Mängel an Brunnen und GW-Messstellen - Brunnenbau
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
FACHTECHNIK
Brunnenbau
Mängel an Brunnen und
GW-Messstellen Dipl.-Geol. Dipl.-Ing.
Karsten Baumann, Michael Tholen,
Fehler in den Bauphasen: Feststellung, Ursachen und Folgen Bohrlochmessung- Bau-ABC Rostrup
Storkow GmbH,
Storkow (ehem.
BLM GmbH)
M ängel an Brunnenbauwerken lassen sich auf Fehler in allen Bauphasen zurück-
führen. Ihre Folgen werden oft erst nach vielen Betriebsjahren sichtbar. Die
Geophysik bietet heute eine Vielzahl an Verfahren, Mängel bei Neubaumaßnahmen
gungen gedacht, die der Brunnenbauer nicht
zu verantworten hat, die aber in der Gewähr-
leistungsfrist noch festgestellt wurden.
oder gealterten Brunnen festzustellen. Die technischen Möglichkeiten der geophysi- Umso unverständlicher erscheint es,
kalischen Messverfahren sowie die Ursachen und die Eingrenzungungsmöglichkeiten wenn Brunnen z. T. für viel Geld errichtet
der Mängel werden vorgestellt. wurden, zum Schluss aber die vergleichswei-
se geringe Summe für eine Endabnahme ein-
1. Einführung Viele Mängel fallen daher bei Abnahme gespart wird, bzw. höchstens noch eine Ka-
und im Betrieb auch wenig auf. So führen Kol- merabefahrung vorgenommen wird. Kein
Mängel an Brunnenbauwerken und mationen im Bereich der Brunnenfassung zu Bauherr käme auf die Idee, in sein Haus ohne
Grundwassermessstellen lassen sich nicht nur einer geringeren Ergiebigkeit und zur schnel- eine umfassende Bauabnahme einzuziehen.
auf Fehler in allen Bauphasen, sondern auch leren Alterung. Dies auf Fehler bei der Di- Im Gegenteil: Hier wird sogar die Bauabnah-
auf mangelnde planerische Vorgaben der aus- mensionierung und beim Bau zurückzu- me behördlicherseits gefordert.
schreibenden Stellen zurückführen: führen, wird schwer nachzuweisen sein. In einigen Bundesländern, hierzu
Gleiches ist bei unregelmäßigen Ringräu- gehören u. a. Berlin und Hamburg, wird von
• Bohrarbeiten, Probennahme und falsche men aufgrund unzureichender Bohrlochgeo- den Behörden inzwischen eine ordnungs-
geologische Schichtenansprache
metrie festzustellen. Wegsamkeiten im Be- gemäße Abnahme der Brunnen und GW-
• unzureichende bohrlochgeophysikalische reich der Abdichtungen, Neigung zur Versan- Messstellen vor Erteilung der Betriebserlaub-
Vermessung der Bohrung
dung bzw. eine schnellere Alterung machen nis gefordert. Hierbei steht jedoch nicht der
• fehlende oder nicht ausreichende Recher- sich häufig erst nach einigen Betriebsjahren für den Bauherrn so wichtige Gedanke eines
che zu den geologischen/hydrogeologi-
bemerkbar. langfristigen, störungsfreien Betriebs im Vor-
schen Verhältnissen
Da 90 % eines Brunnenbauwerkes »un- dergrund, sondern vielmehr die Gewähr, dass
• ungenügende Kenntnisse über die zu er-
sichtbar« sind, ist auch der Nachweis bauli- durch den Brunnen oder die Messstelle mög-
wartende Grundwasserqualität, insbeson-
cher Mängel schwierig. Zwar hat sich die liche schädigende Einflüsse auf das Grund-
dere im Hinblick auf mögliche anthropoge-
Geophysik inzwischen durch viele Innovatio- wasser ausgeschlossen werden müssen. Es
ne Kontaminationen oder geogen bedingte
nen Zugang zum Bohrloch, zur Ausbauver- steht bei diesen Überprüfungen der Nachweis
Versalzungen
rohrung und vor allem zum Ringraum ver- ordnungsgemäß eingebrachter Ringraumab-
• Auswahl und Einbau der Ausbauverroh-
schafft und neue Tracer-Methoden haben dichtungen und Ringraumverfüllungen/Brü-
rung
den Nachweis von Wegsamkeiten bzw. Un- ckenbildung (Unfallgefahr durch mögliche
• Ringraumverfüllung
dichtigkeiten ermöglicht – von einem »gläser- Tagesbrüche), die Dichtheit der Muffenver-
• Brunnenentwicklungsmaßnahmen
nen« Brunnen zu sprechen, wäre dennoch bindungen und die Lage der Filterstrecke im
Gründe für Fehler und mangelhafte Bau- vermessen. Vordergrund. Entsprechende Beispiele bele-
ausführung dürften vor allem der Preisdruck gen die Wichtigkeit solcher Untersuchungen.
und die oft mangelhafte Qualifizierung der 2. Grundsätze bei der Ermittlung So wurden an Messstellen mit fehlerhaf-
am Bau von Brunnen Beteiligten sein. Man- von Fehlern ten Ringraumabdichtungen und/oder un-
gelhafte planerische Vorgaben der ausschrei- dichten Muffenverbindungen vertikale
benden Stellen basieren in vielen Fällen auf Die Überprüfung einer GW-Messstelle Grundwasserströmungen ermittelt, die jähr-
unzureichenden Kenntnissen der baulichen oder eines Brunnens nach deren Herstellung lich mehrere tausend Kubikmeter Wasser zwi-
Zusammenhänge und des Zusammenwirkens auf Mängelfreiheit durch betriebstechnische, schen verschiedenen Grundwasserstockwer-
der einzelnen Ausbauteile eines Brunnens geophysikalische und fernsehtechnische Un- ken bewegen. Dies ist immer dann besonders
oder einer Grundwassermessstelle. Sowohl tersuchungen ist nicht nur eine Forderung der problematisch, wenn es sich um kontaminier-
die hydraulische Bemessung als auch die Ma- einschlägigen DVGW-Arbeits- und Merkblät- te Standorte oder geogen versalzene Grund-
terialwahl und die Entwicklung des Bauwer- ter (z. B. W 110, W 115, W 121, W 123, W wässer handelt.
kes erfordern bereits in der Planungsphase 135), sondern zwischenzeitlich auch weitest- Bei der Ermittlung von Fehlern muss
ausreichende Kenntnisse der Systemzusam- gehend gängige Praxis. Diese Untersuchun- dementsprechend auch zwischen einem Min-
menhänge. Erschwerend kommt hinzu, dass gen garantieren dem Bauherrn auf der einen destprogramm zum Nachweis der Unbedenk-
der größte Teil der planerisch und handwerk- Seite, dass der Brunnen oder die Messstelle lichkeit der Messstelle oder des Brunnens für
lich zu leistenden Arbeiten unsichtbar und weitestgehend fehlerfrei erstellt wurden, die Umwelt und den Anforderungen, die der
nicht direkt nachvollziehbar unterhalb der schützen aber auch den Brunnenbauer vor Bauherr an eine ordnungsgemäße Bauabnah-
Geländeoberfläche ausgeführt wird. ungerechtfertigten Ansprüchen. Hier sei u. a.
nur an nachträgliche mechanische Beschädi-
24 bbr 1/2002 · 53. Jahrgang
Bild 1: Richtungs- und Abweichungsdiagramm sowie 3-D-Kaliberdarstellung einer Brunnenvorbohrung bbr 1/2002 · 53. Jahrgang 25
Bild 2: Messung mit dem segmentierten Gamma-Log (SGL) zum Nachweis von Kolmationen 26 bbr 1/2002 · 53. Jahrgang
FACHTECHNIK
me stellt, unterschieden werden. Bei der mess- • Allgemeinzustand (Verschmutzungen, Be- • Überprüfung des Wasserchemismus in der
technischen Durchführung verzahnen sich schädigungen, Sedimentationen auf der Bo- Messstelle (absolute Salinität, vertikale
natürlich beide Fragestellungen. Zu den be- denkappe, Zustand der Filterstrecke, Schichtung)
hördlichen Mindestanforderungen gehören Rohrovalitäten) • Abschätzung des Wasserchemismus im Po-
danach Untersuchung und Messverfahren, die • unzulässig hohe Sandführung renraum der einzelnen geologischen Abfol-
folgende Überprüfung zulassen: • Ergiebigkeit entsprechend der projektierten gen, v.a. im Vollrohrbereich (»hinter den
Berechnung Rohren«, zur Verfolgung der Süß-/Salzwas-
• Vorhandensein und/oder Lage von Ton- • Keimfreiheit sergrenze)
sperren (vertikale Ringraumabdichtung)
sowie deren Korrespondenz mit dem geolo- •
Vorhandensein und Zustand der Kiesschüt-
tung (Kolmationen, Verdichtungen)
gischen Schichtenprofil
• Homogenität der Ringraumverfüllung •
Zufluss im Filterbereich bzw. Erstellung ei-
ner Zuflussprofilierung der Filterstrecke
(Brückenbildung)
• Dichtheit der Aufsatzrohre, insbesondere ••
Durchlässigkeit des filternahen Bereiches
Vertikalität und Exzentrizität der einge-
der Muffenverbindungen
brachten Verrohrung
• Lage der Filterstrecke(n) • ggf. Präzisierung des erbohrten geologi-
Insbesondere im Hinblick auf einen lang- schen Profils auch im ausgebauten Bohrloch
fristigen störungsfreien Betrieb der Messstel-
le oder des Brunnens sind Untersuchungen Von Fall zu Fall können auch folgende
und Messverfahren notwendig, die folgende Untersuchungen erforderlich sein:
Überprüfungen ermöglichen:
zu geringe
Hakenlast
zu kleines
gerätetech- Bohrgestänge
nisch be-
dingte Ab- ungeeignete
weichungen oder stumpfe
Bohrwerkzeuge
bei Spül-
bohrungen mangelnde Spül-
pumpenleistung
unzureichende
Spülungs-
bohrungs- schief auf- kontrolle
bedingte Ab- gestellter Bohr-
weichungen mast ungeeignete
Spülungszusätze
falsche Spülung
Bohr- schlechte
hindernisse zu hoher Bohr- Vermischung
mangel- andruck
hafte geologisch schräg ein- unzureichende
Bohrloch- bedingte Ab- fallende Spülwannen-/
weichungen Schichten teichgröße
geo-
metrie schief aufge-
Klüfte stelltes Bohr-
gerät
vermischte
schief ange- Bohrproben
setzte Rohrtour
bohrungs- Auskolkungen
bedingte Ab- zu geringe hinter Verroh-
weichungen Wasserauflast rung
bei Trocken- unzureichende Auflockerung
bohrungen Verrohrungs- der Bohrloch-
einrichtung sohle
gerätetech-
nisch be- zu geringes
dingte Ab- Drehmoment
weichungen
ungeeignetes o.
stumpfes Bohr-
werkzeug
Diagramm 1: Ursachen für eine mangelhafte Bohrlochgeometrie
bbr 1/2002 · 53. Jahrgang 27
FACHTECHNIK
zu großer
Unterkornanteil
ungeeigneter
Filtersand/-kies
gebrochene Kör-
ner
Ausführungs- Unabhängig davon sollten vor dem Aus-
fehler Verschmieren bau einer unverrohrten Bohrung zur Grund-
durch Bohrrohre wassermessstelle oder zum Brunnen geophy-
Verunreinigung
sikalische Messungen mit dem Ziel der Be-
stark aufgela- stimmung der Geometrie des Bohrlochs (Nei-
der Bohrloch-
dene Spülung
Brunnen- wand gung, Neigungsrichtung und Kaliber) sowie
neubau
unzureichende
der Ermittlung der exakten geologischen
zu feiner Filter- Schichtenfolge durchgeführt werden.
Filterkuchen-
sand/-kies
bildung In Festgesteinsbohrungen gehört inzwi-
Planungs- zu geringe Filter-
schen das Fluid-Logging zur Bestimmung der
fehler eintrittsfläche Zufluss- und Verlusthorizonte zum Standard.
Für all die aufgeführten Untersuchungs-
zu kleine Filter- innere schwerpunkte gibt es heute maßgeschneider-
Abdichtungen(Kolmation) schlitzweite Kolmation
te Untersuchungsmethoden. Auf einige Bei-
im Ringraum, spiele wird im Folgenden eingegangen.
mangelhafte Ergiebigkeit zu großer Bohrlochwand
Ringraum wird nicht
oder Leistungsrückgang
erreicht 3. Häufige Fehler und deren Folgen
zu geringe Ab-
pumpmenge 3.1 Bohrlochgeometrie
unzurei-
nicht abschnitts-
chende Ent-
weise entsandet
falsches Ab- Unter Bohrlochgeometrie fallen die
sandung bruchkriterium wichtigsten Merkmale eines ausbauwürdigen
unzureichende Bohrloches:
Brunnen- falsche Rest-
Sandmengen-
alterung erfassung
sanderfassung • Vertikalität
• Gerader Verlauf
Teilstrom falsch
Verschleimung nicht »ge-
angeordnet/
• Auskolkungen/Einengungen
Verockerung schockt«, Korn-
betrieben Betrachtet man die anschließenden Dia-
Versinterung brücken zerstört
gramme, so wird die Bedeutung einer guten
Bohrlochgeometrie für alle nachfolgenden
Diagramm 2: Ursachen für eine Kolmation im Ringraum
Ausbauarbeiten deutlich. Krumme und schie-
fe Bohrlöcher führen zu unregelmäßigen
Ringräumen. Gerade eine gleichmäßige Ring-
raumgeometrie gewährleistet aber ein siche-
ungeeignetes res Einbringen aller Verfüllmaterialien. Eine
Ausbaumaterial
gleichmäßige Filterkiesschüttung gewährleis-
falsches Ausbau- Verbindungen tet wiederum eine erfolgreiche Brunnenent-
material nicht nach DIN wicklung; eine gleichmäßige Ringraumab-
dichtung sichert eine einwandfreie Dichtung
Rohre unrund gegen vertikale Wasserbewegungen.
Die Bedeutung einer sorgfältigen Bohr-
verschmutzte
Rohre
probennahme für die Festlegung des Brun-
fehlerhafte Rohr- fehlerhaftes nenausbaus wird in den Diagrammen 1, 5 und
verbindungen Ausbaumaterial 6 deutlich, soll hier aber nicht näher betrach-
unsauberes
Gewinde tet werden.
In Bild 1 sind der Verlauf, die Richtung
unsachgemäße und das Kaliber einer Aufschlussbohrung ab-
Lagerung
schnittsweise dargestellt. Eine zusätzliche 3-
undichte Aufsatz- fehlende Dicht-
D-Darstellung der richtungsorientiert durch-
rohrverbindungen ringe geführten 4-Arm-Kalibermessung gibt eine
fehlerhafter über die übliche »reine« Messkurvendarstel-
Einbau
zu stark angezoge- lung hinausgehende grafisch anschauliche
ne Verbindungen räumliche Vorstellung des Bohrlochs. Deut-
lich sind in fast regelmäßigen Abständen wie-
Undichtigkeiten zu schwach an-
im Ringraum gezogene Verbin- derkehrende Bohrlocherweiterungen zu er-
(s. Fehler 3, 4) dungen kennen. Die Messung von Neigung und Rich-
tung des Bohrlochs weist eine Abweichung im
Ausbauverrohrung tiefsten Punkt von mehr als einem halben Me-
geknickt
unzureichende ter auf.
Bohrlochgeometrie
Ausbauverrohrung
liegt einseitig an
Diagramm 3: Ursachen für undichte Rohrverbindungen
28 bbr 1/2002 · 53. Jahrgangquillt nicht in Spü-
lung
keine ausreichen-
Material-
de Quelldruck-
3.2 Ringraumkolmationen fehler
spannung
Ringraumkolmationen sind Ursachen für quillt vor Erreichen
bei geschüt- der Einbautiefe
eine mangelhafte Ergiebigkeit eines Brun- teten Abdich-
nens. Ein unzureichender Porenraum im Fil- tungen zu schnelles
tersand/-kies und dem angrenzenden GW- Schütten
unzureichendes
Leiter behindert aber nicht nur den Zufluss
Loten; unzurei-
zum Brunnen, sondern beschleunigt auch die Einbaufeh- einseitiges Schüt-
chende Zentrie-
ler ten
Brunnenalterung. Es fehlt an Speicherraum rung des Rohr-
für Ablagerungen durch Alterungserschei- stranges
Schüttgüter hän-
nungen. Der geringere freie Porenraum führt gen sich auf
zu höheren Zuflussgeschwindigkeiten, was
wiederum zur Folge hat, dass der Eintritts- Vermischung mit
Nachfall
widerstand und somit die Absenkung im
Undichtig- schlechte
Brunnen zunimmt. Der beste Hinweis auf ungeeignete Ver-
keit im Bohrlochgeo-
Kolmationserscheinungen ist neben den geo- Ringraum metrie pressmaterialien
physikalischen Messergebnissen eine weit
Abbindevorgang
hinter den Berechnungen zurückliegende Er-
beginnt zu schnell
giebigkeit des Brunnens.
In Bild 2 sind die Ergebnisse einer SGL- Verpressgestänge
Einbaufeh-
Messung (segmentiertes Gamma-Log; Ver- ler
wird zu früh/spät
gezogen
fahren zur Messung der natürlichen Gamma-
strahlung von Ringraumhinterfüllung und Schlotbildung, es
Gebirge in drei, jeweils um 120° horizontal bleiben Nester
versetzten Segmenten) vor und nach der Re-
generierung eines Brunnens dargestellt. Da- bei verpress- Nachsackungen
ten Abdich- wegen Kiessetzung
bei weist die Messung vor der Regenerierung tungen
in den Brunnensegmenten 0° bis 120° und Setzungsrisse
ungeeignetes
240° bis 360° erhöhte Gammastrahlung im Material
kein Anhaften an
Bereich des Filters aus (Farbsignatur analog Sperrrohren
falsche Mischung
Tonsperre). Das weist darauf hin, dass die
der Feststoffe
Kiesschüttung, besonders im hangenden Ab- Material- Schrumpfungs-
fehler risse
schnitt der Filterstrecke von etwa 15 bis 17 m falscher Wasser-
und untergeordnet auch von 18 bis 18,5 m, Feststoffwert
nicht volumenbe-
überwiegend einseitig mit Feinkornanteilen ständig
unzureichende
(Schluff, Ton) kolmatiert ist. Dies führte zu ei- Mischeinrichtung
ner deutlichen Verschlechterung der Förder-
leistung. Die daneben dargestellte Messung
nach der Regenerierung weist aus, dass der Diagramm 4: Ursachen für Undichtigkeiten im Ringraum
Feinkornanteil aus der Kiesschüttung voll-
ständig beseitigt werden konnte, womit auch verläuft, sind kostbare Wasserressourcen 3.4 Undichte Ringräume
eine nachweisbare Steigerung der Förderleis- nachhaltig gefährdet.
tung erreicht wurde. In Bild 3 ist eine FEL-Messung (fokus- Weitaus problematischer, da schlechter
Neben Aussagen zur Kolmation des Fil- siertes Elektrolog) zur Überprüfung der erkennbar und nachweisbar, sind Wegsamkei-
ters liefert die SGL-Messung auch den Beleg Dichtheit der Muffenverbindungen darge- ten in Ringräumen. Eigentlich sollen sie durch
dafür, dass die Tonsperre von 9 bis 11 m rings- stellt. Sehr deutlich heben sich die Verbin- ausreichend bemessene Ton- oder Suspen-
herum vollständig ausgebildet ist und damit dungen durch eine Verringerung des elektri- sionssperren verhindert werden. Diagramm 4
eine wesentliche Bedingung für ihre hydrauli- schen Widerstandes ab (L = vermutete Un- zeigt aber die vielfältigen Fehlermöglichkei-
sche Wirksamkeit erfüllt ist. dichtigkeit). Aber Vorsicht! Das FEL ist nur ten, die nur sehr schwer aufzudecken sind.
ein Screeningverfahren zur Überprüfung der Drainagen durch unsachgemäße Wieder-
3.3 Undichte Aufsatz- Dichtheit der Muffenverbindungen. Elek- herstellung von GW-Nichtleitern zwischen
rohrverbindungen trisch unauffällige Muffen können mit hinrei- verschiedenen Grundwasserstockwerken ge-
chender Sicherheit als dicht gelten: denn dort, fährden für alle Zeit weniger belastete GW-
Undichte Aufsatzrohrverbindungen sind wo kein elektrischer Strom ins Gebirge ab- Leiter in größeren Tiefen, auf die wir in Zu-
insbesondere bei Grundwassermessstellen ein fließen kann, kann auch kein Wasser fließen. kunft zur Sicherstellung der Wasserversor-
nicht zu akzeptierender Mangel. Da sie auf- Elektrisch auffällige Muffen müssen nicht gung angewiesen sein werden. Gerade hier
grund geeigneter Ausbaumaterialien und Ein- zwangsläufig undicht sein: denn wo Strom ins müssen an die Ausführungssicherheit die
bauverfahren in der Regel unnötig sind, soll- Gebirge fließen kann, muss nicht auch höchsten Anforderungen gestellt werden. Ins-
ten hier hohe Anforderungen gestellt werden. zwangsläufig Wasser hindurchkommen. Hier besondere bei der Planung von Brunnenbau-
Sie verfälschen nicht nur Messwerte, sondern kann letztendlich nur ein Packertest zur Über- werken müssen die optimalen Abdichtungs-
ermöglichen auch während des Brunnenbe- prüfung der Muffenverbindung Gewissheit varianten auf dem gegenwärtigen Stand der
standes einen unzulässigen Wasseraustausch. bringen. Technik berücksichtigt werden!
Da dieser in der Regel von oben nach unten In Bild 4 sind am rechten Rand der Dar-
stellung die Ergebnisse (Image-Plot) der Mes-
bbr 1/2002 · 53. Jahrgang 29FACHTECHNIK
Bild 3: FEL-Messung zur Überprüfung der Muffendichtigkeit
sung mit einem Ringraumscanner (RGG.D) tung von 3 bis 15 m mit Ton-Zement-Suspen- 3.5 Erhöhte Sandführung
dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein sion nur einseitig vorhanden ist. Die nicht
Verfahren, bei dem mittels einer rotierenden vollständige, vor allem nur einseitige Ausbil- Eine erhöhte Sandführung wirkt sich in
Messanordnung Dichteänderungen in den dung der Abdichtung eröffnet die Möglich- der Regel störend auf den Brunnenbetrieb
Ringraumschüttungen festgestellt werden. keit eines Kurzschlusses zwischen dem oberen aus. Mitgeführter Sand kann Fördereinrich-
Dadurch erhält man den Nachweis einer und dem unteren Grundwasserleiter, obwohl tungen zerstören, Armaturen unbrauchbar
rundum homogenen Verfüllung des Ringrau- insgesamt ein scheinbar ausreichendes Volu- machen und Aufbereitungsanlagen verstop-
mes und somit eine exakte Überprüfung der men der Suspension eingebracht wurde, da fen. Allerdings sollte die Höhe des geforderten
Homogenität von Abdichtungen aus Ton so- sie bei der Verpressung an der Geländeober- Restsandgehalts den jeweiligen Betriebsbe-
wie Ton-Zement-Suspensionen und Filter- kante austrat. dingungen angepasst sein. Je höher nämlich
kiesschüttungen. Es fällt auf, dass die Abdich- die Anforderungen an den Restsandgehalt
30 bbr 1/2002 · 53. JahrgangFACHTECHNIK Bild 4: Messung mit dem Ringraumscanner (RGG.D) zum Nachweis homogener Abdichtungen bbr 1/2002 · 53. Jahrgang 31
FACHTECHNIK Bild 5: Vollständig ausgewertetes Messdiagramm einer Brunnenvorbohrung 32 bbr 1/2002 · 53. Jahrgang
FACHTECHNIK
sind, desto sicherer, d. h. feiner
wird der Planer bzw. Brunnen- zu geringe
bauer die Filtersand-/kiesschüt- Anströmge-
tung wählen, was immer Auswir- schwindigkeit
kungen auf die Wirksamkeit von unzurei- einseitiges
nicht abschnitts-
Brunnenentwicklungsmaßnah- chende Ent-
weise entsandet
Schütten
wicklung
men haben wird. So kann ein zu hoher
unnötig hoher Restsandgehalt ei- fehlende o. Andruck
unregelmäßiger
falsche Zentrie-
ne geringere Ergiebigkeit und Ringraum
rungen
stumpfes
schnellere Brunnenalterung zur Bohrwerkzeug
ungenaue
Folge haben. Schichtgrenzen
Ausbauverroh- krummes
rung steht auf Bohrloch
schiefe Ver-
3.6 Wasserchemismus fehlerhafte keine Verdich- rohrung
unzureichende
Schüttung tungsmaßnahme Spülung
Nach Fertigstellung von Sand- Spülungs-
mangelhafte überdruck
Brunnen treten häufig Probleme führung Bohrtechnik Nachfall
im ungenaue
mit der Qualität des geförderten Probennahme Spülungszusam-
Betrieb fehlerhafte
Wassers auf. Besonders schwer Filterkies-
mangelhafte zu geringe mensetzung
Proben- Spülungs-
wiegend sind dabei anthropogene bestimmung falsche Filter- entnahme umlaufmenge
Verunreinigungen oder geogene kiesbestimmung zu geringe
Versalzungen. Bei der Gefahr von Wasserauflast
zu kurze Beruhi-
Versalzungen sollten folgende gungsstrecke
falscher Pum-
Untersuchungen im offenen penstandort
Bohrloch vor Ausbau durchge- ungeeigneter
Entnahmeort
führt werden: defektes Rück-
falscher schlagventil
• Berechnung der Gesamtmine- Brunnen-
ralisation des Porenwassers in betrieb zu hohe
NaCl-Äquivalentgehalten (mg/l Anlaufmenge
NaCl-Äquivalent)
zu hohe
Diese Messung ist prinzipiell Schalthäufigkeit
auch bei kunststoffverrohrten
Brunnen oder Grundwassermes- Diagramm 5: Ursachen für eine erhöhte Sandführung
sstellen zur Langzeitüberwa-
chung der Süß-/Salzwassergrenze
möglich. Ursache für eine undichte Sperrschicht oder 4.1 Ursachen für eine mangelhafte
Bild 5 zeigt ein Beispiel für eine vollstän- unzulässig hohe Sandführung sein. Bohrlochgeometrie (Diagramm 1)
dig ausgewertete geophysikalische Messung Wir werden also von Fehler- bzw. Ursa-
einer Brunnenvorbohrung. chenketten sprechen müssen, die bei einem Eine schlechte Bohrung taucht in fast al-
Hier wurden neben der exakten geolo- Schadensbild bei der Bauwerksabnahme bzw. len Diagrammen auf, ist sie doch Ursache für
gischen Schichtenfolge und dem Salzge- im Brunnenbetrieb beginnen. Diese Ketten entscheidende Ausbaumängel. Eine gute
halt (NaCl-Äquivalentgehalt) der einzelnen werden sich zwangsläufig verzweigen, da ver- Bohrlochgeometrie ist Voraussetzung für die
Grundwasserleiter auch ein so genanntes schiedene Fehler die Ursache für einen Man- problemlose Nutzung einer Bohrung. Daher
Compositeplot (Gehalte an Ton/Schluff, rol- gel in der Bauausführung sein können. sollte vor Beginn der Ausbauarbeiten die Aus-
ligen Bestandteilen und Porosität jeweils So können hier nur exemplarisch für ein- bauwürdigkeit einer Bohrung am besten mit-
in Vol.-%, gesamte Leiste = 100 %) aus zelne Schadensfälle Fehler- und Ursachenket- tels Geophysik nachgewiesen werden. Leider
den Bohrlochmesskurven ermittelt. Im Er- ten erstellt werden. Es hängt vom Sachver- gibt das Regelwerk bisher nur wenige Hinwei-
gebnis einer solchen Messung können beim stand des jeweiligen Gutachters ab, alle Ein- se auf die einzuhaltenden Bohrlochparameter.
Ausbau einer solchen Bohrung zur Grund- flussfaktoren in die Ursachenforschung mit
wassermessstelle oder zum Brunnen folgen- einzubeziehen und ggf. durch ein Ausschluss- 4.2 Ursachen für eine Kolmation
schwere Fehler weitestgehend ausgeschlossen verfahren die Fehlerquelle einzugrenzen. im Ringraum (Diagramm 2)
werden. Jedes Fehler-Ursachen-Diagramm kann
beliebig erweitert werden und es erhebt kei- Eine Kolmation hinter der Filterstrecke
4. Ursache häufiger Fehler nen Anspruch auf Vollständigkeit. Deutlich als Ursache mangelnder Ergiebigkeit wird sel-
wird aber, dass viele Querverbindungen her- ten erkannt. Obwohl viele Fehlerquellen in der
Zwischen Fehlern und Ursachen zu un- zustellen sind und die Ursachenforschung ei- Planungs- und Bauphase möglich sind, wird
terscheiden, ist ausgesprochen schwierig. So nem Puzzle gleicht. Da im Nachhinein die am häufigsten eine »Angstschüttung« hinter
ist der Fehler, eine Spülbohrung mit stump- meisten Maßnahmen nicht mehr nachzuvoll- den Filterrohren Ursache eines zu geringen
fem Werkzeug und unzulässig hohem An- ziehen sind, wird vielfach eine Auswertung Porenraumes sein. Eine schnellere Alterung
druck abzuteufen, gleichzeitig Ursache für der Baudokumentation Aufschluss geben, so- ist also vorprogrammiert, da der Brunnen-
eine »krumme Bohrung«. Der Fehler, eine fern diese vorhanden ist. Dies unterstreicht bauer in Hinblick auf eine mögliche Sand-
schiefe Bohrung abgeteuft zu haben, ist einmal mehr die Bedeutung einer lückenlosen führung vorsichtig sein muss: Denn nur die
gleichzeitig Ursache für einen unregelmäßi- Dokumentation, zumal durch sie viele Fehler technische Sandfreiheit im Betrieb muss er
gen Ringraum. Dieser Fehler kann wiederum vermeidbar wären! nach DIN 18302 gewährleisten.
bbr 1/2002 · 53. Jahrgang 33FACHTECHNIK
4.3 Ursachen für undichte Rohr- Bereiche kontaminiert sind. Die Abdichtung dere durch den Einsatz moderner, den Ring-
verbindungen (Diagramm 3) der Sperrohre zum Gebirge ist jedoch von ge- raum ringsherum abbildender Messverfahren
nauso großer Bedeutung wie bei Ringraum- konnte die Zuverlässigkeit der Überprüfung
Dieser Mangel dürfte eigentlich kaum abdichtungen von Aufsatzrohren. von Ringraumabdichtungen deutlich erhöht
auftreten, wenn nicht die Zulieferindustrie werden.
bisher nur dichte Rohrverbindungen bis max. 4.5 Ursachen für eine erhöhte Eine große Hilfe ist weiterhin eine
DN 125 anbieten würde (SBF norip, ABDI). Sandführung (Diagramm 5) lückenlose Dokumentation der Bohr- und
Unverständlicherweise werden dichte Rohr- Ausbauarbeiten. Leider wird diese einfachste
verbindungen für größere Ausbaudimensio- Alle Ursachen und Zusammenhänge Form der Qualitätssicherung und Grundlage
nen vom Markt nicht gefordert. können auch in den hier abgebildeten Dia- aller späteren Maßnahmen noch immer viel
Allerdings kommt es auch bei den Aus- grammen nicht dargestellt werden. So kann zu sorglos gehandhabt.
bauverrohrungen für Grundwassermessstel- eine nach vielen Jahren sandfreier Förderung Der Beitrag könnte den Eindruck er-
len, insbesondere durch o. g. Verarbeitungs- plötzlich auftretende Sandführung darauf wecken, dass die Mängel überwiegend auf
mängel, zu Undichtigkeiten. zurückzuführen sein, dass große Bereiche der Fehler bei der Bauausführung zurückzu-
Fassung durch Alterung undurchlässig ge- führen sind. Die Autoren vertreten jedoch den
4.4 Ursachen für Undichtigkeiten im worden sind. Bisher kaum durchflossene Be- Standpunkt, dass eine unzureichende Pla-
Ringraum (Diagramm 4) reiche werden nun aktiviert. Diese sind aber nung und Bauaufsicht ebenso großen Anteil
häufig aufgrund einer unzureichenden Ver- an den aufgetretenen Mängeln haben.
Die Vielzahl der Ursachen, die zu Un- fahrenstechnik nie ausreichend entsandet In der nächsten Ausgabe (bbr 2/02) wird
dichtigkeiten in Ringräumen führen, macht worden. in einem weiteren Beitrag auf die mangelhaf-
deutlich, dass dieses wichtigste Qualitätskri- ten planerischen Vorgaben eingegangen, die
terium eines Brunnens am besten durch kon- 5. Zusammenfassung Mängel an Brunnenbauwerken zur Folge ha-
struktive Maßnahmen zu erzielen ist. So soll- ben. Die grundlegenden Zusammenhänge
ten Abdichtungen immer über die gesamte Von einem »gläsernen« Brunnen zu spre- werden erläutert und anhand von Fehler-Ur-
Mächtigkeit der Sperrschicht/des GW-Nicht- chen wäre zwar immer noch vermessen, geo- sachen-Diagrammen systematisiert.
leiters geschüttet/verpresst werden. Im Zwei- physikalische und sonstige Messverfahren
felsfall muss ein Ausbau mit Sperrrohr vorge- ermöglichen aber heute eine gute Qualitäts- Alle Abbildungen: Karsten Baumann
Alle Diagramme: Michael Tholen
sehen werden, insbesondere, wenn die oberen kontrolle und Schadensfeststellung. Insbeson-
34 bbr 1/2002 · 53. JahrgangSie können auch lesen
