Innovative Technik zur Reinfiltrierung von Wasser

Unter dem Zentrum der schwedischen Großstadt Göteborg befindet sich derzeit die Großbaustelle Västlänken – dabei handelt es sich um ein Eisenbahnprojekt für Nahverkehrs- und Regionalzüge, um Stadtteile sowie Orte in Göteborg und im Westen Schwedens leichter zu erreichen.

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Die Züge sollen im 15- und 30-Minuten-Takt an den Stationen auf der Strecke halten. Der Baubeginn war im Jahr 2018, die voraussichtliche Inbetriebnahme soll 2026 sein. An dem Großprojekt Västlänken ist die Hölscher Wasserbau GmbH mit der Schwesterfirma Hölscher Jensen A/S an der zukünftigen Haltestelle Korsvägen sowie den weiteren Schachtbaustellen Lieseberg und Almedal beteiligt. Dort werden sogenannte Düsensauginfiltrationsbrunnen (hw-dsi-Brunnen) zur Reinfiltrierung von Wasser in den Boden implementiert.

Patentiertes Verfahren

Erfunden wurde das Verfahren von einem Brunnenbaumeister aus Brandenburg, weiterentwickelt wurde es von der Hölscher Wasserbau GmbH, die über die Lizenzrechte des europäischen Patents verfügt. Im Gegensatz zu konventionellen Infiltrationsverfahren wird bei hw-dsi-Brunnen das Wasser in einem geschlossenen sowie luftfreien System mittels einer Düse in den Aquifer infiltriert. Der Vorteil: Größere Wassermengen lassen sich mit verhältnismäßig geringen Brunnendurchmessern infiltrieren – dabei kommt die Infiltration einer Injektion von Wasser in den Aquifer gleich. „Die Auswirkungen einer Infiltration mit DSI-Brunnen zeigen üblicherweise weiträumige, geringmächtige Grundwasserstanderhöhungen. Außerhalb des Brunnennahbereichs folgt die Infiltration den bekannten laminaren Fließgesetzen. Die Fließverhältnisse im Brunnennahbereich unterliegen allerdings noch nicht geklärten Gesetzmäßigkeiten“, so Projektleiter Henrik Koers von der Hölscher Wasserbau GmbH.

Bei dem Projekt Västlänken wird das Verfahren von Hölscher Wasserbau zum ersten Mal außerhalb von Deutschland angewendet. Ziel der Implementation der Düsensauginfiltrationstechnik ist es, in den Baugruben den Grundwasserspiegel abzusenken, um den Bauprozess zu ermöglichen, während der Grundwasserspiegel im Baugrubenumfeld hochgehalten werden soll. Vor Baubeginn wurden im Dezember letzten Jahres Tests durchgeführt um herauszufinden, ob die Düsensauginfiltrationstechnik vor Ort anwendbar ist. Die Testergebnisse zeigten auf, über welche Leistungsfähigkeit die Brunnen später verfügen und wie die Brunnen optimal ausgebaut werden müssen. Weiterhin galt es, Erkenntnisse darüber zu gewinnen, welche Auswirkungen eine Infiltration in diesem Gebiet haben würde.

Eine zusätzliche Anforderung an das Projektteam von Hölscher Wasserbau und Hölscher Jensen war es, ein wartungsarmes und automatisiertes System zu installieren. Der Grund: Die Brunnen laufen teilweise an öffentlichen Plätzen, wie z. B. im Freizeitpark Liseberg. Dort sollen sie zu keinerlei Einschränkungen führen. Als Innovation beurteilt Koers auch die Verwendung von Einhängedüsen, die erstmalig in Göteborg verbaut werden: „Mit Blick auf die lange Laufzeit der Brunnen, wird insbesondere ihre Wartung vereinfacht, da die Düsen unkompliziert ein- und ausgehängt werden können.“

Insgesamt sind auf der Großbaustelle Västlänken 16 Brunnen geplant, von denen sieben bereits fertiggestellt wurden und zeitnah in Betrieb genommen werden. Sie haben eine Laufzeit von bis zu vier Jahren.

Besondere Geologie in Schweden

In Göteborg liegen keine gleichbleibenden Untergrundverhältnisse vor, und die Grundgebirge sind sehr verschieden. Dazu Projektleiter Koers: „Der Fels, der die Sohle des betrachteten Grundwasserleiters bildet, liegt teilweise bis zu 40 Meter unter der Geländeoberfläche. Nicht weit davon entfernt bildet der Fels die Geländeoberfläche ab. Die Felstäler sind mit Sanden und einem dicken Tonpaket bedeckt, unter denen der Fels und das Grundwasser liegt, welches teilweise artesisch ansteht.“ Diese besondere Geologie hat Koers vor zusätzliche Herausforderungen gestellt: „Die Messungen zur Anwendung der Düsensauginfiltration, vor allem die Wasserverlustmessung bei Bohrungen, die die tiefenabhängige Infiltrationsleistung bestimmt, muss sehr exakt und praktisch direkt nach der Bohrung auswertbar sein.“ Dieser Anspruch konnte in Zusammenarbeit mit einem externen Bohrunternehmer und Hölscher Jensen verwirklicht werden. Die Messungen im Nachgang zur Bohrung, die der Bestimmung der optimalen Infiltrationsrate dienen, wurden ebenfalls zum ersten Mal mit einem Standrohr und darin verbauter Düse durchgeführt.

Neben den Projekten in Schweden und Deutschland ist Henrik Koers als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der RWTH Aachen tätig und promoviert zu dem Thema Düsensauginfiltration.