Kommentare zum Merkblatt über die Anwendung von Geokunststoffen im Erdbau des Straßenbaus (M Geok E)

Einleitung

Neben den Empfehlungen für den Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen – EBGEO der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT) ist das seit 1995 federführend von der Forschungsgesellschaft für Straßenwesen und Verkehr erarbeitete Merkblatt über die Anwendung von Geokunststoffen im Erdbau des Straßenbaus (M Geok E) das Wissenskompendium für den praktischen Einsatz von Geokunststoffen im Straßenbau mit deutlichem Einfluss auf viele andere Anwendungsgebiete mit geotechnischem Hintergrund. Im Laufe der Jahre gab es viele Sitzungen und Baustellentermine der Ausschussmitglieder. Über all die Zeit sind die Kenntnisse der

Fachleute mit ihren unterschiedlichen Sichtweisen, neue Entwicklungen der Industrie und vor allem praktische Erfahrungen aus der Anwendung in das Merkblatt eingeflossen. Da mit jeder Überarbeitung die vielen Diskussionen und Lösungsansätze immer wieder auf einen kurzen, knappen und verständlichen Text des Merkblattes reduziert werden mussten, sind auch viele Ideen und Überlegungen verloren gegangen. Vor diesem Hintergrund entstand die Idee, die weiterführenden Inhalte aus den Besprechungen während der Sitzungen zum Merkblatt und in den Pausen dazu aufzugreifen und dem Anwender von Geokunststoffen zugänglich zu machen.

Systematik

In der Systematik der technischen Veröffentlichungen der FGSV ist das Merkblatt ein Dokument, das der Kategorie 2 der Regelwerke zugeordnet wurde. Es wird deshalb seitens der FGSV empfohlen, die dortigen Ausführungen für die Planungen und die Realisierung von Bauwerken als Stand der Technik zu berücksichtigen. Das Regelwerk ist innerhalb der FGSV abgestimmt. Das Merkblatt ist deshalb u.a. die fachliche Grundlage für die Technischen Lieferbedingungen für Geokunststoffe im Erdbau des Straßenbaus oder der Abschnitte der Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen im Erdbau des Straßenbaus (ZTV E-StB), die den Einsatz von Geokunststoffen regeln. Es finden sich aber auch in den Regelwerken der deutschen Bahn oder der Bundesanstalt für Wasserbau Verweise auf das Merkblatt. Daneben werden die Ausführungen im Merkblatt auch im Ausland diskutiert und teilweise übernommen. Diese breitgefächerten Anwendungsfelder, auch über den Erdbau des Straßenbaus hinaus, sorgen für laufenden Zugewinn an Erkenntnissen und eine kontinuierliche Fortschreibung des Merkblattes.

Inhalt

Allgemeines

Der Inhalt des Merkblattes deckt eine sehr breite Palette der Funktionen und Anwendungen von Geokunststoffen ab. Es ist für die praktische Anwendung von Geokunststoffen geschrieben und enthält vornehmlich praxisrelevante Informationen, die nicht bis ins letzte Detail auf rechnerische Nachweise eingehen, sondern begleitend für die Planungen und die Umsetzung von Maßnahmen mit Geokunststoffen angewendet werden sollten.

Geotextilrobustheitsklassen

Neben den Filterkriterien und der Witterungsbeständigkeit beschränkt sich die Dimensionierung unter baustellenspezifischen Bedingungen auf die Klassifizierung der Geokunststoffe. Dafür legt das Merkblatt Geotextilrobustheitsklassen fest, mit denen die mechanischen Beanspruchungen durch das Schüttmaterial, den Einbauvorgang und den Baubetrieb berücksichtigt werden. Die Geotextilrobustheitsklassen werden aus einer Matrix von Anwendungs- und Beanspruchungsfällen abgeleitet. Sie sind für jede Baustelle individuell festzulegen.

Es werden 5 Anwendungsfälle (AS) unterschieden, die gemäß Tabelle 1 über das Schüttmaterial definiert sind.

Tabelle 1: Definition Anwendungsfälle (AS)

Für das Überbauen der als Trennelemente eingesetzten Geokunststoffe mit einer Frostschutz- oder Kies- und Schottertragschicht aus qualifiziertem Material ist zu beachten, dass bereits die Sieblinienbereiche 0/56 und 0/63 ein Größtkorn > 63 mm, also Steine, zulassen. Die Beanspruchung des Geokunststoffes durch Einbau, Verdichtung und Bauverkehr nimmt angenähert exponentiell zur Korngröße zu.

Das Merkblatt unterscheidet darüber hinaus zwischen rundkörnigem und scharfkantigem Schüttmaterial. Von scharfkantigem Material ist zumindest immer dann auszugehen, wenn das Mineralstoffgemisch gebrochene Anteile enthält. So ergeben sich auf Basis der Einteilung nach Tabelle 1 die Anwendungsfälle für die Korngrößenverteilungen von rundkörnigen und scharfkantigen Schüttmaterialien.

Mit der Unterscheidung der Beanspruchungsfälle (AB) in Tabelle 2 werden insbesondere die Einbautechnologie der Geokunststoffe, die Verdichtung der darüberliegenden Schüttlage und der Bauverkehr auf der Schüttlage über dem Geokunststoff in die Bestimmung der Geotextilrobustheitsklasse einbezogen.

Tabelle 2: Definition Beanspruchungsfälle (AB)

Aus den Anwendungs- und Beanspruchungsfällen lassen sich mit den nachfolgenden Tabellen die Geotextilrobustheitsklassen für rundkörniges (Tabelle 3) und scharfkantiges (Tabelle 4) Schüttmaterial ermitteln.

Tabelle 3: Definition Geotextilrobustheitsklassen (rundkörniges Schüttmaterial)

Tabelle 4: Definition Geotextilrobustheitsklassen (scharfkantiges Schüttmaterial)

Filterregeln

Für die Dimensionierung und die Auswahl von Trennlagen aus Geokunststoffen werden vereinfachte Anwendungsregeln ohne rechnerische Nachweise herangezogen. Das sind zum einen die vereinfachten Filterkriterien der Tabelle 5, mit denen die Öffnungsweite O₉₀ für Vliesstoffe bzw. Gewebe vorgegeben wird.

Tabelle 5: Filterkriterien für Trennelemente

Für die Anwendung geotextiler Filter nach dem Merkblatt werden die hydraulischen Sicherheitsfälle I und II unterschieden (Tabelle 6). Während für den hydraulischen Sicherheitsfall I allgemeingültige Öffnungsweiten für Vliesstoffe und Gewebe im Merkblatt festgelegt sind, richtet sich die charakteristische Öffnungsweite für den hydraulischen Sicherheitsfall II nach dem zu entwässernden Boden (Tabelle 7). Hier sollten ausschließlich Vliesstoffe eingesetzt werden.

Tabelle 6: Kriterien für hydraulische Sicherheitsfälle

Tabelle 7: Anforderungen hydraulischer Sicherheitsfälle an O₉₀

Umweltunbedenklichkeit

Die Umwelt ist ein hohes Gut, das es zu schützen gilt. Das Merkblatt ist bisher das einzige Dokument in Deutschland, das sich explizit zum Einfluss von Geokunststoffen auf die Umwelt bezieht und einen Weg zur Beurteilung der Umweltunbedenklichkeit aufzeigt. Um in der Terminologie der Geotechnik zu bleiben und mit der Beurteilung von Böden vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, erfolgt die Beurteilung der Umweltunbedenklichkeit von Geokunststoffen nach der Bundesbodenschutzverordnung. Durch die Umrechnung von Masse pro Volumeneinheit von Geokunststoffen bezogen auf einen Kubikmeter Boden wurde das Flottenverhältnis Wasser zu Boden dahingehend modifiziert, dass es dem ungünstigen Einsatzfall von Geokunststoffen im Erdbau des Straßenbaus gerecht wird und somit eine Beurteilung anhand der Grenzwerte des Pfades Boden-Wasser der Bundesbodenschutzverordnung vorgenommen werden kann. Mittlerweile hat sich diese Vorgehensweise auch im Verkehrswegebau der Eisenbahnen und im Wasserbau durchgesetzt und findet sich in den entsprechenden Regelwerken und Empfehlungen der zuständigen Bundesbehörden und -anstalten.

Die Umweltunbedenklichkeit ist durch den Hersteller bzw. den Lieferanten der Geokunststoffe durch entsprechende Prüfungen zu belegen.

Ein Geokunststoff ist dann unbedenklich für die Umwelt, wenn die Inhaltsstoffe der nach dem Merkblatt hergestellten Eluate die Prüfwerte zur Beurteilung des Wirkungspfades Boden-Grundwasser der Bundesbodenschutzverordnung einhalten.

Qualitätskontrolle

Das IVG-Zertifikat steht am Ende des Zertifizierungsverfahrens zur freiwilligen Qualitätskontrolle, das über die reinen Anforderungen der CE-Kennzeichnung hinausgeht und in das zugelassene Überwachungsstellen eingebunden sind. Es wird vom Industrieverband Geokunststoffe vergeben. Dazu gehört eine Fremdüberwachung mit regelmäßiger Probennahme und deren Prüfung in akkreditierten Laboren auf der Basis der im Merkblatt genannten Kenngrößen für die jeweiligen Funktionen von Geokunststoffen. Diese Kombination aus Erstinspektion und laufender Überwachung in grundsätzlich halbjährlichem bzw. jährlichem Rhythmus ist als eine der Baustoffeingangsprüfung der ZTV E-StB gleichwertige Überwachung anerkannt.

Mit dem IVG-Zertifikat erlangt der Hersteller bzw. derjenige, der ein Produkt in den Verkehr bringt, die Möglichkeit, seine

Produkte mit dem IVG-Qualitätssiegel zu versehen. Die Regelungen für die Erteilung des IVG-Zertifikates decken alle in den Produktnormen für Geotextilien und geotextilverwandte Produkte sowie geosynthetischen Dichtungsbahnen genannten Anwendungen ab. Somit können die Vorteile dieser erweiterten Qualitätsüberwachung in allen relevanten Anwendungsgebieten von Geokunststoffen, insbesondere denen im Merkblatt beschriebenen, genutzt werden und bedeuten unmittelbare Zeit- und Kostenersparnis auf der Baustelle.

Zusammenfassung

Das Merkblatt ist seit 1994 ein Wegbereiter der Geokunststoffe im Erdbau des Straßenbaus. Mit den Überarbeitungen 2005 und 2016 wurde dem sich kontinuierlich weiterentwickelnden Kenntnisstand Rechnung getragen. Die besonders hervorzuhebenden Regelungen zu den Geotextilrobustheitsklassen, den Filterregeln für Trenn- und Filterelemente sowie zur Umweltunbedenklichkeit von Geokunststoffen werden nicht nur im Straßenbau und nicht nur in Deutschland angewendet. Darüber hinaus ist das Merkblatt über die Anwendung von Geokunststoffen im Erbau des Straßenbaus die Basis für die mit dem IVG-Zertifikat gestellten Anforderungen an die Produktqualität und deren Kontrolle.

Da es über die Jahre des Bestehens des Merkblattes viele Diskussionen zwischen den daran beteiligten Fachleuten gab, die sich so nicht im Text des Merkblattes wiederfinden, haben wir diese in einem Kommentarhandbuch zum Merkblatt zusammengefasst, das in Kürze über die NAUE GmbH & Co. KG bezogen werden kann.