1. Bauabschnitt wurden die Flächenbereiche - und damit auch die Sanierungszonen - des 2. Bauabschnittes vollflächig mit einer Bentonitbahn überdeckt. Auf diese wurde die Tragschicht aufgebracht. Die Gefälleverhältnisse führen das auf der Bentonitbahn anfallende Sickerwasser zur Erschließungsstraße und im Gegenzug die unterhalb der Bentonitbahn aufsteigende Bodenluft aus dem Urgelände zum Randbereich der Fläche. Hier kann das Gas über einen Kiesfilter passiv entgasen.

Arbeits- und Immissionsschutzmaßnahmen

Im Rahmen der Arbeiten zur Reaktivierung der Zechenbrache Lothringen IV waren auch Arbeiten in kontaminierten Bereichen durchzuführen; so waren u.a. die TBG- Vorgaben für Arbeiten in kontaminierten Bereichen (BGR 128) zu beachten. Weiterhin wurde gemäß Baustellenverordnung ein SiGeKo bestellt.

Anwohnerschutzkonzept

Zur Überwachung der Außenluft bei Arbeiten in sensiblen Bereichen wurden Außenluftmessungen durchgeführt. Die Messungen fanden kontinuierlich über den Zeitraum statt, in dem Eingriffsarbeiten in das Urgelände durchgeführt wurden. Die Messungen wurden ein Woche nach Abschluss der Abdichtungsarbeiten beendet.

Aufbau der Oberflächenabdichtung

Im Bereich der Gewerbeflächen wurde folgender Aufbau der Oberflächenabdichtung erstellt (Abbildung 1)

Material der Sanierungszonen die nicht mit einer Oberflächenabdichtung überbaut wurden

Im Rahmen der Erdarbeiten wurde das Material ordnungsgemäß ausgehoben und im Bereich unterhalb der Bentonitbahn in den Auftragsbereichen lagenweise verdichtet wieder eingebaut.


Erstellung der Drainage für das anfallende Sickerwasser

Abbildung 2: Regelaufbau des Drainagegrabens
Abbildung 2: Regelaufbau des Drainagegrabens

Die wesentlichen Randpunkte der Fassung der auf dem Abdichtungssystem anfallenden Sickerwässer können wie folgt zusammengefasst werden:

Fassung der Sickerwässer in einem kiesgefüllten Drainagegraben. Weiterleitung der Wässer in einem Drainagerohr DN 200, Material HDPE. Dieses Rohr reicht bis zum Sammelschacht. Ab hier erfolgt die Weiterleitung in einem Vollrohr DN 300, Material Beton bis zum Regenrückhaltebecken.

Der im Bereich der Planstraße A erstellte Drainagegraben hat folgenden Regelaufbau (Abbildung 2)

Verlegung der Bentonitbahn
Verlegung der Bentonitbahn

Drainagegraben: Schutzvlies

Aufgrund der Neigungen der Baugrubenböschungen innerhalb des Grabens ist eine Schutzlage für die Bentonitbahn aus Sand nicht einbaubar. Das Vlies übernimmt diese Schutzfunktion. Produktbezeichnung: BETEX TP 120

Drainagegraben: Bentonitbahn

Produktbezeichnung: Bentomat GDA

Drainagegraben: Filterkies

Als Filtermaterial wurde geogener Kies Körnung 2 / 8 mm verwendet.

Grafik Praxisbericht Geokunststoffe 13 01 004
Abbildung 3: Regelaufbau der Oberflächenabdichtung im Bereich der Schächte im nördlichen und südlichen Ast

Schächte im Bereich der Drainage

Im nördlichen und südlichen Ast der Drainage wurden Revisionsschächte angeordnet. Der Sammelschacht für beide Drainageäste ist der Schacht D 22. Von diesem aus erfolgt die Weiterleitung der anfallenden Sickerwässer im Vollrohr (Beton, DN 300) bis zum Regenrückhaltebecken

Aufbau der Abdichtung im Bereich des Sammelschachtes D 22

Die Abdichtung im Bereich des Schachtes D 22 ist wie folgt vorgenommen worden: Unmittelbar vor dem Schacht D 22 wurde die Bentonitbahn „hochgezogen“. Die beiden Drainagerohre DN 200 wurden über eine ordnungsgemäß erstellte Bentonitbahndurchdringung in den Sammelschacht geführt. Die Weiterleitung der Sickerwässer erfolgt dann in einem Betonrohr DN 300.

Im Ergebnis wurde die Bentonitbahn um den Schacht D 22 herum geführt.

Aufbau der Abdichtung unterhalb der Revisionschächte

Der Regelaufbau der Oberflächenabdichtung im Bereich der Schächte (Betonfertigteile) im nördlichen und südlichen Ast kann der nachfolgenden Abbildung 3 entnommen werden

Abbildung 4: Abdeckung des Sickerwassergrabens und des Übergangsbereiches mit Vliesstoff GRK 3
Abbildung 4: Abdeckung des Sickerwassergrabens und des Übergangsbereiches mit Vliesstoff GRK 3

Dichtungsanschluss Fläche zur Drainage

Der Regelaufbau der Abdichtung des Sickerwassergrabens im Übergangsbereich zur Fläche kann den nachfolgenden Abbildung 4 entnommen werden: Aufsteigende Bodengase können der Steigung der Bentonitbahn folgend, in Richtung passiver Kiesfilter migrieren. Somit ist eine ordnungsgemäße Gasabführung in jedem Fall sichergestellt.


Flächenabdichtung

Gefälleschicht

Zur Sicherstellung eines ausreichenden Gefälles vom Hochpunkt der Bentonitbahn zur Sickerwasserdrainage wurde unterhalb der Gasdrainage ein Planum erstellt. Die Planumshöhe wurde entweder durch Materialeinbau in den Auftragsbereichen oder durch Materialabtrag in den Abtragsbereichen erreicht. In den Auftragsbereichen wurde sowohl das Material der Abtragsbereiche als auch sämtliches Material der Sanierungszonen und der Böschungsregulierungen eingebaut. Die Profilierung der gesamten so erstellten Fläche erfolgte so, dass ein Mindestgefälle von ca. 0,5 % zur Sickerwasserdrainage eingehalten wurde.

Geogitter auf dem Urgelände

SYMPAFORCE

Gasdrainage

Als Material der Gasdrainage wurden mit Zustimmung der unteren Bodenschutzbehörde neben geogenen Sanden auch Gießereirestsande eingebaut.

Bentonitbahn

Bentomat GDA

Entwässerungsbahn

Droptec D 25

Versuchsfeld

Die bodenmechanische Eignung der Gießereirestsande wurde in einem Versuchsfeld nachgewiesen.

Es wurden zwei Probefelder errichtet. Die Untersuchung der Geokunststoffe hat gezeigt, dass beide Geokunststoffkomponenten für das Abdichtungssystem die notwendige Robustheit besitzen, wenn für die Bettung das einem Sand entsprechende Korngrößenband des Altsandes durch Siebung sichergestellt wird. Der Altsand wurde demnach so gesiebt, dass Bestandteile, die von ihrer Korngröße her kiesigen Materialien zuzuordnen waren, separiert wurden und für die Bettungsschicht nicht zum Einsatz kamen.


Baubeschreibung

Verfüllarbeiten

Im Rahmen der Flächenvorbereitung wurden im Vorfeld der eigentlichen Sanierungsarbeiten die Verfüllarbeiten der unterirdischen Hohlräume durchgeführt. Dazu wurden zunächst in regelmäßigen Abständen quer über die Fläche Baggerschürfe im Bereich des Urgeländes angelegt. Als Ergebnis der Erkundungsschürfe wurden Bereiche identifiziert, die mit Dämmer verfüllt wurden.

Planum im Bereich des Abdichtungsbereiches

  • Durchführung von erforderlichen Vermessungsarbeiten zur Feststellung von Auftrags- und Abtragsbereichen in Abhängigkeit der zu erstellenden Höhen- bzw. Gefällesituation

  • Durchführung von erforderlichen Profilierungsarbeiten im Rahmen der Erstellung der erforderlichen Planumsfläche

    Abtragsbereiche im Urgelände

    In den Abtragsbereichen wurde wie folgt vorgegangen:

  • Materialabtrag und Einbau in den Auftragsbereichen

  • Durch entsprechende bautechnische Maßnahmen wurde die Geländeoberfläche derart profiliert, dass ein Gefälle zum Drainagegraben entstand

  • Vor dem Aufbringen der Gasdrainage wurde das Planum erstellt und verdichtet

    Auftragsbereiche auf das vorhandene Urgeländeniveau

    In den Auftragsbereichen wurde wie folgt vorgegangen:

  • Verdichten des Urgeländeplanums

  • Einbau von kontaminiertem Material

  • Die Einbauhöhe des unverdichteten Bodens betrug im Mittel rd. 0,30 m

  • Nach jeder Schüttlage und Einebnung erfolgte sofort die dynamische Verdichtung

  • Durch entsprechende bautechnische Maßnahmen wurde die Oberfläche derart profiliert, dass ein Gefälle zum Drainagegraben entstand

  • Vor dem Aufbringen der Gasdrainage wurde auch hier das Planum erstellt und verdichtet



Bild Praxisbericht Geokunststoffe 13 01 009

Einbau des Geogitters auf dem Urgelände

Auf die so erstellte Planumsfläche der Auftrags- bzw. Abtragsbereiche wurde das Geogitter auf das Urgelände aufgelegt

Bild Praxisbericht Geokunststoffe 13 01 001

Erstellung der Gasdrainage

  • Der nächste Baustein der Oberflächenabdichtung war die Erstellung der Gasflächendrainage. Hier wurde eine Gasdrainschicht auf die gesamte Planumsfläche eingebaut. Durch die Gasdrainage wird aufsteigendes Gas aus der Bodenluft bzw. aus dem Steinkohlengebirge gefasst, dem umlaufenden Kiesfilter im Böschungsbereich zugeführt aus dem es passiv entgasen kann.

  • Die Gasdrainschicht ist als Flächendränage ausgeführt worden. Das Material ist mit einer Stärke von d = 0,10 m aufgebracht worden. Als Material der Gasdrainschicht wurden vor Ort abgesiebte Gießereirestsande verwendet. In einem kleinen Teilbereich im Nordosten wurde geogener Sand eingebaut.
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