Anl.3_Baugrundsituation_Kleine Steinau.pdf

[Seite 1]

Einschätzung der Baugrundsituation

Revitalisierung der Kleinen Steinau (südl. Bahnquerung)

Kleine Steinau  Gewässer II. Ordnung

Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz

[Seite 2]

Einschätzung der Baugrundsituation

Revitalisierung der Kleinen Steinau (südl. Bahnquerung)

Verfasser: Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz Betriebsstelle Süd, Standort Göttingen Alva-Myrdal-Weg 2 37085 Göttingen

Projektleitung: Dipl.-Ing. Torsten Knoblauch

Bearbeitung: M. Ing. Kathrin Moggert Dipl.-Ing. Torsten Knoblauch

Göttingen, den 30.09.2022

Kathrin Moggert Torsten Knoblauch

[Seite 3]

Inhaltsverzeichnis

1. Veranlassung ................................................................................................. 2

2. Sichtung der vorhandenen Daten ................................................................. 2 Bauwerksbuch B243 ........................................................................................ 2

Bodenkarten aus dem NIBIS Kartenserver ...................................................... 2

Baugrunduntersuchung der Großen Bremke im Oberlauf (AWIA) ................... 3

3. Lage des Untersuchungsgebiets.................................................................. 3

4. Geologische Situation ................................................................................... 4 Allgemeine Geologie ........................................................................................ 4

4.2 Grundwasser ........................................................................................................ 6

5. Geländeuntersuchung ................................................................................... 7 Durchgeführt Arbeiten und Ergebnisse ............................................................ 7

5.1.1 Bodenkundliche Bohrung am Brückenbauwerk B243 ........................................ 7 5.1.2 Hydrogeologische Bohrung für die Grundwassermessstelle ..................... 8

6. Bodenkennwerte/ Homogenbereiche ........................................................... 9

7. Bewertung des Baugrundes ....................................................................... 10

8. Hinweise und Empfehlungen zur Bodenentsorgung ................................ 11

9. Gefährdungsabschätzung ........................................................................... 11

10. Schlussbemerkung ...................................................................................... 11

Literaturverzeichnis ............................................................................................... 12

Anlage 2................................................................................................................... 13

Anlage 3................................................................................................................... 14

[Seite 4]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Standorte der Bohrungen im Untersuchungsgebiet [siehe Anl. 1] .............................................................. 3 Abb. 2: Geologie im Planungsgebiet [siehe Anl. 4] .................................................................................................. 4 Abb. 3: Übersichtskarte (NIBIS, 2022) ..................................................................................................................... 5 Abb. 4: bodenkundliche Übersichtskarte von Niedersachsen (NIBIS, 2022) ............................................................ 6 Abb. 5: Grundwasserleiter im Planungsgebiet (NIBIS, 2022) .................................................................................. 7 Abb. 6: Schichtverzeichnisse der bodenkundlichen Bohrungen am Standort der Brücke B243 (Goslar, 2022) ...... 8

1

[Seite 5]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

1. Veranlassung

Der NLWKN plant im Auftrag des Unterhaltungsverbands Rhume die Revitalisierung der Klei-

nen Steinau (südl. Bahnquerung). Das Planungsgebiet befindet sich im Landkreis Göttingen

auf Flächen der Niedersächsischen Landesforsten und ist gemeindefrei. Ziel der Maßnahmen

ist es, die Kleine Steinau zu revitalisieren, Wanderhindernisse zu beseitigen und dabei die

Wirkung der z. T. notwendigen gewässerstabilisierenden Verbaue zu berücksichtigen. Im Zuge

der Maßnahme sollen z. B. Brücken, Blocksteinrampen und Grundschwellen zurückgebaut

und/ oder mit Steinriegeln durchgängig gestaltet werden.

Für die Bauvorhaben ist eine Beurteilung des vorhandenen Bodens mit entsprechenden Sach-

verständigenleistungen zur Einschätzung des Baugrundes und zur Gründungssituation der

umliegenden Bauwerke sinnvoll. Da bereits Daten vorhanden sind und geotechnische Unter-

suchungen in umliegenden Projektgebieten durchgeführt wurden, ist dieser Bericht eine Zu-

sammenführung von Unterlagen verschiedener Quellen und dient zur Einschätzung der Bau-

grundsituation für die geplanten Maßnahmen.

2. Sichtung der vorhandenen Daten

Bauwerksbuch B243

Das Bauwerksbuch der Bundesstraßenbrücke B 243 über die Kleine Steinau wurde von der

NLStBV im Geschäftsbereich Goslar angefertigt. In diesem wurden Bohrungen am Standort

der Brücke zur Untersuchung der Gründungssohle durchgeführt und in dem Bericht dokumen-

tiert. Die vier vorgenommenen Bohrungen wurden mittels einfachen Skizzen in dem Bauwerks-

buch dargestellt und die Tiefen sowie Bodenschichten benannt. Die Standorte sind jedoch

nicht im Dokument eingetragen.

Bodenkarten aus dem NIBIS Kartenserver

Aus dem NIBIS Kartenserver sind Bodenkarten im Projektgebiet ersichtlich, die zur Baugrund- untersuchung dienen. Außerdem sind alle Arten von Bohrungen samt Ergebnis der Boden- schichtung im Kartenserver auslesbar. An der Kleinen Steinau im Unterlauf befindet sich ein Standort mit hydrogeologischen Bohrungen, die zur Herstellung einer Grundwassermessstelle dienten. Die Ergebnisse in Form von skizzierten Bohrsäulen sind ebenfalls auf der Webseite abrufbar.

2

[Seite 6]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

Baugrunduntersuchung der Großen Bremke im Oberlauf (AWIA)

Für die Revitalisierung der Großen Bremke wurde bereits eine Baugrunduntersuchung der Firma AWIA angefertigt (AWIA, 2022). Da sich das Fließgewässer Kleine Steinau rund 7 km südlich des Gewässers Große Bremke befindet und beide dem Bergland des Harzes zugeord- net sind, können Untersuchungen des Baugrundes an diesen zwei Standorten verglichen und Ergebnisse für die Kleine Steinau ggf. übernommen werden.

3. Lage des Untersuchungsgebiets

Im Projektgebiet der Kleinen Steinau befinden sich zwei Standorte, an denen Bohrungen durchgeführt und ein Bodenschichtenverzeichnis angefertigt wurden. Ein Standort ist an der Brücke der Bundesstraße B243 im nördlichen Abschnitt des Untersuchungsgebietes und der zweite an einer Wirtschaftsbrücke von den NLF (siehe Abb. 1).

Abb. 1: Standorte der Bohrungen im Untersuchungsgebiet [siehe Anl. 1] 3

[Seite 7]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

4. Geologische Situation

Das obere Einzugsgebiet besteht fast ausschließlich aus Quarziten des Unterkarbons. Im Un- terlauf liegt Zechstein zugrunde (siehe Abb. 1). Die geologischen Unterschiede zu den Nach-

bargewässern könnten Hinweise darauf geben, warum die Kleine Steinau erhebliche Geschie-

bemengen transportiert. Die Geschiebefracht führt im Unterlauf (v.a. unter Brücken) zu erhöh-

ten Unterhaltungsaufwendungen.

Abb. 2: Geologie im Planungsgebiet [siehe Anl. 4]

Allgemeine Geologie

Das Untersuchungsgebiet besteht aus unterschiedlichen Bodenkategorien. Der nördliche Teil

stammt aus der Prä-Elster- bis Elster-Kaltzeit und besteht aus Kies sowie Fluss-, Hang- und

Schwemmablagerungen der Oberterrassen (siehe Abb. 3). Der größte und mittlere Bereich

des Planungsgebietes der Kleinen Steinau besteht aus Zechstein/Kalkstein. Dieser aus dem

geologischen Zeitalter des Perm bestehende Boden ist vorwiegend von den folgenden Be-

standteilen geprägt: Schluffstein, Tonstein, Gips-, Anhydritstein, Steinsalz und Kalisalze.

4

[Seite 8]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

Legende

Prä-Elster- bis Elster-Kaltzeit/ Sand, Kies/Flussablagerungen der Oberterrassen Zechstein/Kalkstein, Schluffstein, Tonstein, Gips-, Anhydritstein, Steinsalz, Kalisalze

Kleine Steinau

Abb. 3: Übersichtskarte (NIBIS, 2022)

In der bodenkundlichen Übersichtskarte von Niedersachsen (1:500.000) aus dem Kartenser-

ver NIBIS, die in der Abb. 4 dargestellt ist, befindet sich das Fließgewässer Kleine Steinau in

drei unterschiedlichen Bodenarten. Die genauen Beschreibungen der Bodeneinheiten aus

der Karte sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

5

[Seite 9]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

Legende Auenboden aus Auelehmen Rendzinen aus Kalk- und 3 Mergelsteinfliesserden und - hangschutt Braunerden aus lösshaltigen Hangbildungen über Sand- oder Schluffsteinen

2

1

Abb. 4: bodenkundliche Übersichtskarte von Niedersachsen (NIBIS, 2022)

Tabelle 1: Beschreibung zu der bodenkundlichen Übersichtskarte

4.2 Grundwasser

In der Abb. 4 sind die Grundwasserleiter im Projektgebiet der Kleinen Steinau dargestellt. Im

nördlichen Teilgebiet handelt es sich um Porengrundwasserleiter. Diese können Grundwasser

infolge der Porenräume im Lockergesteine aufnehmen. Im Vergleich dazu befindet sich im

6

[Seite 10]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

südlichen Teilgebiet ein Untergrund aus Schichten mit geringer Permeabilität. Diese Grund-

wassergeringleiter besitzen wie der Name schon sagt, eine kleinere Aufnahmemöglichkeit von

Grundwasser.

Legende

Grundwassergeringleiter Porengrundwasserleiter Kleine Steinau

Abb. 5: Grundwasserleiter im Planungsgebiet (NIBIS, 2022)

5. Geländeuntersuchung

Durchgeführt Arbeiten und Ergebnisse

5.1.1 Bodenkundliche Bohrung am Brückenbauwerk B243

Die vier bodenkundlichen Bohrungen für den Brückenbau der B243 wurden wahrscheinlich vor

dem Bau im Jahr 1976 ausgeführt. Die Endteufe von der Bohrungen liegt bei rund 8,30 bis

9,70 m unter der Geländeoberkante (siehe Abb. 6). Die mit den Bohrungen aufgeschlossenen

Bodenschichten wurden in Schichtenverzeichnissen beschrieben. Die Grundwasserstände in

den Bohrlöchern wurden eingemessen und in den Skizzen eingetragen.

7

[Seite 11]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

Abb. 6: Schichtverzeichnisse der bodenkundlichen Bohrungen am Standort der Brücke B243 (Goslar, 2022)

Die vier Bohrungen weisen eine ähnliche Schichtverteilung auf. Die oberste Bodenschicht von

30 cm ist von Waldboden geprägt, anschließend ist eine Bodenschicht von rund 8 bis 9 m aus

Schluff, Geröll, Sandstein aufzufinden. Die Bohrung Nr. 4 weißt zwischen diesen Schichten

zusätzliche eine rund 40 cm tiefe Schicht aus Sand und festen Steinen auf. Der Grundwasser-

stand liegt bei den drei Standorten in unterschiedlichen Tiefen von ca. 1,1 m bis zu 4,1 m unter

GOK. Aus dem Bauwerksbuch geht hervor, dass „Unter einer Schluff- und Geröllschicht von

1,60 m Mächtigkeit steht festgelagertes Sandsteingeröll mit Schluff durchsetzt an. Grundwas-

ser wurde bei den Bohrungen zum Teil über der Gründungssohle angetroffen. Es ist als gering

betonaggressiv zu bezeichnen.“ (Goslar, 2022)

5.1.2 Hydrogeologische Bohrung für die Grundwassermessstelle

Außerdem wurden am 13.07.1994 von der Firma Gebrüder Lange & Söhne Brunnenbau

GmbH zwei Bohrungen mit einer Endteufe von 23 m angefertigt, um die ermittelten Boden-

schichtverzeichnisse für die Herstellung einer Grundwassermessstelle zu berücksichtigen. Die

Höhe über NN beträgt 227,49 m und 228,16 m für die Bohransatzpunkte. Der Grundwasser-

stand betrug 1,61 m unter GOK. Bei beiden Schichtverzeichnissen besteht der Boden aus

Pleistozän Kies, Geröll, fluviatil, grau in der obersten Schicht von rund 70 cm ist der Boden

von Pleistozän bis Holozän Kies geprägt (siehe Anlage 3). (NIBIS, 2022)

8

[Seite 12]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

6. Bodenkennwerte/ Homogenbereiche

Eine erdstatische Berechnung ist für das geplante Bauvorhaben nicht erforderlich, wenn je-

doch Änderungen der Planung dazu führen, dass eine solche Berechnung notwendig ist, wird

diese nachträglich durchgeführt.

Aus der Baugrunderkundung der Firma AWIA für den Bereich der Großen Lonau im Oberlauf

können die Ergebnisse vergleichend herangezogen werden. Die Bodenschichten sind ähnlich

in diesen Projektgebieten. Im nachfolgenden sind die Homogenbereiche aus dem Bericht zur

Baugrunderkundung von AWIA aufgeführt.

„Diesen Homogenbereichen werden empirische Bodenkennwerte nach DIN 1055-2 zugeord-

net, die sich an unseren Bodenansprachen im Gelände und den Ergebnissen der bodenme-

chanischen Untersuchungen orientieren.“ (AWIA, 2022)

Homogenbereich A: Oberboden

Korngrößenverteilung: Schluff, (schwach) kiesig, schwach sandig, schwach tonig, schwach organisch Bodengruppe nach DIN 18 196: OU Bodenklassen nach DIN 18 300-2012: 1 Stein- und Blockanteile: < 5 % Steine, keine Blöcke Organischer Anteil: schwach organisch Konsistenz: halbfest Feuchte: trocken - sehr feucht Wichte (erdfeucht), γ: 17 - 18 kN/m3 Wichte (unter Auftrieb), γ´: 7 - 8 kN/m3 Reibungswinkel, ϕ´: 20,0 - 22,5° Kohäsion (undrainiert), cu: 5 - 60 kN/m2 Kohäsion (drainiert), cu‘: 2 - 5 kN/m2 Steifemodul bei Auflast von 150 - 350 kN/m2: 1.000 - 3.000 kN/m2 Durchlässigkeitsbeiwert, kf: 10-10 - 10-9 m/s Frostempfindlichkeitsklasse nach ZTV E-StB: F3

Homogenbereich B: Torf

Korngrößenverteilung: Schluff, schwach kiesig, schwach sandig Bodengruppe nach DIN 18 196: HZ Bodenklassen nach DIN 18 300-2012: 3 Stein- und Blockanteile: < 5 % Steine, keine Blöcke Organischer Anteil: sehr stark organisch Konsistenz: halbfest Feuchte: sehr feucht Wichte (erdfeucht), γ: 11 - 13 kN/m3 Wichte (unter Auftrieb), γ´: 1 - 3 kN/m3 Reibungswinkel, ϕ´: 22,5 – 25,0° Kohäsion (undrainiert), cu: 10 - 20 kN/m2 Kohäsion (drainiert), cu‘: 5 - 10 kN/m2 Steifemodul bei Auflast von 150 - 350 kN/m2: 500 – 1.500 kN/m2

9

[Seite 13]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

Durchlässigkeitsbeiwert, kf (nach Hazen): 10-6 - 10-5 m/s Frostempfindlichkeitsklasse nach ZTV E-StB: F3 Verdichtbarkeitsklasse nach ZTV E-StB: V3

Homogenbereich C: Auelehm Korngrößenverteilung: Schluff, schwach kiesig, schwach sandig Bodengruppe nach DIN 18 196: UM Bodenklassen nach DIN 18 300-2012: 4 Organischer Anteil: stark organisch Konsistenz: halbfest-steif Feuchte: schwach feucht - feucht Wichte (erdfeucht), γ: 18 – 19,5 kN/m3 Wichte (unter Auftrieb), γ´: 9,5 – 10,5 kN/m3 Reibungswinkel, ϕ´: 22,5 - 25,0° Kohäsion (undrainiert), cu: 25 - 60 kN/m2 Kohäsion (drainiert), cu‘: 5 - 10 kN/m2 Steifemodul bei Auflast von 150 - 350 kN/m2: 4.000 - 15.000 kN/m2 Durchlässigkeitsbeiwert, kf: 10-10 – 10-8 m/s Frostempfindlichkeitsklasse nach ZTV E-StB: F3 Verdichtbarkeitsklasse nach ZTV E-StB: V3

Homogenbereich C: Fließerden Korngrößenverteilung: Kies, schwach sandig, schwach tonig Bodengruppe nach DIN 18 196: GT-GT* Bodenklassen nach DIN 18 300-2012: 3-4 Stein- und Blockanteile (geschätzt): ≤ 20 % Steine, ≤ 5 % Blöcke Lagerung: mitteldicht – dicht Feuchte: feucht - nass Wichte (erdfeucht), γ: 19 – 21 kN/m3 Wichte (unter Auftrieb), γ´: 11 – 13 kN/m3 Reibungswinkel, ϕ´: 32,5 - 40,0° Kohäsion (undrainiert), cu: 5 - 10 kN/m2 Kohäsion (drainiert), cu‘: 0 - 5 kN/m2 Steifemodul bei Auflast von 150 - 350 kN/m2: 80.000 - 150.000 kN/m2 Durchlässigkeitsbeiwert, kf: 10-5 – 10-4 m/s Frostempfindlichkeitsklasse nach ZTV E-StB: F2-F3 Verdichtbarkeitsklasse nach ZTV E-StB: V1-V2

7. Bewertung des Baugrundes

Die Fließerden die in den Probenahmen an der Großen Lonau aufgefunden wurden weisen

gute Eigenschaften auf und sind daher gut geeignet als Gründungshorizont. Analog dazu be-

steht der Boden am Standort der Kleinen Steinau aus ähnlichen Schichten. Die Oberboden-

schicht ist nicht als Baugrund geeignet, da diese frostempfindlich, schlecht verdichtbar und

10

[Seite 14]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

stark setzungsanfällig ist. „Bei Kompaktion bilden diese schwach bindigen Kiesböden ein star- res Korngerüst aus, über das hohe Bauwerkslasten abgetragen werden können.“ (AWIA, 2022) Auch der große Anteil an Geröll wirkt stabilisierend auf den Untergrund.

8. Hinweise und Empfehlungen zur Bodenentsorgung

Da sich das Untersuchungsgebiet im südlichen Harz befindet, muss davon ausgegangen wer-

den, dass die Böden harztypische Belastungen aufweisen. Daher könnte die Entsorgung der

Böden nur mit zusätzlichen Untersuchungen auf die LAGA-Zuordnungswerten erfolgen. Bei

den geplanten Bauvorhaben, sind jedoch keine größeren Erdbewegungen vorgesehen. Die

Bodenmassen, die an den Objekten entnommen werden, werden im unmittelbaren Aushub-

bereich wiederverwendet, sodass keine Entsorgung von Boden oder Bauschutt erforderlich

ist.

9. Gefährdungsabschätzung

In der Baugrunduntersuchung an der Großen Bremke im Oberlauf wurden schwermetallhaltige

Gesteine, die z. T. erzschüssig sind gefunden. Es kann davon ausgegangen werden, dass

auch an der kleinen Steinau eine harztypische Belastung vorhanden ist. Auf Grund der Lage

des Planungsgebietes im Wald und unmittelbar im oder am Gewässer ist der Einfluss von

Wind und damit der Verteilung von feinen ggf. trockenen Bodenmaterialien beim Aushub zu

vernachlässigen.

10. Schlussbemerkung

Es wird darauf hingewiesen, dass Baugrunduntersuchungen anhand von bereits vorhandenen

Bohrdaten (von 1976 und 1994) nur punktuelle Ergebnisse liefern. An anderen Stellen inner-

halb des Baubereiches können abweichende Bodenverhältnisse auftreten. Sollten im Rahmen

des Tiefbaus von den Ergebnissen abweichende Untergrundverhältnisse festgestellt werden

sind ggf. ergänzende Untersuchungen erforderlich.

Es wird davon ausgegangen, dass sich die Böden im Untersuchungsgebiet im vgl. zu 1976

und 1994 sowie im vgl. zu anderen Projektgebieten im näheren Umfeld, nicht gravierend un-

terscheiden.

Für die anstehenden Erd- und Wasserbauarbeiten sind keine detaillierteren Baugrundanaly-

sen erforderlich.

11

[Seite 15]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

Literaturverzeichnis

AWIA. (2022). Baugrunderkundung und Bauwerksuntersuchung an der Großen Bremke im Oberlauf. Göttingen.

Goslar, N. G. (2022). Bauwerksbuch nach DIN 1076 Brücke über den WL Kleine Steinau.

NIBIS. (2022). NIBIS Kartenserver. (Niedersächsisches Bodeninformationssystem) Abgerufen am Januar 2022 von https://nibis.lbeg.de/cardomap3/

12

[Seite 16]

Anlage 1

Ü

u a n i e t S e n i e l K Bodenkundliche Bohrungen Anzahl: 4 Stück Zweck: Brückenbauwerk B243 Endteufe: bis 9,70 m

Hydrogeologische Bohrungen Anzahl: 2 Stück Zweck: Grundwassermessstelle Endteufe: 23 m

Legende

Planungsgebiet

Projektgewässer

Sonstige Gewässer

0 75 150 300 450 600 Meter

Meter

[Seite 17]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

Anlage 2

13

[Seite 18]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

Anlage 3

14

[Seite 19]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

15

[Seite 20]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

16

[Seite 21]

Einschätzung der Baugrundsituation an der Kleinen Steinau_________________________________

17

[Seite 22]

Anlage 4

Ü

Legende

Geologie

Grauwacken des Unterkarbons (und Devons)

Einzugsgebiet der

Quarzite des Unterkarbons

Kleinen Steinau

Zechstein

Gewässer

0 295 590 1.180 1.770 2.360 Meter

Meter