Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche anstatt Boden- und Felsklassen in der VOB, Teil C Dipl.-Ing. Almuth Große, GuD Geotechnik und Umweltgeologie GmbH, [email protected] Prof.-Dr. Kurt-M. Borchert, GuD Consult Berlin, [email protected] ZUSAMMENFASSUNG Mit dem Erscheinen des Ergänzungsbandes 2015 zur VOB 2012 wurden die Bodenund Felsklassen in den relevanten ATV-Normen des Teiles C durch die Homogenbereiche ersetzt. Für diese werden in den betroffenen Normen Kennwerte und Eigenschaften vorgegeben, die auf Basis des Geotechnischen Berichtes zur Beschreibung des jeweiligen Homogenbereiches herangezogen werden, da diese Merkmale im Rahmen einer vollständigen geotechnischen Erkundung nach den geltenden Normen sowieso zu bestimmen sind. 1. EINLEITUNG Die Beschreibung der Baugrundverhältnisse erfolgt in einem Geotechnischen Bericht. Für die Kalkulation und Abrechnung von Arbeiten im oder mit dem Baugrund werden in Deutschland Vorgaben in den ATV-Normen der VOB des Teiles C gemacht. Die Baugrundbeschreibung im Geotechnischen Bericht nach DIN EN 1997-2 muss für die geotechnischen Nachweise und die Bautechnik Angaben erhalten, um ein Bauwerk bemessen und ausführen zu können. Die erforderlichen Angaben für die Bemessung sind im EC7 mit den nationalen Normen und hier insbesondere der DIN 1054 und DIN 4020 enthalten. Für die bautechnische Anwendung finden sich Angaben in der DIN 18196, der ZTVE-StB und den ATV-Normen der VOB Teil C. In 13 dieser ATV-Normen des Teiles C der VOB werden Bauleistungen geregelt, die in einem Zusammenhang mit Boden und Fels stehen. Das sind • DIN 18300 Erdarbeiten • DIN 18301 Bohrarbeiten • DIN 18303 Verbauarbeiten • DIN 18304 Ramm-, Rüttel- und Verpressarbeiten Ing genieurkammertag 2015 Homogenbereiche im T Teil C der VOB B, Große/Borchert • DIN 18305 1 Wasserhaltun W ngsarbeiten n • DIN 18308 1 Drränarbeiten • DIN 18309 1 Einpressarbe eiten • DIN 18311 1 Na assbaggera arbeiten • DIN 18312 1 Un ntertagebau uarbeiten • DIN 18313 1 Sc chlitzwanda arbeiten • DIN 18319 1 Ro ohrvortriebssarbeiten • DIN 18320 1 La andschaftsb bauarbeiten • DIN 18321 1 Dü üsenstrahla arbeiten Im m Gegensattz zu den ATV-Norme A er eine sehr detailliertee Einteilung g für Bon, die bishe de en bzw. Fe els vornahm men (z. B. A ATV DIN 18 8301, ATV DIN 183111, ATV DIN N 18319) ka amen anderre Normen ohne Klasssen aus (z. B. ATV DIN N 18304, AT TV DIN 183 309, ATV DIN 18321), obwohl auc ch hier der Baugrund einen wese entlichen Eiinfluss auf die d Leistu ung hat. In der d nachfolg genden Tab belle werde en exemplarrisch die fünnf ATV-Norrmen gege enübergeste ellt, in den Boden- un nd Felsklas ssen bzw. Vortriebskla V assen in de er Norm ge eregelt werd den. Ta abelle 1: Gegenüber G rstellung de er Anzahl der Boden- und Felssklassen de er ATV012 Normen in der VOB 20 2 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Aus der stark schwankenden Anzahl der Boden- und Felsklassen resultiert auch ein unterschiedlicher Grad der Spezifizierung der Baugrundbeschreibung. In der Tabelle 2a sind den in der DIN 1054 beschriebenen Böden und den in der DIN 18196 aufgeführten Bodengruppen die entsprechenden Bodenklassen der vier ATV-Normen gegenübergestellt. Tabelle 2a: Gegenüberstellung der Bodenklassen (Stand VOB 2012) DIN 1054 DIN 18196 DIN 18300 DIN 18301 DIN 18311 DIN 18319 (DIN 18196) nichtbindige GE Böden GW (grobkörnige LNE1-LNE3 NB5 GI Böden) 3 SE BN1 NB1 SW NB3 SI gemischtkörnige GU Böden GT 3 GU* SU ST SU* ST* UL (feinkörnige UM Böden) UA TL TM TA organogene BN2, 4 GT* bindige Böden BN1 BN1 4 BN2, BB1-BB4 1) LNE1-LNE3 LNW1-LNW3 LNW1-LNW3 NB5 BB1-BB4 3 LNW1-LNW3 LN1-LN3 LBM1-LBM3 NB1/ NB3 LNW1-LNW3 NB2/ LN1-LN3 NB4 LBM1-LBM3 BOB1 bis LBM1 bis LBM3 BOB4 + P1 bis P2 2) 2 /4/6 1) 2 /6 BB1 bis BB4 1) 2) 1) 2) 1) 2) 2 /4/6 2 /5/6 OT Böden und Böden mit OU organischen OH Beimengungen OK organische HN Böden HZ 2 /1/6 BO2 1) 2 /3 F geschüttete k. A. k. A. BOB1 BO1 BOB4 x x LBO1 bis LOB3 + P1 bis P2 LO A, [..] Böden x x (Auffüllung) Steine 63 - 200 ≤ 30 % 4 ≤ 30 % BS1 keine > 30 % 5 > 30 % BS2 Angaben ≤ 30 % 5 ≤ 30 % BS3 600 mm > 30 % 6 1) … bei breiiger bis flüssiger Konsistenz (Ic < 0,5) > 30 % BS4 mm Blöcke 200 – 2) S1 S2, S3 ≤ 30 % S1 > 30 % S2 ≤ 30 % S3 > 30 % S4 … bei fester Konsistenz k. A. … keine Angaben 3 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Tabelle 2b: Gegenüberstellung der Felsklassen (Stand VOB 2012) Verwitterungsgrad DIN 18300 zersetzt entfestigt 6 1) BN/BB NB/BOB FV2/FV3 7 1) über 20 bis 80 (50) 3) über 50 bis 100 über 80 bis 200 keine Einteilung über 100 bis 200 über 200 bis 300 über 300 1) … nach Kommentar zur ZTVE-StB 94 [3] 2) … abhängig vom Trennflächenabstand 3) … in DIN 18319 beträgt der obere Wert 50 N/mm² 2) DIN 18319 F1 2) FV4/FV5/ FV6 bis 20 einaxiale Druckfestigkeit [N/mm²] [N/mm²] DIN 18311 FV1 angewittert unverwittert DIN 18301 F1 keine Einteilung F2 2) FD1 FD1/FZ1 FD2 FD2/FZ2 - FD3/FZ3 FD3 2) keine Einteilung 2) - - FD4/FZ4 FD4 - FD5 - 2) Aus den Tabellen 2a und 2b ist ersichtlich, dass bei diesen Regelungen für gleichen Boden und Fels jeweils unterschiedliche Bezeichnungen angegeben werden. Da bei den meisten Bauvorhaben häufig mehrere Gewerke gleichzeitig ausgeschrieben werden, muss für jedes Gewerk eine separate Beschreibung in Form der Boden- bzw. Felsklassen erfolgen. Hinzu kommt, dass die Einteilung der Boden- und Felsklassen sich am Löse- und Bohrvorgang orientiert. Da jedoch die Wahl des Verfahrens gemäß der ATV Sache des AN ist, schließt sich aus Sicht der Autoren eine gerätespezifische Einteilung aus. Es war daher Zielstellung, für alle ATV-Normen ein einheitliches Schema zu Bodenund Felsklassen zu entwickeln, welches die speziellen Anforderungen der unterschiedlichen Gewerke berücksichtigt, jedoch den für jedes Gewerk gleichen Boden/Fels gleich bezeichnet bzw. beschreibt. 4 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Im Rahmen eines von der DIN geförderten Forschungsvorhabens wurden Möglichkeiten zur Vereinheitlichung von Boden- und Felsklassen untersucht [1]. Dabei hat sich herausgestellt, dass eine Unterteilung nach Homogenbereichen sinnvoll ist und vom HAT (Hauptausschuss Tiefbau des Deutschen Vergabe- und Vertragsausschusses für Bauleistungen) und von DVA-Vorstand wurde 2011 beschlossen, die Homogenbereiche als Grundlage aller VOB-Normen einzuführen. 2. HOMOGENBEREICHE 2.1 Definition Grundlagen einer Ausschreibung nach VOB Teil C bezüglich des Baugrundes sind: • Der Einsatz und die Auswahl der Geräte sind dem Auftragnehmer überlassen. • Der Baugrund wurde erkundet und der Geotechnische Bericht, das sog. Baugrundgutachten, gemäß DIN 1997-2/DIN 4020 liegt vor. • Durch den Sachverständigen für Geotechnik wurden Baugrundschichten erkundet, festgelegt, beschrieben und bodenmechanische und bautechnische Kennwerte dafür ermittelt. Die vom Sachverständigen für Geotechnik erkundeten Baugrundschichten können einzeln oder zusammengefasst als Homogenbereiche festgelegt werden. Die DIN 4020:2003-09 hat einen Homogenbereich wie folgt definiert: „Begrenzter Bereich von Boden oder Fels, dessen Eigenschaften eine definierte Streuung aufweisen und sich von den Eigenschaften der abgegrenzten Bereiche abheben.“ Diese Definition, die jetzt in der VOB für die Bauausführung übernommen wurde, ist in der aktuellen Fassung der DIN 4020:2010-12 nicht mehr enthalten. Der Begriff wird für die VOB-Norm beibehalten, weil die Definition für die Beschreibung eines BodenFelsbereiches, der von einem Gewerk zu bearbeiten ist, passend ist und wie folgt in die entsprechenden ATV der VOB Teil C eingeführt. 5 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert „Boden und Fels sind entsprechend ihrem Zustand vor dem Lösen in Homogenbereiche einzuteilen. Der Homogenbereich ist ein begrenzter Bereich, bestehend aus einzelnen oder mehreren Boden- oder Felsschichten, der für einsetzbare Geräte [für das jeweilige Bauverfahren] vergleichbare Eigenschaften aufweist. Sind umweltrelevante Inhaltsstoffe zu beachten, so sind diese bei der Einteilung in Homogenbereiche zu berücksichtigen.“ Der Unterschied zwischen dem alten System der Klassen und dem neuen System der Homogenbereiche für Boden- und Fels ist in der nachfolgenden Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Vergleich des alten und des neuen Systems Klassifizierung Boden- Altes System der Homogenbereiche für Ge- Homogenbereich für Gewerk Klassen in der DIN 18300 werk I Erdbau DIN 18300 II Bohrarbeiten DIN 18304 Schicht 1 Klasse 3 Homogenbereich I.A Homogenbereich II.A Schicht 2 Klasse 4 oder Felsschicht Homogenbereich II.B Schicht 3 Schicht 4 2.2 Klasse 6 Homogenbereich I.B Homogenbereich II.C Beschreibung Grundlage für die Homogenbereiche ist wie bei der bisherigen Einteilung in Boden- und Felsklassen der Geotechnische Bericht. In diesem werden die erkundeten Baugrundschichten auf der Grundlage der DIN EN 1997, Teil 2, DIN EN ISO 14688, Teil 1 und 2 sowie DIN EN ISO 14689, Teil 1 beschrieben. Für die Beschreibung der Homogenbereiche muss neben dem charakteristischen Wert für die Bemessung auch eine Spannbreite des jeweiligen Kennwertes angegeben werden, die aufgrund der Feld- und Laboruntersuchungen sowie ggf. Erfahrungen zu erwarten ist. Die in den aufgeführten Normen angegebenen Eigenschaften, die zur vollständigen Beschreibung einer Baugrundschicht erforderlich sind, dienen als Grundlage für die Beschreibung der Homogenbereiche in der VOB und sind in nachfolgender Tabelle aufgeführt. Zusätzlich wurden im Zuge der Bearbeitung durch die Normungsausschüsse diese Liste um die Abrasivität, die Bodengruppe und die ortsübliche Bezeichnung erweitert. 6 Ingenieurkammertag 2015 Tabelle 4: Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Kennwerte/Eigenschaften für die vollständige Beschreibung einer Bodenschicht in den VOB-Normen Nr. Kennwerte/Eigenschaft 1 Korngrößenverteilung mit Körnungsbändern 2 Definition von Steinen und Blöcken 2a Massenanteil Steine, D > 63 mm 2b Massenanteil Blöcken, D > 200 mm 2c Massenanteil große Blöcke, D > 630 mm 3 mineralogische Zusammensetzung der Steine Prüfung bzw. Definition nach DIN 18123 DIN EN ISO 14688-1 Bestimmung durch Aussortieren und Wiegen DIN EN ISO 14689-1 und Blöcke 4 Dichte DIN EN ISO 17892-2 und DIN 18125-2 5 Kohäsion 6 undränierte Scherfestigkeit 7 Sensitivität 8 Wassergehalt 9 Konsistenz 10 Konsistenzzahl 11 Plastizität 12 Plastizitätszahl DIN 18122-1 13 Durchlässigkeit DIN 18130 14 Lagerungsdichte: Definition 14a Lagerungsdichte: Bestimmung DIN 18126 15 Kalkgehalt DIN 18129 16 Sulfatgehalt 17 Organischer Anteil 18 Benennung und Beschreibung organischer DIN 18137-1, DIN 18137-2 und DIN 18137-3 DIN 4094-4 oder DIN 18136 oder DIN 18137-2 DIN 4094-4 DIN EN ISO 17892-1 DIN EN ISO 14688-1 (5.14) DIN EN ISO 18122-1 DIN EN ISO 14688-1 (5.8) DIN EN ISO 14688-2 DIN EN 1997-2 DIN 18128 DIN EN ISO 14688-1 Böden 19 Abrasivität 20 Bodengruppe 21 ergänzend ortsübliche Bezeichnung NF P18-579 [9] DIN 18196/18915 X Da die DIN 18196 die Böden auch für bautechnische Zwecke klassifiziert, wurde von den Arbeitsausschüssen für die ATV-Normen und vom HAT beschlossen, auch die Bezeichnung aus dieser Norm zu übernehmen. Für die Landschaftsbauarbeiten, die den Oberboden behandeln, wird die DIN 18915 herangezogen. 7 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Tabelle 5: Kennwerte/Eigenschaften für die vollständige Beschreibung einer Felsschicht in den VOB-Normen Nr. Eigenschaften/Kennwerte 1 Benennung von Fels 2 Dichte 3 Verwitterung und Veränderungen, Veränder- Prüfung bzw. Definition nach DIN EN ISO 14689-1 DIN EN ISO 17892-2 und DIN 18125-2 DIN EN ISO 14689-1 lichkeit 4 Kalkgehalt 5 Sulfatgehalt 6 Druckfestigkeit DIN 18129 DIN EN ISO 1997-2 DGGT-Empfehlung Nr. 1 „Einaxiale Druckversuche an zylindrischen Gesteinsprüfkörpern“ [7] 7 Spaltzugfestigkeit DGGT-Empfehlung Nr. 10 „Indirekter Zugversuch an Gesteinsproben - Spaltzugversuch“ [8] 8a Trennflächenrichtung 8b Trennflächenabstand 8c Gesteinskörperform 9a Öffnungsweite von Trennflächen 9b Kluftfüllung von Trennflächen 10 Gebirgsdurchlässigkeit 11 Abrasivität 12 ergänzend ortsübliche Bezeichnung DIN EN ISO 14689-1 DIN EN ISO 14689-1 DIN EN ISO 14689-1 NF P 94 430-1 [10] X Zusätzlich wurde bei Boden und Fels die Abrasivität mit aufgenommen, da dieser Kennwert für Bohrarbeiten (DIN 18301), Untertagebauarbeiten (DIN 18312), Rohrvortriebsarbeiten (DIN 18319) und Horizontalspülbohrarbeiten (DIN 18324) als wesentlicher Faktor für die Kalkulation der Bauleistung erforderlich ist. Eine deutsche Norm zur Bestimmung existiert nicht. Daher wurde bei Boden und Fels die entsprechende Französische Norm mit aufgeführt. Sie liegt mittlerweile in deutscher Übersetzung vor. Für einige Kennwerte/Eigenschaften gibt es unterschiedliche Untersuchungsmethoden und Bezeichnungen. Daher wird in dem Kapitel 2 der jeweiligen VOB-Norm aufgeführt, nach welcher Norm der in der Ausschreibung angegebene Kennwert/Eigenschaft im Zweifelsfall ggf. zu überprüfen ist. Dies bedeutet nicht, dass der Kennwert vom Sachverständigen für Geotechnik bei der Baugrunduntersuchung für das jeweilige Projekt auch zwangsläufig nach dieser Norm zu bestimmen ist. 8 Ingenieurkammertag 2015 3. Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert PILOTPROJEKTE Zur Überprüfung, ob die Homogenbereiche das bisherige System der Boden- und Felsklassen ersetzen können und das neue System auch in der Praxis umsetzbar ist, wurden im Zeitraum 2011 bis 2012 Straßenbaumaßnahmen auf der Basis der Homogenbereiche für Erdarbeiten ausgeschrieben und durchgeführt. Die wesentlichen Erfahrungen mit den Pilotprojekten aus [2] werden im Folgenden kurz zusammengefasst. • Bei Einhaltung der Regelwerke DIN EN 1997-2, DIN 4020 und M GUB [4] reichen die Ergebnisse der Baugrunderkundung aus, um die Homogenbereiche entsprechend der Tabellen 4 und 5 zu beschreiben. Eine Ergänzung der Regelwerke, wie z. B. dem M GUB hinsichtlich der bautechnischen Beschreibung wird jedoch empfohlen. • Engverzahnte Böden mit geringen Mächtigkeiten, z. B. Wechsellagerung, deren einzelne Schichten unterschiedliche Eigenschaften aufweisen (z. B. bindig und nichtbindig) können nur als ein Homogenbereich gelöst und transportiert werden. Bei der Beschreibung muss auf die Wechsellagerung hingewiesen werden. • Erfolgt der Abtrag über mehrere Homogenbereiche ohne Wechseln des Erdbaugerätes kann die Massenermittlung nicht beim Abtrag, sondern nur an dem fertiggestellten Böschungseinschnitt durch Aufmaß erfolgen. • Bei kleinen Erdarbeiten, wie z. B. Leitungsbau sollten die Homogenbereiche einfach gehalten werden. Hier sollte nur zwischen Boden und Fels unterschieden werden. Eine entscheidende Erkenntnis aus den durchgeführten Pilotprojekten ist jedoch, dass aus der Einführung der Homogenbereiche im Erdbau durch die Auftragnehmer keine Nachträge generiert worden sind. 9 Ingenieurkammertag 2015 4. Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert ANWENDUNG IN DEN EINZELNEN ATV-NORMEN In den Arbeitsausschüssen des HAT für die VOB-Normen, die den Baugrund berücksichtigen müssen, wurde über die Kennwerte und Eigenschaften, die für die Kalkulation der Leistungserbringung von Bedeutung sind, eingehend diskutiert und die Auswahl dem HAT vorgestellt. Mit den Obleuten des jeweiligen Arbeitsausschusses hat der HAT dann diese Parameter festgelegt und die Einspruchsverfahren, welche für jede relevante Änderung in einer VOB-Norm erforderlich sind, durchgeführt. Gegen die vorgelegte Parameterauswahl gab es in den Einspruchsverfahren weder von der Auftraggebernoch von der Auftragnehmerseite maßgebende Einsprüche. In einem gesondert einberufenen Ausschuss für die Homogenbereiche, an dem Vertreter des HAT und die Beteiligten an den Pilotprojekten anwesend waren, wurden dann abschließend alle Parameter noch einmal diskutiert. Als Ergebnis ist man zu dem Entschluss gekommen, dass nach Möglichkeit nur Normen zur Bestimmung dieser Parameter in den VOBNormen vorgegeben werden sollen, die zahlenmäßige Werte liefern, um damit bei Nachträgen die Abweichung des Parameters von den ausgeschriebenen Grenzen beurteilen zu können. Bei dem Gewerk Erdarbeiten nach DIN 18300 und den Landschaftsbauarbeiten, die in der DIN 18320 geregelt sind, sind auch relativ einfache bzw. kleine Erdarbeiten zu berücksichtigen. Da bei diesen „kleinen“ Maßnahmen in der Regel keine Kennwerte für eine Bemessung erforderlich sind, werden oftmals keine bzw. auf ein Minimum reduzierte Baugrunduntersuchungen ausgeführt, so dass eine nach den Tabellen 4 und 5 vollumfängliche Beschreibung des Homogenbereiches auf deren Basis nicht möglich wäre und auch nicht erforderlich ist. Um keine neue Definition für kleine Erdarbeiten in der DIN 18300 einführen zu müssen, hat man sich auf die Angabe der Geotechnischen Kategorien geeinigt, da es hierfür Definitionen in der DIN EN 1997-1, DIN 1054 sowie der DIN 1997-2 und DIN 4020 gibt. In der nachfolgenden Tabelle sind exemplarisch Beispiele zur Einordnung in die geotechnischen Kategorien (GK) aufgeführt. 10 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Tabelle 6: Beispiele für die Zuordnung in die geotechnischen Kategorien Bauwerk GK 1 GK 2 GK 3 - geringe Lasten - übliche Lasten - hohe Lasten - setzungsunempfindliches - unterschiedliche Verformun- - setzungsempfindli- Tragwerk gen können vom Tragwerk ches Tragwerk aufgenommen werden Baugrund einfache Verhältnisse durchschnittlich schwierig Grundwasser nicht relevant beherrschbar problematisch Beispiele - Einfamilienwohnhaus - Hoch- und Ingenieurbauten - Hochhäuser, Türme - Rohrgräben bis 2 m Tiefe mit Einzel- oder Streifenfun- - Brücken mit großer damenten bzw. Platten- oder Spannweite Pfahlgründung - Leitungsgräben bis 5 m Tiefe Die Landschaftsbauarbeiten in der DIN 18320 berücksichtigen nur den Oberboden. Alle Arbeiten, die bei diesen Arbeiten unter dem Oberboden anfallen, sind nach der DIN 18300 zu behandeln. In der neuen DIN 18300 sind daher alle Arbeiten zum Oberboden (früher auch als Mutterboden bezeichnet) herausgenommen worden. In den Tabellen 7 und 8 sind die Eigenschaften und Kennwerte sowohl für Böden als auch für Fels aufgeführt, die für die einzelnen Gewerke entsprechend der jeweiligen ATV der VOB Teil C anzugeben sind. 11 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Tabelle 7: Erforderliche Kennwerte/Eigenschaften für Böden in den VOB-Normen 1 Korngrößen- n. e. 18324 18321 18320 18319 18313 18312 18311 18304 18301 GK1 18300 GK2, 18300 schaften . te /Eigen- Nr Kennwer- DIN n. e. verteilung mit Körnungsbändern 2a Masseanteil an Steinen 2b Masseanteil Blöcke 2c Masseanteil große Blöcke 3 mineralogische n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e Zusammensetzung der Steine und Blöcke 4 Dichte 5 Kohäsion 6 undränierte n. e. n. e. n. e. n. e. Scherfestigkeit 7 Sensitivität 8 Wassergehalt 9 Konsistenz 10 Konsistenzzahl 11 Plastizität 12 Plastizitätszahl 13 Durchlässig- n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. keit 14 Lagerungs- n. e. dichte 15 Kalkgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. 16 Sulfatgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. 17 Organischer n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. Anteil 18 Benennung n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. und Beschreibung organischer Böden 19 Abrasivität 20 Bodengruppe n. e. n. e. DIN 1891 5 21 ortsübliche n. e. n. e. Bezeichnung Angabe erforderlich n. e. – Angabe nicht erforderlich 12 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Tabelle 8: Erforderliche Kennwerte/Eigenschaften für Fels in den VOB Normen DIN 1 Benen- 18324 18321 18320 18319 18313 18312 18311 18304 18301 GK1 18300 GK2, GK3 18300 schaften /Eigen- . Kennwerte Nr n. e. nung von Fels 2 Dichte 3 Verwitte- n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. rung, Veränderungen und Veränderlichkeit 4 5 Kalkgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. Sulfatge- n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. halt 6 Druckfes- n. e. tigkeit 7 Spaltzug- n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. festigkeit 8a Trennflächenrichtung 8b Trennflächenabstand 8c Gesteinskörperform 9a Öffnungs- n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. weite von Trennflächen 9b Kluftfüllung von Trennflächen 10 Gebirgs- n. e. n. e. durchlässigkeit 11 Abrasivität 12 ortsübliche n. e. n. e. n. e. Bezeichnung Angabe erforderlich n. e. – Angabe nicht erforderlich 13 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Wie in den Tabellen 7 und 8 zu entnehmen, benötigen die neuen Normen für Rohrvortriebsarbeiten (DIN 18319) und die Horizontalspülbohrarbeiten (DIN 18324) für Boden die meisten Angaben zu den Homogenbereichen. Bereits die aktuell gültige DIN 18319 hat für die Bodenklassen die größte Anzahl an Unterteilungen gefordert. Auch die Untertagebauarbeiten benötigen sowohl für den Boden als auch für den Fels eine Vielzahl von Angaben. Bei der zum Einsatz kommenden Technik beim Tunnelbau und bei den horizontalen Bohrungen ist dies verständlich, da die Technik in der Bauphase nur aufwendig geändert werden kann. 5. BEISPIEL FÜR ERDARBEITEN Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Beispiel eines Baugrundschnittes für das Auffahren eines Einschnittes bei einem Straßenbauprojekt sowie die zugeordneten Homogenbereiche. Abb. 1: Beispiel für Bodenschichten und Homogenbereiche 14 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Die geplante Aushubgrenze ist grün markiert. Für die Erdarbeiten wurden die Homogenbereiche A bis H festgelegt. Die bei den Baugrundaufschlüssen erkundete und im Baugrundschnitt dargestellte Schicht T3 – Muschelton, weich bis steif, liegt unterhalb des Aushubbereiches und muss nicht berücksichtigt werden. Die erkundete Schichtoberkante der Schicht T5a - Tertiärton, steif bis halbfest, liegt zwar auch unterhalb, reicht aber bei einem Aufschluss an die Aushubgrenze heran und wird deshalb als Homogenbereich beschrieben, da sie zum einen in der Aushubsohle anstehen wird und entsprechende Schutzmaßnahmen vorgesehen werden müssen. Zum anderen ist nicht auszuschließen, dass die Oberkante dieser Schicht zwischen den Aufschlusspunkten in den Aushubbereich hineinreicht. Abhängig vom jeweiligen auszuschreibenden Gewerk könnten hier auch einzelne Baugrundschichten zusammengefasst werden, wie hier im Beispiel die Flusskiesschichten, Schichten G1 und G2 zu E. Diese Schichten haben für das Lösen, Laden, Transportieren und den Einbau vergleichbare Eigenschaften beim Einsatz von Großgeräten und können für Erdarbeiten als ein Homogenbereich zusammengefasst werden. In der Tabelle 9 werden für den Homogenbereich D, der in der Abbildung 1 im Längsschnitt zu erkennen ist, die ermittelten Kennwerte und Eigenschaften angegeben. Da es sich hier um ein Straßenbauprojekt handelt, wird es wahrscheinlich auch erforderlich sein, z. B. für Leitungen Gräben anzulegen und hier wäre der „Kleine Erdbau“ mit GK1 maßgebend. Tabelle 9: Kennwerte nach der neuen DIN 18300 für Homogenbereich D (Abb. 1) Nr. nach Kennwert/Eigenschaft Erdbau GK2, GK3 Kleiner Erdbau GK1 Tabelle 4 1 Korngrößenverteilung 2a, 2b Anteil Steine und Blöcke Band D n. e. 2c Anteil große Blöcke 4 Dichte, feucht 6 undränierte Scherfestigkeit 8 Wassergehalt 9 Konsistenz n. e. n. b. 10 Konsistenzzahl n. b. n. e. 11 Plastizität n. b. n. e. 12 Plastizitätszahl 14 Lagerungsdichte ID 0,2 – 0,3 17 Organischer Anteil < 0,5 % 20 Bodengruppe 8 – 12 % 8 – 12 % 0–1% 1,75 – 1,9 g/m³ n. b. n. b. 5 bis 10% nach DIN 0–1% n. e. n. e. 0,2 – 0,3 n. e. SU, SW SU, SW Flusssand Flusssand 18196 21 Ortsübliche Bezeichnung n. b. … nicht bestimmbar n. e. … nicht erforderlich 15 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Die Korngrößenverteilung als Band wird gemäß Geotechnischem Bericht in Abbildung 2 dargestellt. Abb. 2: Korngrößenverteilungsband für den Homogenbereich D In der Regel wird das Korngrößenverteilungsband ohne Anteil von Steinen und Blöcken dargestellt. Der Anteil Steine und Blöcke ist extra anzugeben (siehe Tabelle 4) und wird aus Erfahrungen oder Großbohrungen abgeschätzt bzw. bestimmt. Alternativ lässt sich das Korngrößenverteilungsband auch durch die Kornkennzahlen beschreiben, bei denen nach [11] die auf 10 % auf- oder abgerundeten Gewichtsanteile der Korngrößengruppen Ton/Schluff/Sand/Kies/Steine aneinander gereiht werden. Für eine genauere Beschreibung wird empfohlen, die tatsächlichen prozentualen Anteile der Fraktionen Ton/Schluff/Sand/Kies ohne Steine und Blöcke anzugeben. Für das Beispiel gemäß Abbildung 2 ergibt sich folgendes Band mit den Kornkennzahlen 0/15/80/5 bis 0/0/65/35. Das Standardleistungsbuch Bau wurde entsprechend der Homogenbereiche überarbeitet. Im Folgenden sind exemplarisch zwei Leistungstexte aus dem STLB für Erdarbeiten im Homogenbereich sowohl für Geotechnische Kategorie 1 als auch Geotechnische Kategorie 2 angegeben. 16 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Leistungsposition Erdarbeiten im Homogenbereich D für Geotechnische Kategorie 1: STLB-Bau 2015-10 Boden für Baugrube, ab Geländeoberfläche, profilgerecht lösen und seitlich lagern, Verbau wird gesondert vergütet, Gesamtbreite über 10 bis 15 m, Gesamtlänge über 15 bis 20 m, Gesamtaushubtiefe bis 2 m, Homogenbereich D, mit 2 Bodengruppen, Bodengruppe 1 SW DIN 18196 (weitgestufter Sand), Bodengruppe 2 SU DIN 18196 (Sand-Schluff-Gemisch),Tiefe oberer Horizont des Homogenbereiches 0 m, Tiefe unterer Horizont des Homogenbereiches 4 m, Baumaßnahme der Geotechnischen Kategorie 1 DIN 4020, - Anteil Steine (Co) über 0 bis 30 % Massenanteil DIN EN ISO 14688-1, - Anteil Blöcke (Bo) über 0 bis 30 % Massenanteil DIN EN ISO 14688-1, - Konsistenz DIN EN ISO 14688-1 keine, - Lagerungsdichte locker, Mengenermittlung nach Aufmaß an der Entnahmestelle. Abrechnungseinheit: m³ Leistungsposition Erdarbeiten im Homogenbereich D für Geotechnische Kategorie 2: STLB-Bau 2015-10 Boden für Baugrube, ab Geländeoberfläche, profilgerecht lösen und seitlich lagern, Verbau wird gesondert vergütet, Gesamtbreite über 10 bis 15 m, Gesamtlänge über 15 bis 20 m, Gesamtaushubtiefe bis 4 m, Homogenbereich D, mit 2 Bodengruppen, Bodengruppe 1 SW DIN 18196 (weitgestufter Sand), Bodengruppe 2 SU DIN 18196 (Sand-Schluff-Gemisch), Tiefe oberer Horizont des Homogenbereiches 0 m, Tiefe unterer Horizont des Homogenbereiches 4 m, Baumaßnahme der Geotechnischen Kategorie 2 DIN 4020, Kornverteilungsbereich DIN EN 13285: - Massenanteile Ton unterer Wert '0' %, - Massenanteile Ton oberer Wert '0' %, - Massenanteile Schluff unterer Wert '0' %, - Massenanteile Schluff oberer Wert '15' %, - Massenanteile Sand unterer Wert '65' %, - Massenanteile Sand oberer Wert '80' %, 17 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Im folgenden Beispiel wird ebenfalls ein Einschnitt für einen Straßenneubau betrachtet, bei dem allerdings nach der ausgeführten Baugrunderkundung die Erdarbeiten, wie aus dem Baugrundschnitt in Abbildung 3 ersichtlich, teilweise auch in Fels ausgeführt werden. Die Aushubgrenze ist rot eingetragen. Abb. 3: Beispiel für Boden- sowie Felsschichten und Homogenbereiche Tabelle 10: Kennwerte und Eigenschaften für den Homogenbereich D von Fels für Erdarbeiten nach der neuen DIN 18300 (Abb. 3) Nr. nach Kennwert/Eigenschaft Erdbau GK2, GK3 Kleiner Erdbau GK1 Tabelle 5 1 2 3 Benennung von Fels Dichte g/cm³ Verwitterung, Veränderungen und Veränderlichkeit 6 Druckfestigkeit des Gesteins Wechsellagerung Wechsellagerung Tonschiefer/Grauwacke Tonschiefer/Grauwacke 2,5 – 2,7 n. e. mäßig verwittert mäßig verwittert mäßig veränderlich mäßig veränderlich 10 – 40 n. e. N/mm² 8a Trennflächenrichtung Südost Südost 8b Trennflächenabstand geschiefert, grob laminiert bis geschiefert, grob laminiert bis 8c Gesteinskörperform 12 Ortsübliche Bezeichnung dünn (6-30 mm) dünn (6-30 mm) tafelförmig bis prismatisch tafelförmig bis prismatisch Tonschiefer/Grauwacke n. e. n. e. … nicht erforderlich 18 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Beispiel für den Leistungstext Erdarbeiten in dem beschriebenen Homogenbereich: STLB-Bau 2015-10 Text für Fels GK 1 und Homogenbereich D Fels für Baugrube, ab Geländeoberfläche, profilgerecht lösen und seitlich lagern, Verbau wird gesondert vergütet, Gesamtbreite über 10 bis 15 m, Gesamtlänge über 15 bis 20 m, Gesamtaushubtiefe bis 2 m, Homogenbereich D, Tiefe oberer Horizont des Homogenbereiches 0 m, Tiefe unterer Horizont des Homogenbereiches 2 m, Baumaßnahme der Geotechnischen Kategorie 1 DIN 4020, - Gesteinsart Wechsellagerung Tonschiefer-Grauwacke - Verwitterung und Veränderungen DIN EN ISO 14689-1 mäßig verwittert, mäßig veränderlich, - Trennflächenabstände DIN EN ISO 14689-1 grob laminiert bis dünn, - Trennflächenrichtung Fallrichtung (Azimut) '180' Grad, - Trennflächenrichtung Fallwinkel '45' Grad, - tafelförmig bis prismatischer Gesteinskörper DIN EN ISO 14689-1, Mengenermittlung nach Aufmaß an der Entnahmestelle. Abrechnungseinheit: m³ 6. ZUSAMMENFASSUNG Grundsätzlich wird mit dem neuen Konzept der Homogenbereiche in der neuen VOB eine für alle Normen im Teil C, die den Baugrund berücksichtigen müssen, einheitliche Beschreibung für die Ausschreibung derartiger Leistungen geliefert. Diese Beschreibung in einem Leistungsverzeichnis mit Homogenbereichen macht es in der Regel nicht mehr erforderlich, dass der Geotechnische Bericht komplett im Rahmen des Angebotsverfahrens zur Einsicht ausgelegt oder beigefügt werden muss. Die Angaben im Leistungsverzeichnis sind ausreichend für die Ermittlung der Leistungen im Baugrund, wenn die Homogenbereiche in Längs- und Querprofilen in den Planungsunterlagen ausreichend dargestellt werden. Im Abschnitt 0.2 verschiedener ATV-Normen ist diese Angabe zur Ausführung auch empfohlen. 19 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Als Vorteile der Einteilung in Homogenbereiche ist folgendes zu sehen: • Es ist keine Einteilung der Bodenschichten in neue Klassen erforderlich. • Die im Geotechnischen Bericht festgelegten Baugrundschichten können einzeln oder zusammen als Homogenbereich übernommen werden. • Die im Leistungsverzeichnis anzugebenden Eigenschaften/Kennwerte je Homogenbereich geben eine genauere Beschreibung des Baugrundes für die Arbeitsleistungen Lösen, Laden, Transportieren und Einbau an. Die Leistungen sind damit gut kalkulierbar. • Für alle Gewerke gelten die gleichen Kennwerte und Eigenschaften des Baugrundes, wobei die zu beschreibenden Eigenschaften zwischen den Gewerken differieren können. • Bei kleinen Erdarbeiten entsprechend der geotechnischen Kategorie GK 1 ist nur ein reduzierter Aufwand zur Bestimmung und Angabe der Kennwerte und Eigenschaften erforderlich. • Zur Nachprüfung der in der Leistungsbeschreibung angegebenen Kennwerte im Streitfall werden die Versuche in den ATV-Normen eindeutig vorgegeben. • Für besondere Fälle können in dem System der Homogenbereiche ergänzende Eigenschafen und Kennwerte aufgenommen werden. Dies gilt sowohl für aktuelle Projekte als auch für zukünftige Änderungen der ATV-Normen in der nächsten VOB. Allerdings ergeben sich aus der Einführung der Homogenbereiche in die VOB auch Nachteile, wie z. B • Es sind viele Kennwerte/Eigenschaften zur Beschreibung der Homogenbereiche erforderlich. • Einzelne abweichende Kennwerte/Eigenschaften können zu Nachträgen führen. Es wird allerdings schwieriger für den AN bei Abweichungen von nur einzelnen Parametern den Nachweis eines Mehraufwandes zu erbringen. • Werden bei den Arbeiten Baugrundschichten angetroffen, die nicht zu einem im LV aufgeführten Homogenbereich passen, kann das zu Nachträgen führen. Dies ist aber dem unvermeidbaren Baugrundrisiko zuzurechnen. • Weitere bisher in der Bauausführung für die Ausschreibung und Ausführung von Bauleistungen herangezogene Richtlinie, Merkblätter etc., wie z. B. Standardleistungskatalog und Zusätzlich Technische Vertragsbedingungen müssen angepasst werden. • Sowohl der Sachverständige für Geotechnik als auch der Planer müssen eine höhere Fachkompetenz für die Bauausführung besitzen, um die Zuordnung der Baugrundschichten zu Homogenbereichen vornehmen zu können. 20 Ingenieurkammertag 2015 • Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Die Unterscheidung der einzelnen ausgeschriebenen Homogenbereiche in der Bauausführung ist für den Bauüberwacher bzw. den Geotechnischen Sachverständigen schwieriger und ohne Laborversuche nicht immer möglich. • Die Baumaßnahme und die dafür erforderlichen Gewerke müssen vor Beginn der Baugrunduntersuchung bekannt sein, um die entsprechend erforderlichen Feldund Laborversuche auszuführen. Planungsbegleitende ergänzende Baugrunduntersuchungen sind ggf. erforderlich. Der Sachverständige für Geotechnik sollte die Vorgaben der DIN EN 1997-2 im Zusammenhang mit der DIN 4020 zu Abstand und Tiefe der Baugrundaufschlüsse sowie dem Umfang der auszuführenden Laboruntersuchungen einhalten. Für die Bestimmung der Bandbreite je Schicht bzw. Homogenbereich sollten ausreichende Feld- und Laborversuche durchgeführt werden bzw. abgesicherte Erfahrungswerte aus anderen Projekten vorliegen. Wenn die Normung mehrere Methoden zur Bestimmung eines zu beschreibenden Kennwertes zulässt, sollte durch den Sachverständigen für Geotechnik die Norm zur Überprüfung des entsprechenden Kennwertes festgelegt werden. Sofern dem Geotechnischen Sachverständigen die geplanten Gewerke im vollen Umfang bekannt sind, kann die Festlegung der Homogenbereiche für die Bauausführung durch ihn erfolgen. Bei der Beschreibung der Homogenbereiche sollten Merkmale, wie z. B. die Farbe des Bodens bzw. des Fels mit angegeben werden, über die verhältnismäßig einfach die Unterscheidung vor Ort/auf der Baustelle erfolgen kann. Der Planer sollte bei der Erstellung des Leistungsverzeichnisses den Geotechnischen Bericht in Hinblick auf ausreichende Angaben von Kennwerten/Eigenschaften der Baugrundschichten prüfen. Ein sachverständiger Planer kann die Homogenbereiche aus den im Geotechnischen Bericht beschriebenen Baugrundschichten festlegen, sollte jedoch im Zweifelsfall den Sachverständigen für Geotechnik hinzuziehen. Im Leistungsverzeichnis ist je Homogenbereich eine Position vorzusehen. Ist ein geregelter Wiedereinbau der abgetragenen Bodenschichten geplant, müssen die Homogenbereiche so gewählt werden, dass auch die Einbauleistung kalkulierbar ist. Der Bauüberwacher muss prüfen, ob die Homogenbereiche vom Geotechnischen Sachverständigen und ausschreibenden Planer ausreichend beschrieben sind, so dass eine zweifelsfreie Festlegung der Homogenbereiche vor Ort möglich ist. Für eine erste Beurteilung vor Ort kann dabei die Bodenart, ob bindig oder nichtbindig, die Bodengruppe nach DIN 18196 sowie bei bindigen Böden die Konsistenz über den Handversuch nach DIN EN ISO 14688-1, Abs. 5.14, herangezogen werden. Ist eine genauere Beurteilung erforderlich, ist der Geotechnische Sachverständige einzuschalten. 21 Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert Literatur [1] BORCHERT, K.-M., GROßE, A: Vereinheitlichung der Boden- und Felsklassen für die VOB-Normen; Studie für die DIN, GuD Consult GmbH, Berlin, 27.05.2010, unveröffentlicht [2] Abschlussbericht – Pilotprojekte zur Vereinheitlichung der Boden- und Felsklassen in der VOB/C, Dr. Spang, 05.04.2013, unveröffentlicht [3] FLOSS, R.: Handbuch zu den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau (ZTV E-StB), Ausgabe 2009, Kirschbaum Verlag Bonn, 4. Auflage, 2011 [4] M GUB – Merkblatt über geotechnische Untersuchungen und Berechnungen im Straßenbau; Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Erd- und Grundbau, 2004. [5] Handbuch Eurocode 7, Geotechnische Bemessung Band 1: Allgemeine Regeln, herausgegeben vom DIN Deutschen Institut für Normung e. V., 1. Auflage 2011 [6] Handbuch Eurocode 7, Geotechnische Bemessung Band 2: Erkundung und Untersuchung, herausgegeben vom DIN Deutschen Institut für Normung e. V., 1. Auflage 2011 [7] DGGT-Empfehlung Nr. 1: Einaxiale Druckversuche an zylindrischen Gesteinsprüfkörpern; Ausgabe 2004; Teil C.1 der Technischen Prüfvorschriften für Boden und Fels im Straßenbau (TP BF – StB), herausgegeben durch die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen [8] DGGT-Empfehlung Nr. 10: Indirekter Zugversuch an Gesteinsproben - Spaltzugversuch; Fassung 1986; Teil C.10 der Technischen Prüfvorschriften für Boden und Fels im Straßenbau (TP BF – StB), herausgegeben durch die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen [9] NF P 18-579: Gesteinskörnungen – Bestimmung der Koeffizienten der Abrasivität und Mahlbarkeit [10] NP 94-430-1: Gestein – Bestimmung der Schleifbarkeit von Gestein – Teil 1_ Ritzprobe mittels Spitzhacke [11] V. SOOS, P.: Eigenschaften von Boden und Fels – ihre Ermittlung im Labor. Grundbautaschenbuch, 6. Auflage, Abschnitt 1.4 im Teil 1, Berlin, Verlag Ernst & Sohn [12] Ergänzungsband 2015 zur VOB 2012, Herausgeber DIN Deutsches Institut für Normung e. V. 22
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