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Deponieabdichtungssysteme bestehen aus einem komplexen Schichtaufbau mit ihren wesentlichen Funktionen: Abdichtung, mechanischer Schutz der Abdichtung, Drainage und Stabilisierung sowohl des Deponiekörpers als auch der angrenzenden geologischen Schichten.  Abbildung: TencateAn hochwertige Geotextilien wird eine Vielzahl von mechanischen, hydraulischen und physikalischen Anforderungen gestellt. Neben typischen Anwendungsgebieten im Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbau eignet sich Fontana Drefon auch für den Deponie- und Beckenbau.  Fotos: FontanaAn hochwertige Geotextilien wird eine Vielzahl von mechanischen, hydraulischen und physikalischen Anforderungen gestellt. Neben typischen Anwendungsgebieten im Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbau eignet sich Fontana Drefon auch für den Deponie- und Beckenbau.  Fotos: FontanaHinter einem Naturstein-Kunstbauwerk wurde beim Bau des neuen Radwegs bei Aggsbach zur Uferstabilisierung im Fall von Hochwasser das Spezial­filtertextil Polyfelt F eingebaut.  Foto: Tencate

Textile Werkstoffe zum Sichern und Schützen von Böden

26.04.2013

Im Landschaftsbau haben sich Geotextilien als unentbehrliche Hilfsmittel bei der Lösung der immer komplexer ­werdenden Aufgaben der Geotechnik und des Umweltschutzes etabliert.

Aufgrund der hervorragenden Festigkeits- und Beständigkeitswerte synthetischer Polymere wie z. B. Polypropylen oder Polyester können heute Gewebe, Maschenware und Vliesstoffe erzeugt werden, die je nach Herstellungsverfahren über sehr spezielle Eigenschaften verfügen. Insgesamt resultiert daraus eine breitgefächerte Palette von Funktionsmöglichkeiten und Einsatz­gebieten: Zum einen werden wenig tragfähige oder zugfeste Böden mit Geotextilien stabilisiert, da diese einen Teil der auftretenden Kräfte aufnehmen. Wichtig ist hierbei, die Materialdehnung unter geringer, aber ständiger Auflast zu berücksichtigen. Ebenso können sie zum Schutz von beschichteten Bauteilen, Dichtungsbahnen etc. vor Beschädigung durch scharfkantige Unebenheiten im Untergrund oder beim Verfüllmaterial eingesetzt werden.

Beim Filtern, einer weiteren Anwendungsform, soll sich druckloses Wasser ungehindert durch die Ebene des Geotextils bewegen können, ohne dass Bodenmaterial mittransportiert wird. Hierfür ausschlaggebend sind die Kornstruktur des Bodens sowie die Dicke und die Porenstruktur des Geotextils. Dränsysteme bestehen aus einer Sicker- und einer Filterschicht. In der Sickerschicht wird das Wasser aufgenommen und weitergeleitet, mit der Filterschicht soll verhindert werden, dass die Sickerschicht verschlammt.
Um die Zusammensetzung bzw. die Funktion der angrenzenden Böden zu erhalten, werden Geotextilien häufig auch als Trennschicht mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet, z.B. bei der Deponiesicherung (siehe Projekte).

Darüber hinaus kommen geotextile Stoffe als Abdeckmaterial zum Einsatz, um beispielsweise das böschungsparallele Abgleiten einer Oberflächenschicht zu verhindern. Und last, but not least bringen sie neben diesen augenscheinlichen technischen Qualitäten auch im Hinblick auf die Kosten von Bauprojekten entscheidende Verbesserungen, weil durch ihre Verwendung erhebliche Mengen an konventionellen Baumaterialien wie Sand, Kies oder Ton eingespart werden können. 

Herstellungsvarianten und Qualitätskriterien

Wesentliche Abweichungen zwischen geotextilen Werkstoffen hinsichtlich ihres Dehnungsvermögens, der Reiß- bzw. Widerstandsfestigkeit und den hydraulischen Eigenschaften ergeben sich aus der Art ihrer Produktion. Dabei unterscheiden sich Gewebe aus verkreuzten Fadensystemen und geschlungene bzw. verstrickte Maschenware erheblich von Vliesstoffen. Diese bestehen aus Fasern, deren Lage meist keinem offensichtlichen Ordnungsprinzip gehorcht und ein wirres Stoffgefüge ergibt. Die Festigkeit eines Vlieses beruht daher zunächst auf der fasereigenen Haftung.

Mit verschiedenen technischen Methoden können daraus aber sehr hochwertige Halbfertigprodukte hergestellt werden. Da in der Praxis je nach Einsatzgebiet oft mehrere Funktionen gefragt sind, die ein einzelnes Produkt nicht erfüllen kann, werden häufig mehrere Materialien kombiniert. 

Generell lassen sich Qualitätsprodukte aus Primärfasern nicht mit Ware aus regenerierten Altstoffen vergleichen, aber weil Geotextilien oft nur unzureichend spezifiziert sind, wird leicht über die großen Unterschiede zwischen den Produkten hinweggesehen. Beispielsweise ist die gern als Qualitätsmerkmal angeführte „flächenbezogene Masse“ kein relevantes Beurteilungskriterium und stammt noch aus einer Zeit, als es keine anerkannten Geotextilprüfungen gab. Kritiker sehen daher in der sogenannten „Flächengewichtsausschreibung“ einen Versuch zur Aufwertung von Materialien, deren Beständigkeit und Funktion tatsächlich sehr begrenzt sind. Im Extremfall können diese meist aus billigen Regeneraten hergestellten Stoffe schon nach wenigen Monaten degenerieren. Ein wenig Materialkosten zu sparen geht hier klar zulasten der Anwendungsicherheit.

Deponieanlagen stabilisieren und abdichten 

Im Deponiebau werden Geotextilien als wesentliche Konstruktionselemente verwendet. Da es sich aufgrund der verschiedenen Anforderungen um eine ziemlich anspruchsvolle Aufgabe handelt, muss die Eignung für bestimmte Funktionen, z. B. Filtern, Dränen und Bewehren, jeweils einzeln nachgewiesen werden. Darüber hinaus müssen die eingesetzten Geotextilien eine ausreichende Beständigkeit gegenüber den dort zu erwartenden Flüssigkeiten und Gasen auf­weisen.

Das Anforderungsprofil enthält u. a. folgende Kriterien: Bei Deponieabdichtungssystemen muss die Kunststoffdichtungsbahn vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden. Außerdem gilt es, Feinteileintrag und Verschlämmungen der Flächendränage zu verhindern – mit entsprechenden Filtervliesen kann diese Aufgabe zuverlässig bewältigt werden. Im Böschungsbereich der Abdichtung kommen weitere Ansprüche hinzu. Um Zugbelastungen in der Dichtungsbahn zu vermeiden, werden geotextile Bewehrungsprodukte eingesetzt. Sicker- bzw. Hangwässer müssen, ohne Druck auf das Abdichtungssystem aufzubauen, abgeleitet werden. Probate Mittel für diese Aufgabe sind Dränagematten. 

Bei 16 Millionen Einwohnern auf einer Fläche von 6.340 Quadratkilometern fallen in Schanghai wie in allen Großstädten täglich sehr große Mengen Abfallstoffe an. Zwei Drittel davon stammen aus der Industrie und ein Drittel aus den Haushalten. Ein Teil der recyclierbaren Materialien wird aufbereitet und der Rest auf Deponien entsorgt. Eine davon ist die 360 Hektar umfassende Laogang-Deponie an der Küste, rund 60 Kilometer vom Stadtzentrum entfernt, die in den vergangenen Jahren erweitert und mit einem neuen Verarbeitungszentrum ergänzt wurde. 

Die bestehenden Anlagen waren nicht mehr in der Lage, mit den steigenden Müllmengen, derzeit jeden Tag zwischen 8.000 und 10.000 Tonnen, fertig zu werden. Mit der Erweiterung der Deponie wurde ihre Kapazität um täglich 5.000 Tonnen erhöht.Auf der Deponie wurde nicht nur der Raum für Abfall vergrößert, sondern auch mehr Platz für den Schluff, das Endprodukt der Abfallverarbeitung, das häufig für den fauligen Geruch auf Deponien verantwortlich ist, und für die Asche des verbrannten Abfalls geschaffen. Anrainer hatten sich seit längerem über die unangenehmen Gerüche beschwert.

Um internationalen Standards sowie den relevanten lokalen chinesischen Regelungen zu entsprechen, musste ein zeitgemäßes Abdichtungs- und Sicherungssystem aufgebaut werden. Zum Einsatz gelangten bewährte Produkte von Tencate. Die Grundlage unter der Aufschüttung besteht aus weichem Marinelehm. Um diese schnell und kontrolliert zu verdichten, wurde eine Entwässerungsschicht in Verbindung mit vorgefertigten vertikalen Abflüssen angebracht. Diese besteht aus einem gesponnenen Geotextil (Mirafi® FW700), das gute Filtereigenschaften mit hoher Dehnfestigkeit vereint.

Nach der Installation des Entwässerungssystems an der Basis wurde eine doppelte geomembrane Zwischenlage aus HDPE (high-density polyethylene) angebracht. Über die obere geomembrane Schicht an der Unterseite der Deponie wurde eine Entwässerungdecke gesetzt und mit einem gesponnenem geotextilen Filter aus Mirafi® FW400 vor dem Verstopfen geschützt.

Zu den weiteren Maßnahmen zählen die Errichtung einer Sammelanlage für das anfallende Biogas sowie die Installierung eines Managementsystems zur Koordinierung und Kontrolle aller Aufgaben.
Auch in Tema, der wichtigsten Hafenstadt im westafrikanischen Ghana mit rund 300.000 Einwohnern, ist der Müll ein gravierendes Problem. Tema liegt in der Region Greater Accra, einem urbanen Ballungsraum, der sich als zusammenhängende Bebauung 100 Kilometer an der Küste entlangstreckt und bis zu 30 Kilometer ins Landesinnere reicht. Der Hafen verarbeitet derzeit mehr als 10.000.000 Tonnen Fracht pro Jahr.

Neben Lebensmitteln und Verbrauchsgütern auch Computer, Fernseher oder Kühlschränke, die als funktionsfähige Secondhandware deklariert sind. Ein großer Teil davon ist aber Schrott, der exportiert wird, um die teure Entsorgung im Ursprungsland zu umgehen. Messungen haben ergeben, dass die Schadstoffbelastung in Teilen der Region Accra die zulässigen Grenzwerte um das 50-Fache überschreitet. Viele Menschen leben dort auf einer meterhohen Lage aus Elektro- und Plastikschrott. Effiziente Methoden der Abfallentsorgung sind daher ein Gebot der Stunde, und die neue Entsorgungsanlage auf der Kpone-Deponie soll einen wesentlichen Beitrag dazu leisten. Die alte Deponie war nicht nur ein Ärgernis für die Industrie in der Region, sondern stellte auch erhebliche Gesundheitsrisiken für Anrainer und die hier beschäftigten Arbeiter dar.

Bei der Sanierung und Erweiterung des Geländes wurden u. a. 230.000 Quadratmeter Spinnfaservlies Drefon® S 500 von Fontana verbaut. Drefon weist aufgrund der optimierten Spinnfaser eine hervorragende Robustheit auf: In einschlägigen Tests zeigt es ein um den Faktor 2 besseres Durchschlagverhalten als Endlosfaservliese gleicher Masse.

Weitere Qualitätsmerkmale sind das sehr hohe und isotrope Dehnverhalten, wodurch höchste Flexibilität und Anpassung an Unebenheiten im Untergrund gewährleistet sind und Einbaubeschädigungen wirkungsvoll verhindert werden. Sämtliche Fontana-Geotextilien für den Tief- und Hochbau werden aus hochwertigen Original-Polymerfasern erzeugt, wodurch eine hervorragende Beständigkeit gegen chemische, biologische und physikalische Einflüsse und hohe Langzeitbeständigkeit gewährleistet sind – gerade bei dieser Anwendung besonders wichtige Kriterien. 

Hydraulisch stark beanspruchte Zonen schützen

Der Hochwasserschutz nimmt in Siedlungsräumen von jeher eine besondere Bedeutung ein. Bei großen Niederschlagsmengen in relativ kurzen Zeiträumen treten in den vergangenen Jahren vermehrt großräumige Überflutungen in bebauten Gebieten auf, die oft auch katastrophale Schäden an Gebäuden und Infrastruktur­einrichtungen verursachen. 

Beim Bau von Hochwasserschutzbauwerken und Rückhaltebecken ist meist das Errichten eines dauerhaft dichten Dammes oder einer Böschung die Hauptaufgabe. Mittels Bentonitmatten kann die Abdichtung zumeist sehr wirkungsvoll und ökonomisch gelöst werden. SGS Geotechnik bietet dazu eigens entwickelte Produkte an: Zu den Besonderheiten zählen selbstdichtende Überlappungsbereiche und Kombiprodukte mit speziellem Schutz gegen Austrocknen oder Durchwurzelung.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Standsicherheit des Abdeckbodens oberhalb der Dichtschichten. Hier gilt es, Porenwasserdruck, Wasserspiegelschwankungen und Schleppspannungen zu beherrschen. Bewährt hat sich der Einbau von Flussmatratzen zur Stabilisierung des Oberbodens. Die Flussmatratzen werden mit einem Kombiprodukt wie Macmat R geschlossen. Es besteht aus einem doppelt gedrillten, hexagonalen Metallnetz und einem bereits im Herstellungsprozess integrierten polymeren Wirrgelege. Der hohe Hohlraumanteil von mehr als 90 Prozent hält den aufgebrachten Oberboden wirksam an seinem Platz, bis die natürliche Vegetation sicher angewachsen ist und damit den Erosionsschutz übernehmen kann.

Neben dem Schutz gegen Oberflächenerosion ist auch die Abwehr von Nagetieren wie Biber, deren Ausbreitung in den letzten Jahren wieder stark zugenommen hat, von entscheidender Bedeutung. Kombinierte Produkte wie Macmat R bieten auch hier einen nachgewiesenen Schutz. Das Metallgitter sorgt aber gleichzeitig für die Rückverhängung und Stabilisierung der Böschungsabdeckung. Die in Österreich geprüften und zugelassenen SGS-Biberschutzgitter sind bewährt – es wurden bereits zigtausende Quadratmeter davon verbaut. Die Erosionsschutzmatte Macmat R bewahrt Uferböschungen vor dem Abrutschen, funktioniert als Rekultivierungsschicht und schützt vor der Unterminierung durch Nagetiere. 

Nach den extremen Hochwässern in den vergangenen Jahren wird bei Bauten in Gewässerbereichen besonderes Augenmerk auf eine technisch hochwertige Ufersicherung gelegt. Beispielsweise in der touristisch gut erschlossenen Wachau in Niederösterreich, die sich unter anderem durch ihre schön angelegten Radwege entlang der Donau auszeichnet.

Bei einem neuen Teilstück bei Aggsbach wurde zwischen B33 und Donau in den Uferbereichen das Spezialfiltertextil Polyfelt F (TenCate) unter dem Blockwurf (Befestigung mit großen kantigen Gesteinsbrocken) eingebaut. Das Produkt ist eine Kombination zweier Geotextilien, wobei die obere Schicht als Schutz der unteren Filterlage dient. Sie ist dahingehend optimiert, den Boden vor Ausschwemmung zu schützen. Die hohe Wasserdurchlässigkeit verhindert gleichzeitig den Aufbau hydraulischen Drucks besonders nach Hochwasserereignissen. Die gute Stabilität und hohe Flexibilität des Filterprodukts erlaubt einen Einbau des Blockwurf ohne weitere Sicherungsmaßnahmen.


SGS Geotechnik GmbH
Hochwasserschutz mit Geokunststoffen

Beim Bau von Hochwasserschutzbauwerken und Rückhaltebecken ist meist das Errichten eines dauerhaft dichten Dammes oder einer Böschung die Hauptaufgabe. Mittels Einbau von Bentonitmatten (Bild 1, Inserat unten) kann diese Abdichtung zumeist sehr wirkungsvoll und ökonomisch gelöst werden. SGS Geotechnik bietet dazu eigens entwickelte Bentonitmatten an. Besonderheiten dieser Bentonitmatten sind selbstdichtende Überlappungsbereiche und Kombiprodukte mit speziellem Schutz gegen Austrocknen oder Durchwurzelung. 

Ein wichtiger Aspekt bei Hochwasserschutzdämmen und Rückhaltebecken ist die Standsicherheit des Abdeckbodens oberhalb der Dichtschichten. Porenwasserdruck, Wasserspiegelschwankungen und Schleppspannungen gilt es zu beherrschen. Bewährt hat sich der Einbau von Flussmatratzen zur Stabilisierung des Oberbodens. Die Flussmatratzen (Bild 2) werden mit einem Kombiprodukt wie Macmat R geschlossen. 

Macmat R besteht aus einem doppelt gedrillten hexagonalen Metallnetz und einem bereits im Herstellungsprozess integrierten polymeren Wirrgelege. Der hohe Hohlraumanteil von über neunzig Prozent hält den aufgebrachten Oberboden wirksam an seinem Platz, bis die natürliche Vegetation sicher angewachsen ist und damit den Erosionsschutz übernehmen kann. 

Neben dem Schutz gegen Oberflächen­erosion ist auch der Schutz gegen Nagetiere wie Biber von entscheidender Bedeutung. Macmat R (Bild 3) bietet dafür einen nachgewiesenen Schutz. Das Metallgitter sorgt aber auch gleichzeitig für die Rückverhängung und Stabilisierung der Rekultivierungsschicht und schützt die Uferböschung vor dem Abrutschen.

Im konkreten Fall sorgte eine in den Überlappungsbereichen selbstdichtende Bentonitmatte für die sichere Abdichtung des Hochwasser-Schutzdammes. 
Die Population und Ausbreitung der Biber hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen, daher bietet SGS Geotechnik ein in Österreich geprüftes und zugelassenes Biberschutzgitter (Bild 4) an. Zigtausende Quadratmeter dieses Produkts wurden in Österreich bereits verbaut.

Autor/in:
Jürgen Niederdöckl
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