Projekt 19221/01

High-Tech Methoden zur Untergrundsondierung: Entwicklung und Musterbau von Sondengehäusen für den Einbau von Sensorsystemen zur in situ-Messung von Schadstoffprofilen

Projektdurchführung

NEUMANN Baugrunduntersuchungen GmbH
Marienthaler Str. 6
24340 Eckernförde

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Projekt ist Teil des Verbundvorhabens High-Tech Methoden zur Untergrundsondierung.
In der Bundesrepublik Deutschland werden jährlich ca. 100 ha Land für Siedlung und Verkehr verbraucht, die Hälfte dieser Fläche wird dabei versiegelt. In den letzten 50 Jahren hat sich die Siedlungs- und Verkehrsfläche in den alten Bundesländern nahezu verdoppelt. Während einerseits neue Gewerbe- und Wohngebiete auf der grünen Wiese entstehen, wächst der Anteil an Brachflächen. Ein Lösungskonzept zur Verminderung des Flächenverbrauchs ist die konsequente Umsetzung eines Flächenrecyclings, also der Wiedernutzung von industriellen, gewerblichen oder militärischen Brachflächen, vor allem im urbanen Bereich. Dies sind in aller Regel altlastverdächtige Flächen. Um eine zügige und belastbare Erkundung dieser Flächen zu gewährleisten, können Analyseverfahren, die vor Ort eingesetzt werden, wichtige Vorteile bringen. Aus diesem Grund hat die DBU das Verbundvorhaben High-Tech Methoden zur Untergrundsondierung gefördert. Ziel des Verbundes war es, konventionelle, handgehaltene bis mittelschwere Sondiersysteme mit kostengünstigen und modernen Sensoren auszurüsten. Damit sollen bereits bei den Erkundungsarbeiten analytische Signale erzeugt und ausgewertet werden können. Das Verbundvorhaben wurde in 14 eigenständige Vorhaben untergliedert, die organisatorisch klar voneinander abgegrenzt waren und eigene Vorhabensziele beinhalten: AZ 19219, 19220, 19221, 19225, 19229, 19230, 19232, 19233, 19234, 19235, 19281, 21918.
Bei der Erkundung von Schadstoffverteilungen im Untergrund werden sowohl im Bereich der Herstellung von Aufschlüssen als auch auf dem Gebiet der Laboranalytik zurzeit noch zu viele Arbeiten durchgeführt, die eine teilweise weit über das erforderliche Maß hinausgehende Menge an Informationen liefern.
Mit der Entwicklung einer für die Medien Bodenluft, Boden und Grundwasser anwendbaren Vor-Ort-Analytik (in situ während der Sondierung bzw. im Bohrloch) sowie einer entsprechend ausgelegten Son-dentechnik im Einzelvorhaben Entwicklung und Musterbau von Sondengehäusen für den Einbau von Sensorsystemen zur in situ-Messung von Schadstoffprofilen sollen folgende Ziele erreicht werden:
1. Qualitative und quantitative Erfassung der vorhandenen Kontaminanten während des Sondierens.
2. Herbeiführung kurzfristiger Entscheidungskriterien vor Ort bzgl. der Positionierung von Kleinbohrungen.
3. Ausarbeitung eines auf die erkundeten Kontaminanten zugeschnittenen Laboranalytik-Programms.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenSOLL: In der auf 18 Monate angesetzten Phase 3 erfolgt der Abschluss der Erprobung zur Integration von Sensorik in Sondentechnik. Darüber hinaus werden Standorte für Feldtests ausgewählt. Den Abschluss der Phase 3 bildet eine Demonstration der sensorgekoppelten Sondiertechnik.
IST: Seitens der Fa. Neumann wurden in enger Zusammenarbeit vor allem mit Dr. Baermann & Partner, der TU Harburg sowie Optimare weitere Sondenkopfkonfigurationen entwickelt. Insbesondere eine sog. Doppelhüllensonde wird aktuell noch erprobt. In Eindringversuchen erwies sich der um etwa 4 mm größere Durchmesser der Sonde als nicht nachteilig (vgl. Abschlussbericht vom März 2005). Diese Sonde besitzt den Vorteil, Fensteröffnungen (bspw. Fritten oder Saphirglas) Bis zur vorgesehenen Probenahmetiefe vor mechanischen und vor allem auch chemischen Einwirkungen (Kontaminationsverschleppung) zu schützen. Das Öffnen der Sonde erfolgt über ein Anheben des Sondiergestänges. Mittels Mantelreibung wir die äußere Hülle auf dem Niveau der ursprünglichen Sondiertiefe gehalten. Das Funktionieren dieses Prinzips wird aktuell in Zusammenarbeit mit Herr Dr. Baermann durch den Einsatz von Endoskopen erprobt. Dies geschieht im Rahmen einer kostenneutralen Verlängerung des Forschungsprojekts.


Ergebnisse und Diskussion

Die Doppelhüllensonde erweist sich als sinnvoll zur Vermeidung von Kontaminationsverschleppungen. Die Frage, ob beim Anheben des Gestänges die äußere Hülle auf dem ursprünglichen Niveau verbleibt, muss noch geklärt werden. Hierbei sind Modifikationen der Außenhülle möglich. Bspw. kann eine Verlängerung der Außenhülle zu einer größeren Mantelreibung führen. Auch die Vergrößerung der Außenhüllenoberfläche durch ein Aufrauen ist denkbar. In petrologisch unproblematischen Böden (schluffarme Sande, vorzugsweise wasserfrei) ist die Anwendung der bereits mehrfach erprobten, hüllenlosen Sondenköpfe möglich, da in
diesen Böden eine Kontaminationsverschleppung sowie ein Verschmieren von Fenster- oder Frittenöffnungen nicht zu erwarten ist.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Rahmen der Vision Schleswig Holstein wurden am 03. Mai 2005 vor interessiertem Fachpublikum (u. a. Vertretern von Umweltämtern und Landesbauämtern) die Forschungsergebnisse in den Räumlichkeiten der Fa. Neumann demonstriert. Über die Ergebnisse wurde auf der DBU-Tagung Umweltvorsorge im April 2005 in Osnabrück berichtet.


Fazit

Die Zielsetzung des Projektes, stoßfeste und miniaturisierte Sensortechnik zu entwickeln und in Lockersedimenten abzuteufen, ist erreicht worden. Abschließend wird in Zusammenarbeit mit der TU Harburg und Herrn Dr. Baermann seitens der Fa. Neumann im Rahmen einer kostenneutralen Projektverlängerung die sog. Doppelhüllensonde auf ihre Verwendbarkeit hin überprüft.