Zur Wirtschaftlichkeit

    Der wesentliche Vorteil

    „Technische Böden“ ist ein Planungsverfahren, über das die planerischen Lösungen zur technischen Veränderung von Aushubböden oder mineralischen Abfällen erarbeitet werden, sodass sie ihre Funktion als optimaler Baustoff erfüllen und innerhalb der Baustelle wieder eingesetzt werden können. Diese Vorgehensweise führt dann zu einer Maximierung des Wirtschaftlichkeitsaspektes.

    Der Grundgedanke

    Die Idee für die Initiierung einer Fachplanung „Technische Böden“ basiert auf die nachstehend aufgeführten Aspekten:

    Aspekt 1

    Aus der DIN 18300 ist abzuleiten, dass durch den Baugrundgutachter die aus seiner Sicht wirtschaftlichsten Gründunglösungen für den Erdbau für das jeweilige Bauvorhaben zu beschreiben sind. Neben der genauen Beschreibung der Gründungslösung sind dabei auch die zu verwendenden Liefermaterialien anzugeben. Ein (normiertes) Planungsverfahren, das zur Ermittlung der wirtschaftlichsten Gründungslösung führt, gibt es derzeit noch nicht.

    Aspekt 2

    Jährlich werden allein in Deutschland rund 250 Millionen Tonnen mineralische Abfälle auf Deponien abgelagert. Bis zum Jahr 2035 werden rund 50 % der bestehenden Deponien schließen. Zu erwarten sind eine deutliche Steigerung der Entsorgungskosten und weitere Transportwege, verbunden mit einer deutlichen Verschlechterung der CO2-Bilanz. Insbesondere vor dem Hintergrund der zu erwartenden Kostensteigerungen werden Verfahren, die eine Wiederverwendung von Aushubböden und mineralischen Abfällen ermöglichen, eine zunehmende Akzeptanz erfahren.

    Aspekt 3

    Das Planungsverfahren unterstellt, dass die „Baustelle“ als System zu verstehen ist, bei dem alle natürlichen vorhandenen und künstlich eingebrachten Materialien miteinander interagieren (z.B.: eine eingebrachte Kraft erzeugt immer eine Gegenkraft). Bei der Ermittlung der wirtschaftlichsten Lösung geht es also nicht darum, die möglichst billigen Produkte gegenüberzustellen. Nachhaltige Wirtschaftlichkeit kann nur über eine Systembetrachtung ermittelt werden.

    Grundlagen für Anforderungen an die Erarbeitung fachplanerischer Lösungen

    Aus der DIN 18300 ist abzuleiten, dass durch den Baugrundgutachter die aus seiner Sicht wirtschaftlichsten Gründunglösungen für den Erdbau für das jeweilige Bauvorhaben zu beschreiben sind. Neben der genauen Beschreibung der Gründungslösung sind dabei auch die zu verwendenden Liefermaterialien anzugeben.
    Für die Beurteilung einer Gründungslösung sind regelmäßig mindestens 3 Aspekte zu betrachten:

    • Baugrund, einschließlich Grundwasserverhältnisse
    • Bauwerk (Lasten, Schwingungen, Wärmeableitung, etc.)
    • Gründungselement als Bindeglied zwischen dem Baugrund und dem Bauwerk

    Der Baugrund, das Bauwerk und das Gründungselement lassen sich durch (Boden-)kennwerte charakterisieren. Dabei sind die Kennwerte des Baugrundes ebenso gegeben (der Baugrund ist nun einmal so, wie er ist), wie auch die Anforderungen an die Kennwerte aus dem Bauwerk (z.B.: aufzunehmende Lasten). Die Kennwerte vom Gründungselement müssen ermittelt werden, mit dem Ziel, dass das Gründungselement mindestens über die technische Nutzungsdauer seine Funktion behält.

    Mindestinhalte einer Fachplanung „Technische Böden“:

    Die nachfolgend aufgeführten Planungsinhalte sind als ein zu diskutierender Vorschlag zu werten. Aus der täglichen Praxis bei der Fachplanung für Flüssigbodenanwendungen hat sich die unten beschriebene Vorgehensweise jedoch bewährt.
    Technische Böden sollen sich nicht nur auf Flüssigböden oder ZFSV beschränken. Es sollen alle Arten von Baustoffen möglich sein, die sich aus Aushubböden oder mineralischen Abfällen herstellen lassen. Die exakte Beschreibung der Technischen Böden anhand der geforderten Kennwerte und Eigenschaften benötigt keine Produktnamen.
    Für die Erstellung einer Fachplanung Technische Böden werden die folgenden Mindestinhalte für sinnvoll erachtet:

    • Prüfung der Vollständigkeit des Baugrundgutachtens, Plausibilitätsprüfung
    • Ermittlung der für das Bauvorhaben relevanten Parameter aus dem Baugrundgutachten (Boden, Grundwasser)
    • Ermittlung des Baugrund- und Baurisikos aus dem Baugrundgutachten
    • Ermittlung der für das jeweilige Bauvorhaben geforderten Parameter für die End- und Gebrauchseigenschaften (z.B.: Tragfähigkeit (dynamische, statische Lasten), Schadstoffimmobilisierung, Setzungsverhalten, Wasserdurchlässigkeiten, Wärme- und elektrische Leitfähigkeiten, schwingungsdämpfende Eigenschaften, etc.)
    • Vorplanung und Vordimensionierung der Gründungslösung
    • Vorstatiken, bei komplexeren Gründungslösungen FEM
    • Ermittlung und Beschreibung der benötigten Einbautechnologie
    • Ermittlung und Beschreibung der logistischen Erfordernisse
    • Gegebenenfalls CO2-Bilanzierung
    • Angaben für die Herstellung des Technischen Bodens
    • Angaben zum Transport des Technischen Bodens
    • Angaben für den Einbau des Technischen Bodens
    • Festlegung der Gütesicherung (Art und Häufigkeit)

    Im Ergebnis erhält man die für die Funktionserfüllung erforderlichen bodenchemischen und bodenmechanischen Kennwerte für den einzusetzenden Baustoff und der zu wählenden Gründungsart.
    Technische Böden unterstellen, dass eine Wirtschaftlichkeit immer dann gegeben ist, wenn der vor Ort gewonnene Aushubboden nach ggfs. einer technischen Anpassung als Baustoff innerhalb der Baustelle wiederverwendet werden kann. Neben den Transport- und Entsorgungskosten für die Entsorgung des Aushubbodens entfällt auch die Beschaffung von Baustoffen, was zu einer erheblichen Ressourcenschonung führt.

    Weitere Planungsschritte

    Aus den statischen Berechnungen der vordimensionierten Planungslösung ergeben sich die wesentlichen Kennwerte, die der Technische Boden zu erfüllen hat, um die geplante Funktion mit der notwendigen Sicherheit erfüllen zu können.

    Die statischen Berechnungen sollen nicht nur die Kennwerte (Zielwerte und Toleranzen für die Rezeptur) liefern, sondern auch die Geometrie des Gründungselementes/Technische Boden-Bauteils festlegen.

    Auf Basis des Aushubbodens wird eine Rezeptur erstellt, deren Umsetzung zu einem Technischen Boden führt, der die aus der statischen Berechnung geforderten Bodenkennwerte erfüllen soll.

    Erfüllt der Technische Boden die aus der Statik geforderten Kennwerte nicht, gibt es zwei Wege zur Optimierung:

    1. Die Menge und ggfs. Art der Zuschlagstoffe werden so verändert,
      dass der Technische Boden die Vorgaben aus den statischen Berechnungen erfüllt.
    2. Die geplante Dimensionierung des Gründungsbauteiles wird mit den auf
      Basis der Rezeptur erreichten Kennwerten soweit angepasst, dass ein „sicheres“ Bauteil erreicht wird.

    In der Praxis ist die Optimierung der Gründungslösung ein iterativer Prozess, bei dem wechselseitig die Statik und die Rezeptur angepasst wird.

    Da die Gründungslösungen individuell für jede Baustelle erarbeitet werden, ist die Qualitätssicherung des Technischen Bodens für jedes Bauvorhaben im Zuge der Planung ebenso individuell festzulegen. Für eine optimierte Gründungslösung werden final die Kosten ermittelt. Da der Bauablauf bei dem Einsatz von Technischen Böden im Zuge der Fachplanung exakt beschrieben wird, ist eine CO2-Bilanzierung der Baustelle möglich.