Geotechnik bei Recycling und Deponien Recyclage ... - SGBF-SSMSR

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft fü r Boden- und FelsmechanikPUBLICATIONS de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991, Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Geotechnik bei Recycling und DeponienRecyclage et déchargelnhaltTable des matiêresW. BaumannM.ZieglerE. KreidlerP. Prelaz-DrouxA. MusyP. StaubM. CaprezM. BiumerZeindlerB. MatterP.AmannR. HermannsW. RyserGrundlegende Gedanken zum Deponiekonzept des Kantons AargauBewirtschaftung Ausbruchmaterials im Rahmen des Alpentransit-ProjektsRichtlinie für die umweltkonforme Verwertung von aufbereiteten Bauschuttfraktionen als Kiesersatzmaterial(Sekundarbaustoffe) für Strassen, Wege und PlatzeRevalorisation des materiaux d'excavation de tunnel: le cas du rehaussement des Terreni Carcale,au tessinUmweltgerechte Devisierung der BaustellenentsorgungAnforderungen an Recyclingbaustoffe; Revision der entsprechenden NormenVerwertung von Bauschuttfraktionen im AsphaltstrassenbauEignungsprüfung von Kieswaschschlammen für die Verwendung als BasisbarriereBedeutung und Aufbau von Oberflachenabdichtungssystemen in der DeponietechnikGeotechnische Entwurfskriterien bei DeponiebautenSicherung von Altlasten durch vertikale BarrierensystemeBehandlungsprozesse für BauabtalleW. Ryser l Chr. Schelker Deponiebasis aus AsphaltbetonW. Heerde Prétraitement des eaux résidaires d'une décharge de déchets de chantier

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICATIONS de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Geotechnik bei Recycling und DeponienRecyclage et déchargeIn haliTable des matiêresW. BaumannM. ZieglerE. KreidlerP. Prelaz-DrouxA. MusyP. StaubM. CaprezM. BlumerZeindlerB. MatterP. AmannR. HermannsW. RyserGrundlegende Gedanken zum Deponiekonzept des Kantons AargauBewirtschaftung Ausbruchmaterials im Rahmen des Alpentransit-ProjektsRichtlinie für die umweltkonforme Verwertung von aufbereiteten Bauschuttfraktionen als Kiesersatzmaterial(Sekundarbaustoffe) für Strassen, Wege und PlatzeRevalorisation des materiaux d'excavation de tunnel: le cas du rehaussement des Te rreni Carcale,au tessinUmweltgerechte Devisierung der BaustellenentsorgungAnforderungen an Recyclingbaustoffe; Revision der entsprechenden NormenVerwertung von Bauschuttfraktionen im AsphaltstrassenbauEignungsprüfung von Kieswaschschlammen für die Verwendung als BasisbarriereBedeutung und Aufbau von Oberflachenabdichtungssystemen in der DeponietechnikGeotechnische Entwurfskriterien bei DeponiebautenSicherung von Altlasten durch vertikale BarrierensystemeBehandlungsprozesse für Bauabfalle3713192529333947536369W. Ryser l Chr. Schelker Deponiebasis aus AsphaltbetonW. Heerde Prétraitement des eaux résidaires d'une décharge de déchets de chantier7583

zehnten (Jahrhunderte?) gerechnet werden. Es ist deshalb anzustrebendie Entwicklung eines Deponiekórpers beeintlussen zu konnen,sei es dureh die Art und Zusammensetzung der einzulagerndenAbtalle, oder aber dureh teehnische Massnahmen in der Deponieselbst.2.3 Worst Case AnalyseBei der Prütung der Umweltvertraglichkeit einer Deponie stellt siehimmer wieder die Frage, naeh welehen Kriterien die Umweltvertragliehkeiteiner Deponie geprüft werden kann.Fig. 2 Einffüsse (Spannungsfeld) die bei der Planung und dem Bau einerDeponie berücksichtigt werden müssen.-leichtlósliches Material (z.B. Salze)- schwermetallhaltiges Material (z. B. vertestigte Filterrückstande)Di e Entwicklung des organischen Material s ist vorallem bei de n Hausmülldeponienin groben Zügen bekannt. Neuere Untersuchungenhaben bestatigt, dass auch kompliziertere organische Verbindungeni m Verlaute der Zeit vom biologischen Abbau erfasst werden kónnen.Man kann also davon ausgehen, dass sich das organische Schadstoffpotentiallangertristig abbauen wird. Stórungen dieses Abbaussind vorstellbar und zu erwarten. So kónnen stark sultathaltige Komponentenden mikrobiellen Abbau von organischem Material verzógern.Beim organischen Abbau muss weiter berücksichtigt werden,dass toxisch relevante Abbauprodukte entstehen kónnen. Hautig sindheute solche Abbauprodukte aber noch nicht bekannt.Sobald Wasser in die Deponie eindringt, werden leichtlósliche Substanzenaus dem Deponiekórper ausgewaschen. Es ist davon auszugehen,dass di ese Substanzen langertristig tast vollstandig aus derDeponie entternt werden.Problematischer prasentiert sich die Situation bei den Schwermetallen.Unter Nichtberücksichtigung von Komplexverbindungen, kanndavon ausgegangen werden, dass die Schwermetalle nicht so schnellmobilisiert werden. Di e Schwermetalle stellen, nebe n gewissen organischenSubstanzen, langtristig die Problemabtalle in einer Deponiedar. Da sich im Verlaufe der Zeit die pH-Verhaltnisse in der Deponieverandern kónnen (z.B. kleinerer pH-Wert) , muss mit einer Veranderungder Mobilitat der Schwermetalle gerechnet werden.In Figu r 4 ist die Entwicklung einer Deponie schematisch dargestellt.l m Verlaute der Jahrzehnte wird sich das Getahrdungspotential einerDeponie verandern; generell wird die Getahrdung der Umwelt dureheine Deponie abnehmen. Wird eine Deponie sieh selber überlassen,so muss bis zum Erreichen einer Endlagerqualitat mit mehreren Jahr-Die Methoden der Stórfallbetrachtungen gemass Stórfallverordnung(SFV) geben uns ein lnstrumentarium in die Hand. Aueh wenn dieStórtallverordnung pri m ar aut Betriebe (z. B. ehemisehe Fabriken) ausgerichtetist, so kónnen gewisse methodisehe Ansatze tür die Stórtallbetrachtungenvon Deponien übernommen werden.Ein grosses Problem bei den Stórtallbetrachtungen bildet dabei dieAbsehatzung d er Eintretenswahrscheinlichkeit eines Ereignisses. Beiunseren Betrachtungen gehen wir in einer ersten Phase davon aus,dass das Ereignis eintritt, d.h. die Eintretenswahrscheinliehkeit wird 1gesetzt (Stórtall t riti ei n). Dieses Vorgehen hat unter anderem de n Vorteil,dass man in der óffentliehen Diskussion nicht um Eintretenswahrscheinliehkeitendiskutieren muss. Eine Eintretenswahrseheinlichkeit,sotern sie nicht 1 oder O ist, kan n in de r Bevólkerung und unterFachleuten sehr oft nicht nachvollzogen werden.Bei den Stórfallbetraehtungen müssen zwei Falle untersehieden werden:- der hypothetisehe Stórfall- der AuslegungsstórfallDer hypothetisehe Stórtall wird primar in der Stufe des Maehbarkeitsnaehweisesangewendet, der Auslegungsstórtall bei der konkretenAuslegung des Bauwerkes (z.B. Abdiehtung, Klaranlage, ete.). DieUntersuehung d er H-Stórtalle geht immer davon aus, dass de r A-Stórtall,der wahrend der Betriebsphase eintreten kann, technischbeherrsehbar ist; er also primar keinen Eintluss aut die Langzeitsieherheiteiner Deponie hat. Wahrend Untersuehungen über A-Stórfallein vielen Bereichen der Teehnik eine Selbstverstandlichkeit sind,sind die H-Stórtalluntersuchungen eher eine Seltenheit.Um das Problem der hypothetischen Stórfalle besser in Griff zubekommen, wird eine sogenannte Worst-Case-Analyse angewendet.Bei Vorprojekten, Plangenehmigungsverfahren, ete. hat sich dieseslnstrumentarium in versehiedenen Bereiehen bewahrt. Mii di ese r Analysekan n die Beeintrachtigung der óffentliehen Sieherheit, das sogenanntekollektive Risiko, in groben Zügen abgesehatzt werden.Für das Risiko innerhalb des Betriebsgelandes, also vorallem tür dasBetriebspersonal (individuelles Risiko), eignet sieh dieses Verfahrennur eingeschrankt.(H)(A)Luftwa.serDeponiekorpe.rLuft:Freisetzung via Oberflache der Deponie Luft: Freisetzunq durch Verbrennunasanlaae3 Wasser : Freisetzung über Drainage/Abtransport/ARA4 Wasser: Freisetzung über Untergrund (Grundwasser)B i oakuwJI at ion du re h G\1-Aufnahme6 Bio akumulation durch Luft/ljasser auf Deponieoberflache7 Bioa kumulation über Luft in BlatterB Bioakumulation über Luft/NiederschlaaeFig. 3Schematische Darstellung von mdglichenFreisetzungspfaden bei einer Deponie.4

"Tox. - lndex "r·---.z. B. Auslaugung'0. \j'\, z. B. Biologie,r-Po .. .,.,. \ //,s-(' 0€'"'z.. \f1.:,..,•l•••\ J..f---'9 \ l v'-..J' "z.B. chem. ReaktionSchutzzie!el,Nachweis der Langzeitsicherheit nótigZeit Fig. 4 Realistische Entwick/ungeiner Deponie. DerTo xizitat-lndex stellt den Outputdes Deponiekórpers ander Grenzflache Deponie­Umfeld dar.Bei der Worst-Case-Analyse wird tolgendes Vorgehen gewahlt:- Erstellen eines umtassenden Getahrenkataloges und daraus tolgendeStbrtallszenarien.- Auswahl de r schlimmsten, noch sinnvollen Stbrfallszenarien tür jedeWirkart (Deponiegas, Brand, Sickerwasser).- Di e Eintrittswah rscheinlichkeit jedes Szenarios wird 1 gesetzt.- Alle aktiven Sicherheitssysteme in der Anlage und alle betriebsorganisatorischenMassnahmen versagen.- Passive Sicherheitssysteme (Barrieren) kbnnen je nach Stbrtallszenariowirksam bleiben oder aber versagen.- Abschatzung der Umweltschaden und der Anzahl kurz- und langtristiggesundheitlich Geschadigter autgrund der Bevblkerungsdichte.- Festlegung der Schutzziele.Falls die Auswirkungen von Szenarien aut die bffentliche Sicherheitklein sind und innerhalb der Schutzziele liegen, ist das Getahrdungspotentialklein und kann akzeptiert werden. Da ausdrücklich dieschlimmsten Stbrfalle betrachtet werden, haben al le anderen Szenarienkleinere Auswirkungen und werden durch den Worst-Case abgedeckt.Falls ein Szenario Auswirkungen hat, die über den Schutzzielen liegen,so sind entsprechende Veranderungen am Projekt vorzunehmenoder die Methode ist mit Hilte der Eintrittswahrscheinlichkeit zu verteinern.Mit der Worst-Case-Analyse lasst sich kein Gesamtrisiko derAnlage ermitteln. lnsbesondere wird der Risikobeitrag von Stbrfallenmit kleinen Auswirkungen aber grossen Eintrittswahrscheinlichkeitennicht berücksichtigt. Solche Stbrfalle sind grundsatzlich als Auslegungsstbrtallezu betrachten und sollten von den Sicherheitsmassnahmenbeherrscht werden.2.4 Ethische ÜberlegungenJ e nach Stoffgruppe muss davon ausgegangen werden, dass sich dasGetahrdungspotential einer Deponie nu r sehr langsam abbauen wird(vergl. 2.2). In diesem Zusammenhang stellen sich dann allerdingsFragen, die eher philosophisch-ethisch denn technischer Natur sind.Heute spricht man davon, dass gewisse Deponien über Jahrhundertebetreut werden müssen. Neben den volkswirschattlichen Kostenstellt sich auch die Frage, ob die Gesellschatt bereit ist, dies eintachzu akzeptieren.Die Sanierungsstrategie einer Altlasteneinkapselung bzw. die Deponieplanungeiner totalen Abkapselung der Abtalle geht davon aus,dass auch zukünttige Generationen bereit sind, die Kosten und Autgabeneiner vergangenen Generation zu übernehmen. Di ese r Ansatzpunktist moralisch und ethisch aus verschiedenen Gründen nurschwer zu verstehen. Einige Gründe die gegen diesen Denkansatzsprechen sind:- Problem des lntormationsaustausches über mehrere Generationen.Wir dürten uns nicht der lllusion hingeben, dass die lntormationenüber ei ne Deponie einige Jahrhunderte bestehen bleiben.-J e nach politischen und wirtschaftlichen Verhaltnissen verschiebensich die Prioritaten in de r Gesellschatt. Die Problematik der Altlastenkann langerfristig aus den Augen verlorengehen. Eine Überwachungund weitere Sanierung kbnnte dann unterlassen werden.- Die wirtschaftliche Komponente dari bei diesem Fragenkomplexnicht unterschatzt werden. Berechnungen haben gezeigt, dass einemit hbheren Kosten verbundene Sanierung langerfristig kostengünstigerist, sotern di e Nachsorgekosten un d Da u er d er Nachsorge reduziertwerden kbnnen.- Allein im Kanton Aargau bestehen über 3000 Verdachtstlachen(mbgliche Altlasten). Es wird davon ausgegangen, dass rund 100 alseigentliche Sanierungstalle zu betrachten sind. Daraus ergibt sich ei nerheblicher Finanzbedart.Ausgehend von diesen Überlegungen ist eine Abkapselung einerDeponie bzw. ei ne r Altlast z u verwerfen. Vielmehr gilt es das Getahrdungspotentialeiner Deponie/Altlast so schnell wie mbglich zu reduzieren.Dabei müssen allerdings umweltvertragliche Restflüsseerreicht werden.3. FOLGERUNG F Ü R DIE PLANUNGUND DEN BAU VON DEPONIENlm tolgenden seien zwei Beispiele von mbglichen Folgerungen herausgegriffen.3.1 StandortsucheBetrachtet man di e heutige Problematik bei d er Realisierung von Entsorgungsanlagen,so zeigt sich, dass Einzelobjekte oft autgrund eineraut engraumige Gegebenheiten beschrankten Optik zum Scheiterngebracht werden. Um die in unserer Gesellschaft wenig popularenEntsorgungsprobleme lbsen zu kbnnen, müssen raumplanerischeAkzente gesetzt werden.Aus den oben genannten Gründen ist es erforderlich, das Standort­Evaluationsvertahren tür Deponien mbglichst breit abzustützen. Dieeinzelnen Selektionsschritte müssen jederzeit nachvollziehbar sein.In einem ersten Arbeitsschritt wird ei n Negativzonenplan erstellt. Dari nwerden die Gebiete abgegrenzt, in welchen eine Deponie autgrundübergeordneter lnteressen überhaupt nicht errichtet werden kan n. Eshandelt sich dabei u m- Grundwasserschutzzonen und Grundwasserschutzareale- Gewasserschutzbereich A (je nach Deponietyp)- Rechtsgültige Naturschutzgebiete- Siedlungsgebiete mit einem Gürtel von ca. 300 m5

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICAT ION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Bewirtschaftung Ausbruchmaterial im Rahmen des Alpentransit-ProjektesM. Ziegler, ZollikonEINLEITUNGDas Projekt Alpentransit ist neben dem Nationalstrassennetz dasgrósste zusammenhangende Bauvorhaben, das in der Schweiz j e inAngriffgenommenwurde. Aspekte, die bei kleineren Projekten Nebenproblemedarstellen, erweisen sich hier als anspruchsvolle Teilprojekte,wie z.B. die Bewirtschattung Ausbruchmaterial. Erste Analysender Autgaben zeigen, dass das Problem nicht konventionell gelóstwerden kan n, sondern dass ernsthaft alternative Lósungen in Betrachtgezogen werden müssen, wie z.B. die Wiederverwendung von Ausbruchmaterial.Das tolgende Reterat beleuchtet das Thema «BewirtschaftungAusbruchmaterial» beim Projekt Alpentransit aus der Sichtder Wiederverwendung.maximale Wiederverwendungvon geeignetemAusbruchmaterialminimale UmweltbelastungPROJEKTORGANISATIONGeographisch wie organisatorisch wurde das Projekt Alpentransit indie beiden Achsen Gotthard und Lótschberg eingeteilt. Die Projektleitungaut den Achsen liegt bei den Bahnen SBB (Gotthard) und BLS{Lótschberg). Für die eigentliche Projektierung sind die Achsen ihrerseitsin Abschnitte eingeteilt, die von je einer lngenieurgemeinschaftbearbeitet werden.Di e Gesamtverantwortung über di e Achsen liegt bei m Bundesamt türVerkehr (BAV), welches das Projekt über e in Leitorgan tührt. Zur Bearbeitungachsübergreifender Spezialthemen stehen dem Leitorganverschiedene Fachkommissionen und Arbeitsgruppen zur Vertügung(Geologie der Alpentransversalen, Bautechnik, Betrieb und Sicherheit,Umwelt).Fig. 1Zielsetzungenmaximale Wirtschaftlichkeitminimale Beeintrãchtigungbestehender VerkehrswegeBISHERIGE BEARBEITUNGSSCHRITTElm Jahre 1989 wurde im Auttrag des Bundesamtes tür Verkehr eineerste Problemanalyse zur Bewirtschaftung Ausbruchmaterial erarbeitet.Die Ergebnisse tlossen in die Botschaft des Bundesrats ein.Danach legte man mit de r Arbeitsgruppe Umwelt die generellen Zielsetzungentest, und es wurden erste Autgaben an die verschiedenenAbschnittsingenieure erteilt. Aus den Berichten über die Abschnittewurde in diesem Jahr ein zusammentassender Bericht erstellt, derden Stand der Arbeiten autzeigt, aut kritische Bereiche hinweist undSchritte zum weiteren Vorgehen vorschlagt.ZIELSETZUNG EN FÜR DIE BEWIRTSCHAFTUNGAUSBRUCHMATERIALIn Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Umwelt wurden tür dieBewirtschattung Ausbruchmaterial folgende Zielsetzungen erarbeitet(vgl. Bild 1 ): - Minimale Umweltbelastung - Maximale Wirtschaftlichkeit- Minimale Beeintrachtigung bestehender, meist stark vorbelasteterVerkehrstrager - Maximale Wiederverwendung von geignetemAusbruchmaterialDie konkreten Lósungsmóglichkeiten sehen von Ort zu Ort verschiedenaus, so dass di e verschiedenen Elemente nach unterschiedlichenKriterien optimiert werden müssen :Minimale Umweltbelastung (Schonung Mensch und Umwelt) :Natur und Landschatt sollen geschont werden, indem - der Landverbrauchgering gehalten wird, - Belastungen aut kurze Zeitdauerbeschrankt werden, - Emissionen und lmmissionen durch geeigneteMassnahmen begrenzt werden, - emptindliche Standorte gemiedenund - Deponien oder Schüttungen optimal in die Landschatt integriertwerden.Maximale WirtschaftlichkeitGrundsatzlich besteht ein grosses lnteresse, das Projekt (und insbesonderedi e Basistunnel) so rasch al s móglich zu realisieren. E in intensiverBauvorgang kann aber gerade bezüglich des Ausbruchmaterialszu Randbedingungen tühren, die die Wirtschaftlichkeit schmalern(Transportkapazitatsengpasse, Zwischendeponiebewirtschaftungusw.). Dies zeigt, dass das Ausbruchmaterial auch ei nen Eintluss autÜberlegungen zur Etappierung des Bauvorhabens haben kann. DieBewirtschaftung Ausbruchmaterial muss nicht nu r bezüglich des Bauablautsoptimiertwerden, sondern auch bezüglich des eigenen, «inneren»Autwands (Energie tür Transport, Bewirtschaftung von Zwischenlagern,Wiederverwendung, ete.).Minimale Beeintrachtigung bestehender, meist vorbelasteterVerkehrswegeDas Bahn- und das Strassennetz und ihre Anwohner sollen sowenigwie móglich belastet werden. Das Material sollte weitraumig mit derBahn und kurzraumig mit geeigneten Fórderungstechniken abtransportiertwerden.Maximale Wiederverwendung von geeignetem Ausbruchmaterial:Der Rohstoffbedarf des Alpentransit-Projektes sowie weiterer Bauvorhabender Region soi l durch wiederverwendbares Ausbruchmaterialgedeckt werden. Bild 2 zeigt, wie Felsmaterial generell verwendetwerden kónnte. Das Material wird in die Gruppen Betonaggregat,Schüttung und Deponie eingeteilt, wobei sich innerhalb der Gruppenvielseitige Móglichkeiten eróffnen.Beim Betonaggregat reicht das Verwendungsspektrum von «Betonhochwertig», über Spritzbeton bis zur Zementherstellung. Bei Schüttungenist an Damme tür Larm-/Hochwasser-/Lawinen- oder Steinschlagschutz,an Bodenverbesserungs- und Meliorationsmassnahmensowie an Planien tür de n Strassen- und Bahnbau z u denken. Di e7

;[:}tiltii :';,rtf;k.',;(AlpTransit Achse Gotthard 'i.Fig. 3a und 3b8

o,.oCDJ(;::)'! e;g ..oli'! !L"'C>"'N[-BtBatonSpritzbetonZementherstellungLãrmschutzHochwasserschutzl Sch_üttung f--1 Bodenverbesserungs- und.. MeliorationsmassnahmenLawinen- und Steinschlagschutz..-;:•....Planien für Strassen- und Bahnbau'=Rekultivierung von Steinbrüchen,Kiesgruben und Deponienl Oeponiejf---- LandschaftsgestaltungFig. 2Spektrum der Wiederverwendungsmóglichkeitenl..JMóglichkeiten im Bereich Deponie reichen von der Rekullivierungbestehender Steinbrüche, Kiesgruben und Deponien bis h in zur Landschaftsgeslaltung.ÜBERBLICK ÜBER DAS PROJEKTō'Q.1/lCle:fO...J1/lQ)u1/lClooQ)(!)Die Neubauslrecke führl beim Lótschberg aus dem Raum Kandergrundin den Raum Raron/Steg/Gampel. Das Kernslück ist ein elwa30 Kilomeler langer Basistunnel (Bild 3a). Beim Gotthard beginnl dieNeubauslrecke im Raum Arth Goldau und endet im Raum Lamonebei Lugano (Bild 3b). Das Kernstück ist ein rund 50 Kilometer langerBasistunnel von Erstfeld nach Bodio. Momenlan isl die polilischeBehandlung des Projektes i m Gange. Di e Botschafl über de n Bau derschweizerischen Eisenbahn-Aipentransversale (vom 23. Mai 1990) islim Oktober 1991 vom Parlamenl verabschiedet worden. Parallel zurpolilischen Behandlung laufen im Rahmen dieser «Zwischenphase»die folgenden baulichen und technischen Vorbereilungsarbeilen: -Grundlagenbearbeitung - Abklarung von Grundsalzfragen (Betriebund Sicherheil, Larm, usw.) - Evalualion und Beurteilung von konkretenLinienführungsvarianten (z. Z. werden verschiedene Linienführungs-und Tunnelkonzeplvarianten studierl)Die Fakten zum Ausbruchmalerial sind daher noch nicht endgüllig undals provisorische Gróssenordnungen zu verstehen.Der Materialanfall belauft sich je nach Linienführungsvarianle - aufd er Achse Gotthard auf 23 bis 32 Mio Kubikmeter l ose n F eis und - aufder Achse Lótschberg auf 6 bis 12 Mio Kubikmeler losen Fels...."!..!!!àiEs wird damit gerechnel, dass rund 10 bis 13 Mio Kubikmeler desMaterials (das ist rund e in Drittel !) i m Projekt selbst wiederverwendelwerden kónnen, dies für - Schüttungen von Planien und Dammen -und für die Herstellung von Beton .E in grósserer Te i l des verbleibenden Materials soi l in Kiesgruben undoffengelassenen Steinbrüchen in der Umgebung der Projeklachsenzur Rekullivierung verwendel werden; ein allfalliger Resl soi l schliesslichmii d er Bahn in weiter entfernle Kiesgruben oder geeignele Ablagerungsplatzegebrachl werden.AUSGANGSLAGE WIEDERVERWENDUNGzDie Hauplkrilerien (Bild 4) , di e eine Wiederverwendung beeinflussen,sind: - Pelrographie der Gesleine - Vortrieb mii Tunnelbohrmaschinenoder konvenlioneller Vortrieb - Rohstoffverknappung Sand und Kies- Beschrankle Ablagerungsmóglichkeiten - Koslen der Deponierungan weiter entfernlen Standorlen9

LÓSUNGSANSÁTZE UND IDEEN ZUR WIEDERVER­WENDUNGDas Schlusskapitel gibt ei nen Ausblick aut Losungen und ne ue ldeen,di e heute noch ausserhalb des Projektes Alpentransit stehen: - Losu n gLocarno - ldee "Rohstoffabbau in Felskavernen verbunden mit Aufbereitung/Ablagerungvon Felsausbruch"Lósung Locarno:Beim Umfahrungstunnel Locarno wird das Material für Meliorationsmassnahmenin der Magadino-Ebene eingesetzt. überschwemmungsgefahrdetelandwirtschaftliche Flachen werden u m ca. 1 Metergehoben. Eine Spezialmaschine nimmt in einem Arbeitsgang denOberboden weg un d ba u t das Ausbruchmaterial e in. Di e Struktur des«neuen" Bodens entspricht der des gewachsenen Bodens. Das Projektwird von der ETH Lausanne begleitet.ldee «Rohstoffabbau in Felskavernen verbunden mitAufbereitung!Ablagerung von Felsausbruch»:Das Nationale Forschungsprogramm 7 untersuchte die Frage: Moglichkeitender Substitution hochwertiger Alluvialkiese durch anderemineralische Rohstoffe. Ein Hinweis erwahnt den Abbau von geeignetenGesteinen in Felskavernen. Heute ist di ese Variante noch ni eh twirtschaftlich, doch die zunehmende Rohstoffknappheit konnte denunterirdischen Abbau von Gesteinen mittelfristig wirtschaftlichmachen. Als Folgerung ergabe sich die Variante, den Rohstoffabbauin Felskavernen mit einer Aufbereitung von geeignetem Ausbruchmaterialund der Ablagerung von ungeeignetem Material in denentstehenden Hohlraumen zu kombinieren.Michael M. ZieglerDipl. lng. ETH l SIAErnst Basler & Partner AGZollikerstrasse 658702 Zollikoni i

DOC In mg C/1110110EI. Leltfiihigkeit in IJS/cm (Tausender)10 10100 10090 9080 809 98 87 77080 6050 5040 40708 86 64 430 3020 203 32 210 10oo.02 .05 0.1 0.3 0.4 0.6 0.8 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.7Regenwaeeer zu Feetetoii-Verhlíltnleoo.02 .05 0.1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.7Regenwasser zu Feststoff-VerhãltnisBetongranulat -- RC-KieeeandBetongranulat--Recycllng-KieeeandAephaltgrlt. __._ Wandklee__._ AsphaltgranulatWandkleaFlgur 1: Auswaschversuch mii BauechuttGeloeter org. Kohlenetoll DOCIn den Mulden-SickerwãssernFigur 3: Auswaschversuch mit BauschuttElektrische Lei tfãhigkeitder Mulden-Sickerwãsser''"'"14pH-Wert (Labor)14Fig. 1 (links oben), Fig. 2 (links unten), Fig. 3 (oben)13 1312 1211 1110 109 98 87 76 6Betongrlt. """"*""" RC-Kiessand5 -+- Aaphaltgrl t. Wandkies 64 4.02 .05 0.1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.7Regenwaaaer zu Feetatoii-VerhiiltnieFigur 2: Auawaachversuch mlt BauschuttpH-Werte der Mulden-Sickerwiiaser(pH-Skala beglnnt bei 41)5. ZIELVORSTELLUNGENObschon unsere umweltrelevanten Kenntnisse über Kiesersatzmaterialiennoch beachtliche Lücken aufweisen, kónnen die wesentlichenZielvorstellungen die zu einer umweltgerechten Verwertung von Bauschuttführen, wie folgt formuliert werden:l. Hochwertiges RecyclingDie anfallenden Bauschuttfraktionen sind móglichst hochwertig,unter Ausnützung der materialspezifischen Eigenschaften, in demAnwendungsbereich einzusetzen aus de m si e gewonnen wurden,sodass auch eine Mehrfachnutzung gewahrleistet ist.11. Sortenreine VerwertungDie ókologisch und ókonomisch optimierte Verwertung von Bauschuttbedingt, dass die Bauschuttfraktionen sortenrein ausgebaut,aufbereitet und gelagert werden.111. Verwertung von ÜberschussmaterialFür Überschüsse aus einzelnen Kiesersatzfraktionen (z. B.Asphaltgranulat) sin d ne ue umweltgerechte Anwendungsbereichezu erschliessen, die den Zielen des kantonalen Abfallkonzeptes(Vermeiden, Vermindern, Verwerten) entsprechen, die die materialspezifischenEigenschaften nutzen und eine Umweltgefahrdungausschliessen.IV. Professionelle EntsorgungDie angestrebte Verwertung bedingt eine professionelle Entsorgungmit einer detaillierten Logistik wie wir sie auf der Versorgungsseiteschon sei! langem kennen.Praktisch heisst das folgendes:•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Betongranulat ist grundsatzlich für die Herstellung von Beton zu verwenden.•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Asphaltgranulat muss im Strassenbau in allen dazu geeignetenSchichten verwertet werden. Alle Anstrengungen, die zu hóherenAnteilen von Asphaltgranulat im Belagen und Tragschichten führen,sind vordringlich zu fórdern.•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Kiessande sind so auszubauen, dass die verbleibenden Anteile anBeton und Asphalt sowie allfallige Fremdstoffe (Holz, Papier, Kunststoffe,ete.) so gering sind, dass sowohl aus bautechnischen wie ausumweltrelevanten Gründen keine Einschrankungen in de r Verwertungerforderlich sind.•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6. ZUSAMMENFASSUNGDie Bauschuttfraktionen Ausbauasphalt, Strassenaufbruch, BetonundMischabbruch kónnen zu Kiesersatzmaterialien aufbereitet werden.Der stetig wachsende Anfall dieser Sekundarbaustoffe verlangtdringend nach technisch, ókologisch und ókonomisch optimierten Verwertungsmóglichkeiten.Geeignete Anwendungsbereiche für Kieser-14

satzmaterialien sind bekannt. Neue Bereiche sind noch zu erschliessen.Benotigtwerden au eh Richtlinien und Normen fürdie Gewinnung,Aufbereitung und Anwendung der Kiesersatzmaterialien. Die Verwertungsforderungfür Bauschutt bedingt beachtliche Umstellungenin allen Bereichen der Baubranche. Wir sind aber überzeugt, dass dieVerantwortlichen aut allen Ebenen dazu beitragen werden, dass dieumweltgerechte Verwertung von Bauschutt in wenigen Jahren einenormale Routineangelegenheit sein wird.Adresse des Autors: E. KreidlerAmt für Gewasserschutz undWasserbau des Kantons Zürich8090 ZürichREFERENZEN[1] Regelung TVA und technisches Normenschaffen - Bauabfallevom 24. Juni 1991 (BUWAL)[2] Leitbild für die schweizerische Abfallwirtschaft - SchriftenreiheUmweltschutz Nr. 51 , (BUWAL Juni 1986)[3] Abfallkonzept des Kantons Zürich, September 1989[4] Bundesgesetz über den Umweltschutz (Umweltschutzgesetzvom 7. Oktober 1983 SR 814.01 )[5] Technische Verordnung über Abfalle (vom 1. Februar 1991, SR814.015)[6] Auswaschversuch mit aufbereitetem Bauschutt- Phase l, BerichtNr. 2 1990 Amt für Gewasserschutz und Wasserbau des KantonsZürich sowie unverõffentlichte Resultate der Phase 11.EntwurfDIREKTION DER ÜFFENTLICHEN BAUTEN DES KANTONS ZÜRICHRichtlinie für die umweltkonforme Verwertung von aufbereiteten Bauschuttfraktionenals Kiesersatzmaterial (Sekundãrbaustoffe) für Strassen, Wege und Plãtze(vom)l. GEGENSTAND 2. DEFINITIONEN1.1. Umweltrelevante Anforderungen 2.1 BauschuttDie Richtlinie umschreibt die umweltrelevanten Qualitatsanforderungen,Einbauvorschriften und Anwendungsbereichefür den Einsatz von Kiesersatzmaterialien aus aufbereitetenBauschuttfraktionen in Strassen, Wegen und Platzen.1.2. Bautechnische AnforderungenDie bautechnischen Anforderungen für den Einbau von Kiesersatzmaterialiensind nicht Gegenstand dieser Richtlinie .Für diese gelten die einschlagigen Vorschriften der VereinigungSchweizerischer Strassenfachleute CVSS) und desSchweizerischen Ingenieur- und Architektenvereins (SIA)sowie andere technisch relevanten Normen und Richtlinien.1.3. Andere AnwendungenAndere oder abweichende Anwendungen von Kiesersatzmaterialienfür Strassen, Wege und Platze als die in dieser Richtliniegegebenen sowie Anwendungen für Spezialbauwerkesind bewilligungspflichtig. Bewilligungen kõnnen unter Vorlageder erforderlichen umweltrelevanten Nachweise im Einzelfallbeim Amt für Gewasserschutz und Wasserbau (AGW) ,Abt. Abfallwirtschaft beantragt werden.Bauschutt sind inerte Bauabfalle (Technische Verordnungüber Abfalle CTVA) Art. 9 Abs. l.), die- ohne Aufbereitung in einer Inertstoffdeponie abgelagerto d er- m.it einer speziellen Aufbereitung einer Verwertung alsKiesersatzmaterial zugeführt werden kónnen.Die folgenden Bauschuttfraktionen sind als Sekundarbaustoffefür die Herstellung von Kiesersatzmaterialien im Sinnedieser Richtlinien zugelassen:- Ausbauasphalt- Strassenaufbruch- Betonabbruch- Mischabbruch2.2. Ausbauasphalt 1 AsphaltgranulatAusbauasphalt in der Form von Aufbruch- und Frasasphaltfallt aus rückgebauten bituminosen Deckbelagen, Asphaltabschlüssen,Heissmischtragschichten, Heissmischfundationsschichtenund Schottertrankungen an.Asphaltgranulat ist der aufbereitete und zur weiteren Verwendungbereitgestellte Ausbauasphalt.1.4. Kiesersatzmaterialien aus KehrichtschlackeDer Rückbau und die Verwertung von Strassenaufbruch ausKehrichtschlacke und der Einbau von aufbereiteter Kehrichtschlackeist nicht Gegenstand dieser Richtl.L.'lie.2.3. Strassenaufbruch l Recycling-KiessandStrassenaufbruch fãllt beim Rückbau von hydraulisch stabilisiertenund unstabilisierten Kiessandfundationsschichtenvon Strassen, Wegen und Platzen an.15

Aus Gründen der Umweltvertragliehkeit sind beim Strassenaufbruehund den daraus hergestellten Reeyeling-Kiessandendrei Untergruppen zu unterseheiden.Recycling-Kiessand ist der meehaniseh aufbereitete und zurweiteren Verwendung bereitgestellte Strassenaufbrueh.gen. Dabei darf der Anteil an Misehabbruchgranulat ohneBetonanteile 5 Massenprozente nieht überschreiten.- Im Reeyeling-Kiessand H dürfen die Anteile an Asphaltgranulatund Misehabbruchgranulat j e 5 Massenprozentenieht überschreiten.2.:3.1. Recycling-Kiessand PReeyeling-Kiessand P wird aus ungebundenen, sauberenKiessand-Fundationssehiehten gewonnen, bei denen dieSumme der Anteile von Asphalt- und Betongranulatbeimengungenkleiner als 2 % ist.3.4. Betongranulat- Im Betongranulat darf der Anteil an Asphaltgranulat 5Massenprozent nieht überschreiten. Der Anteil an Misehabbruehgranulatohne Betonanteile darf l O Massenprozentenicht überschreiten.2.:3.2. Recycling-Kiessand FReeyeling-Kiessand F wird aus ungebundenen Kiessandfundationssehiehtengewonnen, deren Anteil an Asphalt- undBetongranulatbeimengungen grosser als 2 Gewiehtsprozentesind.2.:3.:3. Recycling-Kiessand HReeyeling-Kiessand H wird aus hydrauliseh stabilisiertenKiessandfundationssehiehten gewonnen.2.4. Betonabbruch 1 BetongranulatBetonabbruch ist bewehrter und unbewehrter Beton aller Artmit einem minimalen Zementgehalt von 100 kg/m'Betongranulat ist der meehaniseh aufbereitete und zur weiterenVerwendung bereitgestellte Betonabbrueh.2.5. Mischabbruch 1 MischabbruchgranulatMischabbruch ist die mineralisehe Fraktion von Massivbauteilenwie Beton, Baekstein-, Kalksandstein-und Natursteinmauerwerkaus dem organisierten Rüekbau. Aus Verwertungsgründenist der Beton entspreehend den teehnisehenMogliehkeiten vom Misehabbrueh fernzuhalten.Mischabbruchgranulat ist der meehaniseh aufbereitete undzur Verwendung bereitgestellte Misehabbrueh.3. QUALITATSVORSCHRIFTEN3. 1 Allgemeine Vorschriften- Bausehuttfraktionen die zur Herstellung von Kiesersatzmaterialienverwendet werden, sind unter Berüeksiehtigungder teehnisehen Mogliehkeiten getrennt auszubauen,zu lagern und aufzubereiten.- Bei allen Bausehuttfraktionen darf die Summe der Fremdstoffewie Holz, Papier, Kunststoffe, Metan, Gips, usw. einMassenprozent nieht übersehreiten. Dabei darf die Summeder Anteile von Holz, Papier und Kunststoff 0,3 Massenprozentenicht überschreiten.- Die Herstellung von Kiesersatzmaterialmisehungen ausAsphaltgranulat mit Recyeling-Kiessand der Qualitaten Fund H, Betongranulat oder Misehabbruehgranulat ist niehtgestattet.3.5 MischabbruchgranulatIm Misehabbruehgranulat darf der Anteil von Asphaltgranulat5 Massenprozente nicht übersehreiten.Bei der Herstellung von Misehabbruehgranulat sind dieFeinanteile bis 8 mm vor der mechanisehen Aufbereitung zuentfernen und auf einer Reaktordeponie abzulagern.4. EINBAUVORSCHRIFTEN4.1. Allgemeine Einbauvorschriften- Fundationsschichten aus Reeyeling-Kiessand, Betongranulatoder Mischabbruehgranulat sind immer mit einem Belagoder mit einer ton-wassergebundenen Deckschicht abzudecken.- Asphaltgranulat darf nur mit bituminosen Bindemitteln,Betongranulat nur hydraulisch gebunden werden.- In einem Strassenquerschnitt soll nur eine Art von Kiesersatzmaterialfür die Fundationssehieht verwendet werden.Ist aus technischen Gründen ein zweisehiehtiger Aufbau mitverschiedenen Kiesersatzmaterialien erforderlich, ist eineder Sehiehten zu stabilisieren.- Die Verwendung von Kiesersatzmaterialien für Siekerschichtenist nieht gestattet.- Kiesersatzmaterialien sind unmittelbar nach dem Einbauzu verdiehten und sobald als moglieh mit den gefordertenDeeksehichten zu versehen.- Stehende Oberflachen- und Sickerwasser sind von allen eingebautenKiesersatzmaterialien fernzuhalten.4.2. Zulãssige SchichtstãrkenFür gebundene und ungebundene Fundationssehiehten ausKiesersatzmaterialien sind folgende maximalen Schichtstarkeneinzuhalten:- Asphaltgranulat: 70 em- Recycling-Kiessand P: keine Einsehrankung- Recycling-Kiessand F: 100 em- Recyeling-Kiessand H: 100 em- Betongranulat: 70 em- Misehabbruchgranulat: 70 em3.2. Asphaltgranulat- Die Summe der Fremdanteile aus Beton- und Misehabbruchgranulatdarf 5 Massenprozente nieht übersehreiten.- Markierungsbelage sind gesondert auszubauen und aufeiner Reaktordeponie zu entsorgen.3.3. Recycling-Kiessand- Im Recycling-Kiessand P darf die Summe der Anteile ausAsphalt- und Betongranulat 2 Massenprozente nieht übersehreiten.- Im Recyeling-Kiessand F darf, der Anteil an Asphaltgranulat5 Massenprozente und die Summe von Beton- undMisehabbruchgranulat 20 Massenprozente nicht überstei-4.3. Grundwasserabstãnde- In den Gewasserschutzbereiehen A und B muss ein minimalerAbstand von 2.0 m ab Unterkante Kiesersatzmaterialbis zum hoehstmoglichen Grundwasserspiegel eingehaltenwerden.- Sofern günstige geologisehe und hydrogeologische Verhaltnisseden Sehutz des Grundwassers gewahrleisten,kann das AGW, Abt. Wasserversorgung eine Reduzierungdes Grundwasserabstandes bewilligen, sofern die entsprechendenNaehweise erbracht werden.- In Abhangigkeit der lokalen hydrogeologischen Verhaltnissegelten im Einzugsgebiet von gefassten Quellen, insbesondereim Gewassersehutzbereich C verscharfte Anwendungsvorschriften.In diesen Fallen ist der Einbau von16

Tabello für die Anwendung in Strassen, Wegen und Plãk-enKi=..atzmaterialRecycling-l(iessandAsphal tgranulat Betongranulat MischabbruchgranulatEinsatzbçroich Typ P Typ F Typ HGrund""ssor"schutz- - im Bolag --- --- --- --- ---:onen rJnd -areale- i

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLI CATION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991, Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Revalorisation des matériaux d'excavation de tunnel:le cas du rehaussement des Terreni Carcale, au Tessinpar R. PRELAZ-DROUX et A. MUSYlnstitut d'aménagement des terres et des eaux, Département de Génie rural, Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), Suisse.1. INTRODUCTIONLa basse plaine de Magadino, et p l us particuliêrement les Terreni Careale(canton du Tessin, Suisse), subissent réguliêrement d'importantesinondations à partir du lae Majeur. Devant la nécessité d'améliorerla situation de l'agriculture (les pertes annuelles moyennes duesaux inondations s'élêvent à 1400 F r. S .Iha · an), le Service des améliorationsfonciêres du canton du Tessin a mandaté l'lnstitut d'Aménagementdes Terres et des Eaux (lA TE) de I'EPFL pour étudier les possibilitésd'aménagement de cette zone. L'étude de variantes, qui aprincipalement porté sur le drainage conventionel et par pompage, lapoldérisation et le rehaussement des terres cultivées, a retenu cettederniêre option comme la plus adéquate pour la résolution des problêmesrencontrés. Cette solution est actuellement réalisable en raisonde la mise à disposition des déblais résultant de la constructiond'un tunnel ro uti er dan s les environs de la zone d'étude. L'IATE a ainsireçu le manda! d'étudier de maniêre plus approfondie la solution durehaussement, en élaborant l'avant-projet et le rapport d'impact y relatif,puisque, selan la législation suisse, ce type de travaux est soumisà étude préalable d'impact su r l'environnement.Cette communication se propose d'exposer les différentes problématiquesliées à l'aménagement rural rencontrées au cours de l'étudedu projet de rehaussement des Terreni Careale. EI le présentera plusspécifiquement les démarches retenues pour le rehaussement desterres et la reconstitution du soi agricole, la conception et le dimensionnementdu réseau d'assainissement et des aménagements connexes,ainsi que la gestion des sols et des cultures retenue pour diminuerle manque à gagner de exploitants agricoles durant la réalisationdes travaux et la période de remise en culture. E l le insistera finalementsu r l'intégration de ces différents travaux dans la problématiquede l'aménagement régional et la protection de la basse plaine deMagadino, réalisée par le biais d'une étude d'impact sur l'environnement(ElE).2. SITUATION AVANT TRAVAUX ET BUTS DU PROJETLe périmêtre d'étude, présenté à la figure 1, a une superficie d'environ115 ha. Bien qu'il ait une vocation essentiellement agricole (85 %de grandes cultures et 15 % de cultures maralchêres), il inclut égalementquelques villas, une station d'épuration, une usine d'incinérationet une entreprise de compostage. De plus, la zone d'étude setrouve en bordure de zones d'habitation et industrielles, elle est traverséepar un e route nationale et se s itu e à proximité immédiate d'uneréserve naturelle protégée d'importance nationale (les Baile diMagadino). Ce dernier point Iu i confêre u ne valeur écologique importantecomme zone tampon entre la réserve naturelle et les versants(principalement recouverts de forêts); importance d'autant plus marquéeque, dans la plaine de Magadino, on observe une diminutiondes zones naturelles aussi b i en en nombre qu'en surface et en valeurintrinsêque. Ceci montre bien la multitude et la diversité des intérêts,parfois contradictoires, qui sont en présence au sein du périmêtre.Cependant, au vu de l'étendue limitée des surfaces agricoles du cantondu Tessin et des conditions particuliêrement favorables à l'agriculturequi sont réunies dans la plaine de Magadino, ils'avêre que lasauvegarde des terres agricoles des Terreni Careale est de toute premiêreimportance. Or, ces terres agricoles font l'objet d'inondationsde plus en plus fréquentes. En effet, depuis la lin des années cinquante,le niveau moyen du lae Majeur, dont la régulation s'effectueen ltalie, s'élêve progressivement. S ur la période allant de 1970 à 1987,ce ne sont pas moins de 30 à 40 ha qui sont inondés en moyennechaque année durant un jour aussi bien au printemps qu'en automne;alors que tous les cinq ans en moyenne, ce sont environ 80 haqui sont inondés durant trois jours consécutifs. La figu e 2 met en évidencel'ampleur du phénomêne.Au niveau agricole, les inondations fréquentes rendent difficile la miseen place de rotations de cultures adéquates. Elles nécessitent dessemis supplémentaires, provoquent des pertes d'éléments nutritifsainsi que l'inactivation des traitements phyto-sanitaires. Ces dégâtsont des effets sur le rendement des cultures, la qualité de la récolte,les charges financiêres spécifiques, les frais de machines et de traction,et finalement s ur le nombre d'heures de travail à fournir par hectarede culture. Le manque à gagner moyen, estimé sur les années1970 à 1987, se monte à environ 1400 Fr.S./ha-an.Les inondations ont également des conséquences néfastes s ur la qualitédes sols, au niveau de leur teneur en particules fines et en matiêresorganiques, donc finalement de leur structure et de leur fertilité.De plus, le travail du soi dans des conditions d'humidité peu favorablesest u ne source de modification de la structure des premiers horizonsdu soi, qui s'accompagne d'une diminution de la capacité d'infiltration.Fig. 1 Situation de la zone d'étude. Ech. = 1 : 10000019

Fig. 2a Vue des Te rreni Carcale avant les inondations d'avri/ 1986.L'objeetif premier du projet est done l'assainissement du périmétre,en partieulier la lutte eontre les inondations. Les earaetéristiques dusite (la eomposition du sous-sol notamment) ne permettant pas d'avoirreeours à des teehniques d'assainissement classiques eomme le drainageou la poldérisation, le rehaussement des terres apparalt eommela solution la p/us adéquate pour la résolution des problémes d'inondation.Le projet d'assainissement proprement dit ne peut eependantpas être élaboré isolément. En effet, la spéeifieité d'un projet derehaussement tientjustement au fait qu'il entra1ne un réaménagementtotal du périmétre rehaussé, qui ne peut se eoneevoir que dans unaménagement global et intégré du périmétre d'étude, en prenant eneompte le eontexte et les spéeifieités du développement régional.L'étude ne peut done pas se limiter à la seu/e eomposante agrieole,mais e/le doit intégrer aussi les différents intérêts en présenee c;uisont, eomme nous l'avons vu p/us haut, nombreux et forts variés. Deee fait, outre les aspeets teehniques liés au maniement des sols, àl'organisation du ehantier et à la réfeetion des réseaux d'assainissementet des ehemins, eette étude doit prendre également en eomptedes domaines aussi diversifiés que la gestion et la proteetion des eauxde surfaee, des eaux souterraines et des so/s, la gestion des terresagrieoles durant les travaux, le maintien de la valeur éeologique etpaysagére du périmétre et des milieux naturels qui le eomposent, l'insertiondes eonstruetions existantes, le eontrôle du trafie au sein dupérimétre, ete. Ainsi, si la lutte eontre les inondations est l'objeetif premier,le projet de rehaussement doit en fait remplir des buts multipleset a pour finalité l'amélioration globale de l'état aetuel des Terreni Carcale,tous seeteurs eonfondus.3. PRES ENTATION DU PROJ ETLe projet teehnique eomporte plusieurs parties, à savoir les travauxde rehaussement, la réfeetion des réseaux de ehemins et d'assainissement,les équipements eomplémentaires (irrigation, équipementshydrauliques, ete), les aménagements paysagers et éeologiques ain sique, finalement, un remembrement foneier. Les trois premiéres partiesforment l'essentiel du rapport teehnique, alors que la quatriémeest intégrée au rapport d'impaet. Le remembrement fai! l'objet d'uneétude séparée.3.1 Les travaux de rehaussementLes travaux de rehaussement des terres agrieoles eomprennent euxmêmesplusieurs phases. li eonvient to u t d'abord de s'assurer que lesearaetéristiques des so/s sont favorables à leur maniement sans tropgrande perte de fertilité, que la disponibilité du matériel en provenaneedu tunnel routier soi! suffisante et que sa qualité soit eompatibleavee son enfouissement sous un soi agrieole. li faut ensuite déterminerla eote futu re des terrains, organiser les travaux de rehaussementet assurer une reeonstitution du soi adéquate. 11 reste finalement àproeéder à la remise en eulture des so/s rehaussés.3. 1. 1 Caractéristiques du soi en placeP/us de 400 profils effeetués à la tariére (jusqu'à 1.2 m de profondeur)ont permis de déterminer les earaetéristiques prineipales des so/s dupérimétre. 11 s'agit de dépôts alluviaux peu évolués, en majorité sableuxà limono-sableux. Le ur strueture est peu élaborée et leurs teneursen humus et en argile sont faibles. Ces earaetéristiques son! donefavorables à un remaniement aeeompagné d'une remise en plaeen'entra1nant pas une diminution de qualités physiques et de fertilitétrop sensible. Les travaux de rehaussement et la reeonstitution du soiagrieole sur ee périmétre seront done faeilités. On note toutefois laprésenee loealisée de lentilles tourbeuses de 10 à 50 em. Dans eesendroits, la manipulation des so/s devra être adaptée, ear ee type dematériel est trés sensible au tassement.3. 1.2 Description du matériel d'enfouissementA. Conditions requises pour l'enfouissement de matériel sous un soiagricoleLors de l'enfouissement de matériel sous un soi agrieole, i l faut veillernotamment à ee que les propriétés hydro-dynamiques du nouvelensemble reconstitué soient suffisantes pour assurer un bon ressuyageaprés les pluies et done un travail du soi dans des eonditionseonvenables, ainsi que le maintien de la réserve en eau du soi et despossibillités d'alimentation en eau des végétaux depuis la nappe.Au niveau du matériel d'enfouissement, i l faut veiller tout d'abord autype de matériel. Des matériaux morainiques ou provenant de l'abrasionde "roehes dures, (gneiss par exemple) eonviennent bien. Par20

Fig. 2b Vue des Terreni Carcale apres les inondations d'avril 1986contre, des matériaux d'origine molassique ou en provenance deroches karstiques peuvent poser des problêmes. La granulométrie etla structure du matériel (micacée par exemple) influencent directementson comportement hydraulique. Au niveau granulométrique,c'est la partie fine du matériel (inférieure à 100 mm) qui est déterminante.S'il est préférable de disposer d' u ne certaine quantité de gravierpour assurer un bon drainage du terrain, un matériel à domi nantesableuse peut également três bien convenir. Dans tous les cas, lacontrainte principale est liée à la proportion maximale de particulesdont le diamêtre est inférieur à 0.06 mm. Ainsi, la teneur en argile doitrester infime, de quelques pourcents tout au plus, alors que la teneuren silt ne doit pas dépasser 10 %. La taille des éléments grossiers(supérieurs à 100 mm) est limitée principalement par les contraintesde mise en place. On évitera cependant de conserver des blocs detaille supérieure à 250 à 300 m m, surtout s'ils ne sont pas arrondis engalets. En outre, la proportion de gros blocs doit rester acceptablepour assurer un bon nivellement du matériel mis en place.On veillera encore à ce que le matériel utilisé soi! propre, c'est à di requ'il ne provoque pas de pollution des eaux souterraines, par leshydrocarbures par exemple. De plus, le matériel doit offrir une stabilitésuffisante pour éviter des tassements différentiels aprês sa miseen place, ou des modifications sensibles de son comportementhydraulique.- l'évolution de 2 profils reconstitués (soi en place et matériel en provenancedu tunnel) en cases lysimétriques, soumis à de fortes contraintes(variations répétées des niveaux de nappe, cycle de saturationet d'assêchement, ete) sur une période de plus de deux ans;- l'évolution des caractéristiques du matériel fourni par le chantier dutunnel sur un grand nombre d'échantillons prélevés à une fréquencehebdomadaire du ran! quatre mo i s dan s le matériel abrasé évacué parle chantier de construction du tunnel;- comportement in situ d'une parcelle de 2 ha rehaussée avec dumatériel en provenance du tunnel (cf. chapitre 4);Ces analyses variées, effectuées aussi bien en laboratoire que su r leterrain, ont nécessité l'utilisation d'un grand nombre de moyens etd'outils, parmi lesquels nous citerons principalement les caseslysimétriques, les perméamêtres de grandes dimensions construitsFig. 3Profil reconstitué et problématiques principalesTERREVEGETALEB. Tests effectués sur le matériel d'enfouissementDans le cadre du projet de rehaussement des Te rreni Carcale, lematériel d'enfouissement a subi des analyses três poussées. Ellesavaient pour b ul la détermination des caractéristiques du matériel ainsique leur évolution temporelle en ce qui conceme la granulométrie, laconductivité hydraulique (du matériel légêrement, moyennement etfortement tassé), la masse volumique, les remontées capillaires, letassement, la stabilité, la migration des particules fines et la teneur enhydro-carbures. Elles ont permis l'étude des problématiques principalesliées aux travaux de rehaussement qui son! présentées schématiquementsur la figure 3. Ainsi, les différents tesis effectués ontprincipalement porté sur le suivi de:•. .·''SOUS -SOLEN PLACE21

pour les besoins de l'étude, les infiltrométres, le pénétrométre, lasonde neutronique pour l'établissement de profils d'humidité, ete.C. Caractéristiques principales du matériel d'enfouissementLe matériel d'enfouissement en provenanee du tunnel routier deMappo-Morettina est le produit de l'abrasion du gneiss, type de roeheprésente sur l'ensemble du traeé du tunnel. Les plus grosses partieulesqui le eomposent sont rarement supérieures à 100 m m. Le gravierreprésente en moyenne le 58 % du matériel. Le reste est eonstituéde 32 % de sable, 9 % de silt et 1% d'argile. La strueture du matérielest fortement mieaeée, ee qui a pour eonséquenee de réduire quelquepeu sa eonduetivité hydraulique. Celle-ci est eependant enmoyenne supérieure à 300 em/j (jusqu'à plus de 1 '000 em/j), mêmelorsque le matériel estfortementtassé, et reste ain si toujours supérieureà eelle du soi en plaee qui varie entre 10 et 300 em/j. La massevolumique apparente séehe est de 1.9 g/em'. La teneur en hydro-earbureest insignifiante. En outre, le tassement du matériel est faible etles mesures réalisées n'ont pas permis de mettre en évidenee unemigration sensible des partieules fines au sein du matériel.Au vu de l'ensemble des résultats obtenus, on eonstate que le matérield'enfouissement présente une bonne homogénéité, et que soneomportement hydro-dynamique est stable. De ee fait, on peut eonsidérerque ee matériel présentera un eomportement uniforme surl'ensemble du périmétre de rehaussement, eomportement qui nedevrait pas s'altérer au eours du temps.Ces essais ont été eomplétés par la mesure de profil s d'humidité dansles eases lysimétriques et in situ (lors du rehaussement pilote) pourmettre en évidenee l'influenee de l'enfouissement du matériel su r lesremontées eapillaires et l'alimentation en eau des végétaux. Le soi dupérimétre étant fortement sableux, l'influenee de la nappe sur l'humiditédes horizons de surfaee n'est signifieativement marquée que pourdes profondeurs de nappe inférieures à 80 em environ. On remarqueen outre que, dans ee type de soi, la nappe joue un rôle trés restreintdans le maintien de l'humidité dans les horizons de surfaee dés qu'ellese situe à plus de 1.0 m de profondeur. De ee fait, la présenee dumatériel d'enfouissement ne devrait pas avoir d'impaets importantssu r l'alimentation en eaux des végétaux depuis la nappe pour autantqu'il soit déposé à plus de 1 m de la surfaee du soi. Cette profondeurd'enfouissement a également pour eonséquenee que le matériel setrouve fréquemment au-dessous du niveau piézométrique, ee qui limited'autant son influenee su r la eroissanee des végétaux et permet dedisposer d'une épaisseur de soi suffisante pour assurer le maintiende sa fertilité.3. 1.3 Choix des cotes futuresLe ehoix de la eote futu re des terrains est limité, au point de vue teehnique,par trois faeteurs prineipaux, à savoir une proteetion effieaceeontre les inondations, la disponibilité en matériel d'enfouissement etla eote des eonstruetions déjà existantes au sein du périmétre. Dansnotre eas, les deux derniers eritéres empéehent le ehoix d'une eotefutu re qui permette de protéger les terres agrieoles eontre tout risqued'inondation. De ee fait, la eote future minimale a été ehoisie pour seprémunir eontre un risque d'inondation earaetérisé par une durée detrois jours eonséeutifs ei survenant en moyenne to us les einq an s, eequi eorrespond aux eritéres de dimensionnement des ouvragesd'assainissement ruraux en Suisse. Le rehaussement moyen des terresqui en résulte est d'environ 1 m, ee qui néeessite de disposerd'environ 700 000 m' de matériel d'enfouissement.3. 1.4 Travaux de rehaussement e t reconstitution du soi agricolePour assurer la reeonstitution d'un soi agrieole de bonne qualité, laeouehe de soi reeonstitué doit être suffisamment épaisse, environ 1 m,pour assurer u ne réserve en eau sufffisante. Elle ne doit pas nan plusprésenter de zones fortement eompaetées à faible eonduetivitéhydraulique atin de ne pas provoquer d'entraves à la eireulation del'eau dans le soi d'une part, et de permettre u ne eolonisation optimalepar les racines et les autres organismes vivants d'autre part. Eneonséquenee, le rehaussement des terres doit être effeetué en plusieursétapes, soit, dans un ordre ehronologique:1. déeapage du soi en plaee sur 1 m de profondeur, en différeneiantla eouehe de terre végétale (0-30 em) et l'horizon B (0-70 em);2. si néeessaire, stoekage des terres en séparant la terre végétale del'horizon B;3. mise en place du matériel d'enfouissement;4. reeonstitution du soi agrieole en déposant d'abord l'horizon B, puisla eouehe de terre végétale;5. remise en eulture (ef. ehapitre 3.1.5).Lors de ehaeune de ees étapes, il faut veiller à ne pas altérer la qualitédu soi. Le risque majeur réside en un eompaetage trop fort du soiou du matériel, tout spéeialement lors de sa m i se en plaee. li est do nede premiére importanee d'utiliser des maehines qui eompaetent lemoins possible le soi. L'expérienee montre qu'il est néeessaire de fai reappel à des engins à ehenilles, qui présentent une faible eharge ausoi (400 à 500 g/em2 au maximum). De plus, les travaux de rehaussementne doivent pas s'effeetuer sur un soi engorgé d'eau. De eefai!, une nappe trop élevée, ainsi que des préeipitations trop importantesou de longues durées, eonduisent à l'arrêt momentané ou prolongédu travail.Par ailleurs, il faut limiter au minimu m les manipulations de soi. A eeteffet, no us avons ehoisi un e proeédure d'avaneement du ehantier quilimite le stoekage des terres et leur manipulation au striet minimum.Cela eonsiste à rehausser les terres agrieoles bandes par bandes, età proeéder ainsi direetement au réaménagement du terrain et à lareeonstruetion du profil. La largeur des bandes dépend du type demaehines utilisées. L'expérienee a montré qu'avee des scrappers, lalargeur optimale est d'environ 30 m.Le déplaeement du soi d'une bande à l'autre peut être effeetué dediverses maniéres. Si l'on doit manipuler des soi s lourds ou tourbeux,ou lorsque les eonditions elimatiques sont préeaires, la solution la plusadéquate réside en l'emploi de pelles méeaniques. Cette solution permetde transporter le soi d'une bande à l'autre en minimisant les passagessu r le soi avee des maehines. Elle présente eependant le désavantaged'être relativement lente et eoOteuse. Dans le eas ou l'on setrouve en faee de sols à dominante sableuse, ou lorsque les eonditionselimatiques sont exeellentes, on peut avoir reeours à des scrappers.Ces maehines se ehargent de matériel sur une bande et vontdireetement le déposer sur la bande voisine. Elles permettent dedéplaeer un grand volume de soi en un temps restreint (entre 150 ei200 m3/h dans de bonnes eonditions). Elles doivent toutefois êtreéquipées de ehenilles et présenter une eharge au soi ne dépassantpas les 400 à 500 gr/em2. Dans notre eas, eette variante est partieuliérementbien adaptée. En effet, de par la nature des sols, la grandeétendue des surfaees à rehausser, l'importanee des volumes dematériel en provenanee du tunnel qu'il faut enfouir ehaque jour ei leseonditions elimatiques de la région, e'est la solution qui allie le mieuxles eontraintes d'ordre pédologique, teehnique et éeonomique.3. 1.5 Remise en cultureLa derniére phase des travaux de rehaussement eonsiste à la remiseen eulture des terrains agrieoles rehaussés. En effet, avant de pouvoirréutiliser normalement un soi ainsi remanié, i l est néeessaire queee dernier ait retrouvé une bon ne aetivité biologique et u ne struetureassurant un bon fonetionnement hydrique. U ne remise en eulture adéquatepeut aeeélérer notablement ees proeessus.Des différentes expérienees eonduites en Suisse jusqu'à ee jour, ilressort qu'une remise en eulture d'un soi qui a été remanié est uneopération trés délieate dont le sueeés n'est pas garanti d'avanee. U neproposition de remise en eulture doit teni r eompte du eontexte danslequel elle s'inserit, notamment au niveau éeonomique. En effet,l'applieation de la proposition effeetuée ei son mode de réalisation su rle terrain, sont au moins aussi important que la proposition elle-même.Ceei est de surero1t fortement lié à l'aeeeptation de la proposition parles exploitants agrieoles.De ee fait, lors de l'élaboration du ealendrier eultural servant de baseà la remise en eulture, nous avons pris en eonsidération les eonditionsspéeifiques au périmétre d'étude. Ainsi, la proeédure de remiseen eulture a pu être passablement allégée au vu de la faible strueturedes soi s et du mode de rehaussement ehoisi (pas de stoekage dusoi et u ne manipulation minimale de ee dernier). Par ailleurs, les eontextesagrieole et éeonomique imposent une limitation du manque àgagner des exploitants agrieoles du ran! eette derniére phase des travaux,ee qui diminue d'autant les indemnités à leur verser. Les sueeessionsde eultures proposées doivent done:- permettre une eouverture rapide du soi, immédiatement aprés lerehaussement;- assurer un e sueeession de eultures «eontinue,, évitant des périodesde soi nu ou de friehe;22

- intégrer, au moins une fois dans la rotation, une eulture à racinesprofondes pour rétablir la liaison vertieale entre les différentes eouehes;- minimiser le travail du soi (renoneer au /abou r, proeéder au semisdireet, éviter tout passage sur le soi qui ne soi! pas absolumentnéeessaire ou qui néeessite l'utilisation de maehines présentant un eeharge au soi élevée);- proposer des eultures dont on peut attendre un rendement éeonomiqueintéressant.Le ealendrier eultural, qui eouvre u ne période de quatre an s, a été élaboréde maniêre à intégrer tous les eas de figu re pouvant se présenterpour une pareelle donnée. li indique, en fonetion de la période del'année ou au ra lieu le rehaussement, les eultures à prévoir avant etaprês les travaux de rehaussement, ainsi que les travaux du soi minimauxqui leurs sont assoeiés. Notons eneore qu'au préalable, avantle premier semis, i l est vivement eonseillé de proeéder à un sous-solageavee une maehine à lames rotatives vertieales. Ce proeédé permetd'obtenir un e bon ne aération du soi, de faeiliter la pénétration desraeines et les éeoulements vertieaux, tout en présentant une ehargeau soi p/us faible que eelle d'un sous-solage classique.3.2 Equipements ruraux et hydro-agricolesLa réalisation du rehaussement des Terreni Careale te l que déerit eidessus,néeessite la réfeetion des équipements ruraux, notammentdu systême d'assainissement et du réseau de ehemins. L'étude dusystême d'assainissement nous a eonduit à proposer un eontrôle deseaux de surfaee par un modelage du terrain en planehes. Cette teehniquepermet de réeolter l'eau de ruissellement don! le volume peutêtre important à eause des fortes préeipitations de la région et de/'importante imperméabilisation du soi que provoquent les eulturesmaralehêres sous serres ou tun ne/s plastiques. La eote inférieure desplanehes eorrespond à la eote minimale déterminée pour le rehaussement,alors que la eote supérieure est de 50 em p/us élevée. Lapente des planehes ain si définies est généralement inférieure à 0.5 %,ee qui, pour le type de soi en présence, évite les risques d'érosion.Le réseau d'assainissement a done pour prineipal but la réeolte etl'évaeuation des eaux de surfaee. De ee fai!, la eonstruetion de eanauxest la solution la p/us effieaee, tout en présentant un intérêt éeologiqueeertain. Les eanaux seront situés au bas des planches et amênerontles eaux de surfaee réeoltées en aval du périmêtre, dans uneffluent du lae Majeur. A eet endroit, la pose d'une station de pompagepermettra de rendre les eanaux indépendants du niveau du lae,soit de maintenir le ur eapaeité, même lors des hautes eaux de ee dernier.li sera en outre possible, par ee biais, de eontrôler la qualité deseaux déversées. Les ehemins agrieoles seront plaeés au sommet desplanehes et permettront une desserte optimale des pareelles eultivées.4. REHAUSSEMENT PILOTEUn rehaussement pilote en vraie grandeur a été effeetué su r une pareellede 2 ha au sein des Terreni Careale avee du matériel en provenaneede la eonstruetion du tunnel. Ce rehaussement avait pourbut de tester et d'afffiner les différentes eomposantes des travaux derehaussement (déeapage, reeonstitution du soi, remise en eulture,organisation générale du ehantier, ete.), et de suivre sur le terrain eten laboratoire la qualité du travail effectué. Des mesures de eontrôleont été effeetuées avant, pendant, aprês les travaux et aprês la re m i­se en culture. Elles ont porté sur:-le tassement du sous-sol;-le matériel d'enfouissement: granulométrie, eonduetivité hydraulique,densité, teneur en huile;- eertaines earactéristiques du soi: eonduetivité hydraulique, pénétrométrie,variations des profils d'humidité et de la masse volumique;-la nappe phréatique.Deux sites de mesures ont été installés au sein de la pareelle aprêsles travaux, et équipés d'une batterie de piézomêtres et d'un tubed'aeeês de sonde à neutrons. Un suivi a été assuré du ran! la premiêreannée suivant la fin des travaux. Les résultats obtenus eonfirment lesinformations déjà réeoltées en laboratoire au sujet des earactéristiquesdu matériel d'enfouissement. lis ont également permis de vérifierla validité et la eohérenee de l'organisation des travaux retenue,aussi bien au niveau de l'organisation du ehantier et du ehoix desmachines, que de eelui du maintien des earactéristiques hydro-dynamiquesdu soi et du mode de remise en eulture. Les informations ainsiréeoltées ont été de premiêre importanee pour l'établissement du projetd'exéeution du rehaussement su r l'ensemble des Terreni Careale.Le rehaussement pilote a finalement été un instrument privilégié pourl'information des exploitants agrieoles eoneernés par le projetd'ensemble.5. INTEGRATION DU PROJETDANS L' AMENAGEMENT REGIONALComme mentionné p/us haut, ee projet de rehaussement doit s'intégrerdans le eontexte régional et respeeter les dispositions légales envigueur eoneernant la proteetion de l'environnement. Pour ee fai re, leprojet a été aeeompagné d'une étude d'impaet sur l'environnementqui a porté su r les points suivants:1. Pédologie: le projet doit garanti r le maintien de la qualité des so/s.Ceei a été réalisé en fournissant les direetives assurant u ne manipulationminimale et eorreete des sols durant les travaux et en proposantune remise en eulture pour une réaetivation rapide de eeux-ei.Ces différents aspeets ont été testés lors d'un rehaussement pilotequi a eu lieu au sein du périmêtre sur une pareelle de 2 ha (cf. ehapitre4).2. Milieux naturels et paysage: Le maintien des valeurs éeologiqueset paysagêres du périmêtre a été assuré par la eonfeetion d'un pland'aménagement du paysage en eollaboration avee les différents organismeseoneernés au sein du eanton du Tessin. Ce p/an d'aménagementdu paysage ne se limite pas à la prise en eompte des milieuxnaturels sis au sein du périmêtre, mais il prend également en eomptel'importanee de la fonetion éeologique des Terreni Careale eommezone tampon pour la réserve naturelle voisine.3. Agriculture: La limitation des pertes des exploitants agrieolesdurant les travaux a été prise en eompte lors de l'établissement duealendrier eultural eouvrant toute la période des travaux et la remiseen eulture. Les manques à gagner déterminés sur eette base seronteompensés dans le eadre du projet.4. Protection des eaux de surface et des eaux souterraines: Lacapaeité des eours d'eau traversant le périmêtre a été augmentéepour éviter tout débordement futu r. La pose d' u ne station de pompageà l'aval du réseau d'assainissement permettra le eontrôle de laqualité des eaux évaeuées vers le lae Majeur. Le ehantier a été organiséde telle sorte que la proteetion des eaux soit assurée durant lestravaux. De p/us la teneur éventuelle en polluant (hydroearbure prineipalement)du matéria/ d'enfouissement a été vérifiée.5. Les constructions existantes, tout eomme les voies de eommunieationet les ouvrages d'art qui leur sont assoeiés, n'auront pas àsouffrir d'un queleonque impaet lié au rehaussement des terrains. Leehoix des eotes futures en a tenu eompte, l'évaeuation des eaux desurfaee est assuré pour ehaque habitation et les simulations effeetuéesont montré que les tassements du sous-sol seront faibles et uniformémentrépartis.6. Au niveau des transports, les itinéraires empruntés par les camionsont été ehoisis de telle sorte que la eharge admissible du trafie nesoi! pas dépassée durant les travaux. De p/us, le réseau de eheminsà l'intérieur du périmêtre a été eonçu de maniêre à limiter le trafie nonagrieole;7. Les maehines utilisées ont fai! l'objet de tests pour s'assurer queles habitants des environs n'auront pas à subir des nuisances sonoresdurant les travaux.Dans le eadre de l'étude de l'impaet su r l'environnement, nous avonsévalué, pour ehacun des domaines eoneernés, la situation dan s l'étataetuel et eelle qui prévaudra dans l'état tutur. Cette double appréeiationa montré que l'impaet global du projet peut être eonsidéré eommetrês positif, puisque l'on passe d'une situation aetuelle nettement défavorableà une situation future favorable à três favorable.23

6. ASPECTS FINANCIERSLe coOt total du projet, incluant les travaux de rehaussement, les équipementsruraux et hydro-agricoles, les indemnités des exploitantsdurant les travaux, les compensations écologiques et le remembrementfoncier, est démesuré par rapport à un seuil de rentabilité considérésous un aspect strictement agricole. Toutefois, ce rehaussements'inscrit dans le cadre des travaux à réaliser pour la constructiondu tunnel routier. En effet, dans ce genre de réalisation, le problémedes matériaux d'excavation devient de plus en plus importantet critique. P ar le biais du rehaussement des terres agricoles, ce problémetrouve une solution économique, écologique et originale. Eneffet, ces matériaux, considérés habituellement comme des déchetsencombrants, vont permettre de résoudre des problémes économiques(manque à gagner des exploitants agricoles dO au x inondations)et environnementaux (entralnement d'engrais et de produits phytosanitairesvers la réserve naturelle et le lae), tout en améliorant lavaleur d' un milieu (comme zone écologique tampon et zone agricoleà hau! rendement) et la qualité de vie des exploitants agricoles. Cettevalorisation des matériaux d'excavation produits par le tunnel expliqueque la majeure partie du coOt total du projet de rehaussement soitprise en charge par la construction du tunnel elle-même, dans la partde son budget réservée à l'élimination des déchets. Le reste, environ7 %, est à charge des propriétaires des Terreni Carcale, ce qui para l!tout à fai! raisonnable, puisque, au vu du manque à gagner actuel dOaux inondations, cet investissement pourra être récupéré en moinsde dix ans.7. CONCLUSION11 ressort ainsi que le rehaussement des Terreni Carcale est la solutionla plus adéquate pour résoudre les problémes d'inondations liésau x hautes eaux du lae Majeur. Cependant, la réalisation d'un te l projetdépasse largement le cadre des seuls problémes agricoles. Eneffet, le décapage du soi en place, la pose du matériel d'enfouissementet la reconstitution du soi nécessitent le réaménagement completdu périmétre, aussi bien au niveau des équipements ruraux(réseaux d'assainissement et de chemins). industriels et publics, qu'àcelui des aménagements écologique et paysager. C'est pourquoi, laréussite d' un tel projet nécessite la prise en compte de l'ensemble desintérêts en présence, de telle sorte que la réalisation du rehaussementse solde par des améliorations dans la majorité des domainesconcernés.Dans le cas de l'aménagement des Terreni Carcale, le projet derehaussement tel que présenté ci-dessus rempli ces conditions, cequi a été vérifié au moyen d'une étude d'impact sur l'environnement.Le projet final est ainsi le fruit d' un travail interdisciplinaire qui a réuniprincipalement des représentants des milieux agricoles et de la protectionde la nature, ainsi que des aménagistes. Le consensus ainsiréalisé permet la sauvegarde des terres agricoles à long terme, la suppressiondu manque à gagner des exploitants agricoles, tout en assurantle respect des exigences de chacune des parties. C'est pourquoila réalisation du projet se solde par un impact global positif pour lesTerreni Carcale et présente un intérêt important pour l'aménagementet la sauvegarde de la basse plaine de Magadino. Les exploitants agricoleset les différentes parties en présence l'ont bien compris, puisqueles travaux de rehaussement des Terreni Carcale, su r u ne surfaced'environ 80 ha, ont débuté le 1. 7. 1991, et ceci pour une périodede quatre ans.Adresse des auteurs: R. Prélaz-Droux l Prof. A. Musylnstitut d'aménagement des terres et des eauxHydrologie et AménagementsGR-Ecublens1015 Lausanne24

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICAT ION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991, Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Umweltgerechte Devisierung der BaustellenentsorgungP. Staub, Birmensdorf ZHPrasident Abbruch-, Aushub- und Recyclingverband (A RV)Die Trennung an der Quelle minimiert eine unerwünschte Vermischungbestimmter Produktegruppen bzw. erlaubt erst eine Zuordnungan definierte Stoff-Kategorien. Erreicht wird dieses Postulatdurch die Fiirderung und Planung eines geordneten Rückbaus, bzw.durch fachgerechtes Demontieren. Voraussetzung hierfür ist e ine adaquateDevisierung, ei ne minuziiise zeitliche Planung sowie eine straffeBaustellenorganisation. Die am Bauwerk beteiligten dürfen sichnicht erst bei «Baubeginn» mii der Materie Abbruch / Rückbau auseinandersetzen.Es erweist sich als unumganglich, das abzubrechendeObjekt zum frühstmiiglichen Zeitpunkt unter di e Lupe zu nehmen.Der Bauherr al s Zahlender und de r Unternehmer in sein er Eigenschaftals Ausführender haben für klare, vertraglich «abgesicherte,Verhaltnisse zu sorgen. Abbruchobjekte sind keine «Spekulationsobjekte,!E in geordneter Rückbau verlangt vom Bauunternehmer d enEinsatz geeigneter Gerate und Einrichtungen, die von gut ausgebildetenFachkraften einzusetzen und zu bedienen sind.AM BAU BETEILIGTEl m Verlauf der Bauphasen gibt es zahlreiche Beteiligte. Nachstehendwerden die Rollen, lnteressen und Aufgaben der am Bau Beteiligtenbeschrieben.1. BauherrEr hat die Bauidee und das -bedürfnis und ist der Geldgeber.Er ist interessiert an termingerechter und kostengünstiger Ausführung.Grundsatzlich ist der Bauherr Verursacher der Abfalle und hat daherdie gesamten Kosten für deren Entsorgung zu tragen.2. Planer (Architekten, lngenieure)Planer haben in ihrem Zustandigkeitsbereich Kenntnis von den entstehendenAbfallen, sie legen diese via Ausschreibungsunterlagenund Planen für di e Ausführenden verbindlich fest. Sie sind dafür verantwortlich,dass die Werkvertrage nicht gegen die gesetzlichenBestimmungen verstossen. Bestimmungen überdie Abfallentsorgung(z.B. über Rücknahme der Abfalle durch die jeweiligen Auftragnehmer)sind darin festzulegen.Die Arbeitsgruppe «Baustellenentsorgung» des Schweizerischenlngenieur- und Architektenvereines SIA hat ei nen Vorschlag für ei nenAusschreibungstext erarbeitet, mit dem miiglichst rasch verschiedeneTestlaufe durchgeführt werden sollen. Aufgrund der Erfahrungenin diesen Testlaufen werden dann die Grundlagen in einer Empfehlungumschrieben und anschliessend die ensprechenden Ausschreibungsunterlagenausgearbeitet (siehe Anhang).Wichtigste Neuerungen sind:- Detaillierter ObjektbeschriebPflicht des Unternehmers zur Begehung des ObjektesRückbau bis UK Fundation (keine Bauabfalle im Keller)Trennung der BauabfalleDetaillierte Ausschreibung der Demontagearbeiten mit AusmassErfassung des Transportaufwandes entsprechend dem Entsorgungskonzeptdes UnternehmersSeparate Erfassung und Verrechnung der Entsorgungsgebührenund allfalliger VergütungenSicherstellung der Entsorgungswege bei Offertstellung.Mii Hilfe dieses Ausschreibungstextes kann der offentlichen EntsorgungssituationRechnung getragen werden. Die Angebote der Unternehmerbasieren so auf gleichen Voraussetzungen und bieten Gewahrfür korrekte Vergleiche und Preisverhandlungen.Andererseits bleibt genügend unternehmerischer Spielraum zur Wahrungder spezifischen lnteressen im Rahmen der Gesetzgebung.Die Antwort, ob sich der Rückbau lohnt, lasst sich aufgrund dieserAusschreibungsunterlage resp. d er eingegangenen Offerten leicht findenund die verantworlichen Behiirden, Bauherren und Bauplanerwerden di e für d en Rückbau erforderliche lnfrastruktur und Zeit gernezur Verfügung stellen.Einige Beispiele l Miiglichkeiten:- Mii den eingesparten Entsorgungskosten kan n d er Demontage undSortieraufwand bei m Rückbau kompensiert werden.- Die Transportkosten lassen sich durch die Wahl der geeignetenTransporteinheiten (Container) optimieren, d. h. die Nutzlasten derFahrzeuge werden besser ausgenützt.- Je nach Region und Entsorgungsinfrastruktur ist der Rückbauschon heute wesentlich wirtschaftlicher als di e Zerstiirung des Bauwerkesund Deponierung der Bauabfalle.- Wenn einzelne Bauteile wiederverwendet oder Te ile d er gebrauchtenBaustoffe direkt auf der Baustelle verwertet werden konnen,wird der Rückbau noch wirtschaftlicher.- Durch di e Trennung an d er Quelle wird de r Bauschutt weniger verunreinigt,d.h. die bautechnische Oualitat und die Umweltvertraglichkeitder Recyclingprodukte werden verbessert. Dies hat wiederumeinen wesentlichen Einfluss auf die Marktchancen dieserSekundarbaustoffe, welche zur Schliessung der Stoffkreislaufewichtigste Voraussetzung sind.3. Bauleitungl h re Aufgabe ist die Durchsetzung der von den Planern festgelegtenKonzeption und Randbedinungungen. Si e ist für di e Organisation desBauplatzes und für die Koordination der verschiedenen Bauarbeitenverantwortlich.4. UnternehmerDurch Abschluss der Werkvertrage (bereinigte Ausschreibungsunterlagen)werden die Einheitspreise und Leistungen verbindlichfestgelegt. Di e ausführende Firma ist grundsatzlich Besitzerin und Verursacherinder Überreste ihrer Materialien (z.B. Verpackungen,Abschnitte) und damit auch verantwortlich für deren Entsorgung.E ine Sonderstellung hat di e Abbruchfirma. E in wesentlicher Bestandteilihres Auftrags ist, dass sie die dem Bauherrn gehiirenden Abfalleeiner gesetzes- und vertragskonformen Entsorgung zuführt.5. AusbildungWissen un d lnformation sin d in de r ganzen Kette d er Arbeiten am B auausschlaggebend für ei n abfallgerechteres Verhalten. Die lnformationenmüssen sowohl in der Grundausbilung als auch in der Weiterbildungvermittelt werden, wobei die lmpulse für die Praxis bei letztererrascher wirken.Um eine Baustelle im Entsorgungsbereich wirksam zu organisieren,sind nicht nur auf Seiten der Unternehmer, die Bau- und Abbruch/Rückbauunternehmer angesprochen, sondern al le Beteiligten. Nebendem mii dem Baubewilligungsverfahren verlangten lnstallationsplan25

müssen aueh die dafür notwendigen Voraussetzungen im Devisierungstextjeder Arbeitsgattung kiar zum Ausdruek kommen.Dies ist Gegenstand einer weiteren Arbeit der SIA-ArbeitsgrupppeBaustellenentsorgung und soll als Empfehlung verstanden werden.Die Empfehlung gilt für Neubauten, Umbauten und AbbrüeheiRüekbauund beinhaltet folgendes:- Di e wahrend de m Abbrueh l Rüekbau- sowie wahrend d em Bauprozessnotwendigen Massnahmen- Definiert die Anforderungen an di e einzelnen Materialien i m Hinbliekauf ei ne umweltgereehte Entsorgung bzw. wo in der Praxis bereitsVerwertungswege bestehen, im Hinbliek auf die Aufbereitung undVerwendung der Sekundarbaustoffe.Der vorgesehene lnhalt soi l folgendes aussagen über:- die Verstandigung: Definition der Begriffe-das Entsorgungskonzept- die Standortregelung zur Entsorgung z. B.:Aussagen zur Kostenregelung in Erganzung zu SIA 118, Verantwortliehkeitsregelung- die Aussehreibung.Die einzelnen Kapitel sind als Standardkapitalgliederung vorgesehenund werden unterteilt in:- Neubau- Abbrueh l Rüekbau- Umbaul Renovationen.Adresse des Autors:P. StaubHASTAG Hans Stutz AGUrdorferstrasse8903 Birmensdorf ZHSIA Arbeitsgruppe «Baustellenentsorgung>>Vorschlag für AusschreibungstextAuszugArbeitsgattung: BKP 112, AbbrüeheiRüekbauBauprojekt: ...................................................................... . .Bauherrsehaft: ................................................................... . .Bauleitung: ...................................................................... . .ObjektbeschriebAllg. Besehrieb von Situation, Zugangliehkeit, Grósse und Form desObjektes, Konstruktion, zur Verfügung stehende lnstallations-, LagerundEntsorgungsplatze ete. (Beilage zum Leistungsverzeiehnis)soweit nieht in Pos. 210, 220 und 230 erwahnt, geraumt übergeben.. 200 Allfallige vorhandene Spritzasbestverkleidungen sind entfernt;Leitungen, die andere Flüssigkeiten als Wasser führen,sind entleert.3 Weiteres:024 Spezielle Randbedingungen 1.100 Vorkehrungen zur Staubbekampfung:.200 Spezielle Larmsehutzmassnahmen:.300 Die Abbrueharbeiten dürfen nu r vorgenommen werdenvon ..................... bis .......................... Uhr.025 Di e Abbrueharbeiten sin d masehinell oder von Hand naeh W ahides Unternehmers durehzuführen.026 Das Gebaude ist bis UK Fundation, in ki. allfalliger Gruben, Liftunterfahrtenete. abzubreehen und auszuraumen. Aufwendungenfür allenfalls notwendige Baugrubenumsehliessungen,-absperrungen oder Wasserhaltungen werden naeh Rüekspraehemit der Bauleitung separat entsehii.digt.027 Spezielle Randbedingungen 2.100 Die Bauabfalle müssen auf der Abbruehstelle in folgendeHauptgruppen getrennt werden:- Aushub- Bausehutt- Bausperrgut- Sonderabfalle.200 Sofern in wesentliehen Mengen vorhanden, und naeh Massgabeder Reeyelingmógliehkeiten, sind folgende weitere Fraktionengetrennt zu erfassen und einer dafür geeigneten Anlagezur Aufbereitung zuzuführen:- Bausehutt- Ausbauasphalt- Strassenaufbrueh- Betonabbrueh- Misehabbrueh- Bausperrgut- Verwertbare Stoffe- Brennbare Stoffe- Endlagerfahige Stoffe.300 Sonderabfalle sind z u sortieren und entspreehend ihrer Zusammensetzungzu entsorgen. Sie unterstehen der VVS.030 Ausmass031 Es gilt das Festausmass. Das Ausmass wird vor dem Abbruehgemeinsam mit de m Unternehmer i m Abbruehobjekt überprüft.032 Weiteres:000 Bedingungen und Hinweise010011012020021022023.100VorschriftenFür die Ausführung der Arbeiten sind die geltenden SIA-Normenverbindlieh; insbesondere gilt die Norm SIA 118 «AIIgemeineBedingungen für Bauarbeiten,lm weiteren gelten folgende Normen:Spezielle BedingungenE ine Begehung des Abbruehobjektes findet am .................. . .u m .......... Uhr statt.Unternehmer, die eine Offerte einreiehen, haben an der Begehungteilzunehmen.Vor Beginn der Abbrueharbeiten hat der Unternehmer bei derBauleitung die Bestatigung zu verlangen, dass alle Werkleitungsansehlüsseunterbroehen sind.Übergabe des Objektes.Das Objekt wird bei Beginn der Abbrueharbeiten von Mobiliar,bewegliehen Einriehtungen, Apparaten und lnstallationen100110111112113120121VorarbeitenBaustelleneinrichtungDi e Baustelleneinriehtung umfasst samtliehe Masehinen, Gerate,Leitungen, Unterkünfte, Magazine, Lager- und Entsorgungsplatze,Zufahrten und dgl., die für eine faeh- und fristgemasseAusführung der offerierten Arbeiten nótig ist.lnbegriffen sind insbesondere:Aus- und Einmagazinieren- Auf- und Ablad- Transporte- Montage und Demontage- Miete und Unterhaltsowie das Wiederherriehten der vom Unternehmer benótigtenlnstallations-, Lager- und Entsorgungsplatze.Ausserhalb der lnstallationsglobale werden separat entsehadigt:. . . . . . . . ................. . . . . . . . .......................................... .BaumschutzBaume und Straueher sind zu sehützen. Besehadigte Baumesind sofort von einem Faehmann zu behandeln.26

200 Bauteile210 Demontage von elektrischen lnstallationen und Apparaten220 Demontage von sanitaren lnstallationen und Apparaten230 Demontage von Heizungs-, Lüftungs- und Klima-lnstallationen240 Schreinerarbeiten250 Fenster und Türen260 Metallbauteile270 Wetter- und Einbruchschutz300 Dach310320330Rückbau DeckungTragkonstruktionSpenglerarbeiten400 Decken410 Entfernen Bodenbelage420 Demontage Verkleidungsdecken430 Rückbau Decken440 Füllungen und Unterlagen450 Treppenanlagen500510520530540WandeDemontage FassadenverkleidungDemontage innere VerkleidungRückbauwandeSchamottemauerwerk600 Fundationen610 Rückbau.100 Kellerbóden bewehrt ..... m'.200 Bodenplatten bewehrt .. m'.300 Streifenfundamente ............ m'.400 Einzelfundamente ............ m'620 G ru ben l Schachte630 Kanalisationen.400 Vermischte Restfraktionen global.500 Bausperrgut, nicht sortiert global.600 Asbestzementprodukte global860 Weitere Fraktionen870 Tankanlage880 Sonderabfalle900 Gebührenglobalglobalca . ............ m'ca. ........m'ca . ........ ... m'.1 00 Die Mengen sind vom Unternehmer analog Pos. 400 einzusetzen910920AusbauasphaltAufbereitungsanlage:StrassenaufbruchAufbereitungsanlage:930 BetonabbruchAufbereitungsanlage:940 MischabbruchAufbereitungsanlage:950 Bausperrgut.1 00 AltholzVerbrennungsanlage:.200 Brennbare MaterialienVerbrennungsanlage:.300.400Meta liEntsorgungsfirma:Verm. RestfraktionenSortieranlage:globalglobalglobalglobalglobalglobalglobalglobal.500 Bausperrgut nicht sortiert globalSortieranlage: ............. .ca . ....... .... m'ca . ............ m'ca . ........ ... m'ca . ............ m'ca . ............ m'ca.ca . ........ ..... m'm'ca . ............ m'ca . ............ m'.600 Asbestzementprodukte global e a ............. m'Deponie:960970980Weitere FraktionenEntsorgungsort:globalTankanlage (inkl. vorschriftgemasse Reinigung) globalEntsorgungsort: .............. ..............SonderabfalleBeschreibung des Materials:Angaben über die Entsorgungsart l Ort:700 Umgebung710 Aufbruch Belage.100 Asphaltbelag Vorplatz.200 Betonbelag720 Strassenaufbruch730 Rückbau Stützmauern.100 Beton bewehrt.200 Natursteinmauerwerk..... m'.. m'..... m'....... m'990 GlobaleDie in den Positionen 100 - 900 beschriebenen Arbeiten.umba'\...l ter Raum( :i.nk. - Kel ler ) 7 ' 1 3 0 m "-"n fa11endeBa.usch "J...t. t:.t.:eausperrc;;rutBauabfã11e1 ' 264 n1. ""'140 m "'""18 %800 Transport.100 Auflad oder Transport zur entsprechenden Aufbereitungsanlage,Behandlungsanlage oder Deponie gemass Unternehmerangabein Pos. 900 .. 200 Die Mengen sind vom Unternehmer aufgrund der Angaben inPos. 200 bis 700 sowie des vorgesehenen Entsorgungskonzepteseinzusetzen.810 Ausbauasphalt global ca. . m'820 Strassenaufbruch global830 Betonabbruch global840 Mischabbruch global850 Bausperrgut.100 Altholz global.200 Brennbare Materialien global.300 Metall globalca.. m'ca . ............ m'ca . ............ m'ca . ............ m'ca . ............ m'ca.... m'Ho l z802 mA.l te:LsenTotal Bauabf11e. 2 ' 324 m""' = 33 !:{-.Ent:.sorgungs gebühren1991 Kanton zUr1chKehrichtverbrennt.tngsFr - 198 . 00/toa:n.la.geoepon1e für Bauabfãlle( Inertstoff­Fr - 7 0 _ 00/m .::-•Reaktordepo:n.:i.e ).Ann.ahmegel:>tihr:Etir sa.ub eren.aau..sch1..1.t t z.urAu.. f.be :re:i.tu.ngFr . :1. 5 . 00/m,_,Bausperrgutsort:.::Lera.n.l.ageFr . 77 . 00/m .::o.27

Verhal tn iszahlenMasch :i. n.e:n.arbe:i.t( ohne Perso:n.al )Fr .24 ' 436 001 1 2 %Han. darb eitFr .103 ' 2 7 5 0 04 7 2 %T :x.. -an. sporteFr .34 ' 860 0015 9 %En.tsorgun.gs gebühre:n. Fr . 5 6 ' 074 00 2 5 7 %Fr . 2 1 8 ' 645 . 0 0 100 , 0 %= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =zahle:nsp:i.elTransporte u:n.d E:n.tsorgungsgebtih re:n( Ver.s :i..or1 2 ) 2 ' .324 m """ à Fr . 85 . 0 0Fr . 197 ' 5 4 0 . 0 0= = = = = = = = = = = = = =( Ver.s :i.on. 3 )Bau.schutt1 ' 2 6 4 m=- à. 85 . 0 0Fr .107 440 00KVAGebtihrFr .37 ' 1 1 4 00KVA Tran.sport133 to à. 30 . 0 0Fr .3 ' 9 9 0 . 0 0Fr . 148 ' 5 44 . 0 0= = = = = = = = = = = = = =E:nts o:rgun.g.s gebtihrer.tStat io:n.s strasseBa:uschu.t t.1 • 254 nt..:5 à Fr ..1 5 . 00Fr . 1 8 ' 9 6 0 . 0 0Bausperrgu t140 m""" à Fr .77 . 0 0Fr . 10 ' 780 . 0 0Ho :L. :z ( 8 0 2 m"' )133 to à. Fr .198 . 0 0Fr . 2 6 ' 3 34 . 0 0A:l..te:i.sen1 1 8 m"" à Fr .Fr .F:r . 5 6 ' 074 . 0 0= = = = = = = = = = = = =E:n.tsorgungs gebUhren. ( ohn.e Trer.t:n.en. )varian.telBa.usperrgu.t /Ba.uschutt2 ' 3 2 4 m"" à. Fr .7 7 . 0 0Fr . 178 ' 948 . 0 0va.r ia.n. te 2Ba.usperrgut/Ba.uschutt2 ' 324 m"" à Fr .70 . 0 0Fr . 162 ' 6 80 . 0 0Va.r ian.te 3-Ba.uspe:rrgut/Ho l z-Ba.uschuttKVA Fr . 37 ' 114 . 0 01 ' 264 m"" à Fr . 70 . 0 0Fr . 88 ' 480 . 0 0Fr . 1 2 5 ' 5 94 . 0 0Var ia.n.t.e 4 / W:i.lde Dep o:nieBausperrgut/Ba.uschutt 2 ' 3 2 4 m à Fr . 24 . 1 2Fr . 56 ' 074 . 0 028

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICAT ION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Anforderungen an Recyclingbaustoffe; Revision der entsprechenden NormenMarkus CaprezEINLEITUNGRecyclingmaterialien oder Sekundarrohstoffe tallen - nicht n ur in derSchweiz - mit zunehmender Tendenz an. Durch die Verlagerung derBautatigkeit von Neubauten in den Umbau, den Unterhalt und die Sanierungvon Bauwerken sind di e zunehmenden Massentlüsse d er Sekundarbaustoffevorgegeben. De r Begritt Sekundarbaustoffe umtasstalle wiederverwendbaren Abtall- und Abbruchmaterialien. UnterPrimarmaterialien werden die Rohstotte dieser Baumaterialien - zurHauptsache mineralische Kiessande aber auch Bindemittel ete.- zusammengetasst.Obwohl es noch keine normierte Anwendung undWiederautbereitung von Recycling- oder Sekundarmaterialien gibt, istmit dem lnkratttreten der neuen TVA (Technische Verordnung überAbtalle, 1. Feb. 1991) die Forderung nach de r dringend notwendigenVereinheitlichung de r Terminologie dieser Materialien erfüllt. l m Sinnede r TVA Art. 12 handelt e s sich bei de n z ur Diskussion stehenden Materialienu m inerte Bauabtalle, welche der Verwertung zugetührt werden.Die Begriffe gemass TVA und gemass AGW des Kt. Zürich für samtlicheBauabtalle, welche tür das Recycling relevant sind, lauten:1. Aushub2. Bauschutt2.1 Ausbauasphalt2.2 Strassenautbruch2.3 Betonabbruch2.4 Mischabbruch3. Bausperrgut3.1 Mineralische Fraktion3.2 Abtallholz3.3 Brennbare Materialien3.4Metalle4. Sonderabfãlle4.1 Wiederkehrende Sonderabtalle4.2 Altlasten4.2.1 Stark kontaminiertes Erdmaterial4.2.2 Stark kontaminiertes BaumaterialIn diesem Beitrag beschranken wir uns aut den Bauschutt, d.h. autdie Bauschutttraktionen Ausbauasphalt, Strassenautbruch, Betonabbruchund Mischabbruch.Die ókologischen Aspekte des Recycling von Bauschutt werden andi ese r Stelle nu r marginal behandelt, obwohl diese eher gróssere Einschrankungenbei der Verwendung der Sekundarbaustoffe als diebautechnischen Aspekte verursachen. Es ist aber zu erwahnen, dassverschiedene neuere Arbeiten und Veróffentlichungen dem ókologischenAspekt beim Recycling von Bauschutt Rechnung tragen.(z. B. Schriftenreihe des AGW des Kantons Zürich). Auch die in Bearbeitungstehenden Normen tür die Baustellenentsorgung und dieWiederverwertung von Bauschutt betassen sich eingehend mit denumweltrelevanten Gegebenheiten dieser Baustoffe.Mehrere Untersuchungen zeigen, dass ein umweltgerechter Materialkreislautvoraussetzt, dass die Materialien gemass der oben angetührtenKlassierung getrennt werden.BESTEHENDE NORMEN UND RICHTLINIENFür die bautechnische Verwendung der verschiedenen autbereitetenRecyclingkomponenten existieren in der Schweiz zur Zeit keine gültigenNormen. Allerdings sind die beiden lngenieurvereine SIA undVSS mit entsprechenden Kommissionen daran, Baustellenentsorgungsnormenund Normen tür die Verwendung der Recyclingmaterialienim Strassen- und Pistenbau zu erstellen.Bis anhin werden die Materialuntersuchungen tür die Qualitatsprütungvon Sekundarmaterialien meistens nach den entsprechendenPrütvorschriften tür Primarmaterialien durchgeführt. Mehrere Untersuchungenzeigen jedoch, dass die Prütvorschritten, wie sie tür dienatürlichen Kiessande erarbeitet wurden, nicht ohne weiteres aut Sekundarmaterialienangewendet werden kónnen.Aut der umwelttechnischen Seite bestehen einige Gesetze, Verordnungenund Richtlinien, welche bei der Verwendung -au eh- dieser MaterialienAnwendung tinden. Z u erwahnen sind h i er vor al le m das Gewasserschutzgesetz,1971 , das Umweltschutzgesetz, 1983, und dieTechnische Verordnung über Abtalle, 1991 . Zusatzlich haben verschiedeneKanta ne, allen va ran de r Kanton Zürich, Richtlinien tür di eVerwendung von Sekundarbaustoffen herausgegeben oder in Bearbeitung.Es gibt auch lnteressenverbande von Sekundarmaterialautbereitern,welche zur Eigenüberwachung und Qualitatssicherung eigeneVorschlage von Kontrollsystemen und Richtlinien ausgearbeitethaben.BAUTECHNISCHE ANFORDERUNGENAN RECYCLINGMATERIALIENDie bautechnischen Antorderungen an Sekundarmaterialien unterscheidensich grundsatzlich nicht von den Antorderungen an Primarmaterialien.Die Antorderungen an ein Baumaterial sind immerobjektbezogen zu tormulieren.lm Falle des Einsatzes in Fundationsschichten von Strassenautbautenlassen sich diese Antorderungen in zwei Hauptpunkten zusammentassen.Das Baumaterial muss tragtahig und stabil wahrend derGebrauchsdauer des Bauwerkes sein.Unter Tragtahigkeit wird in diesem Zusammenhang genügend tragtahiggegenüber unzulassigen Detormationen und gegen Bruch verstanden.Die Tragtahigkeit muss stabil gegen klimatische Eintlüssewie Frost und Durchnassen sowie gegen al le vorauszusehenden mechanischenBeanspruchungen sein.Die Prütung und Kontrolle dieser Eigenschaften und Antorderungenwird im bestehenden Schweizerischen Normenwerk tür Kiessandenatürlicher Herkuntt geregelt und hat zu erfolgreichen Resultaten türdie Qualitat und Dauerhaftigkeit unserer Strassen getührt.Die Antorderungen an die Festigkeit der Einzelkórner unserer Kiessandesind in d er Regel für de n Einsatz in Fundationsschichten ohneweiteres erfüllt. (Nicht zu verwechseln mit de n Antorderungen an de nZertrümmerungsgrad der Materialien in den bituminósen Belagen).Untersuchungen lassen den Schluss zu, dass die Antorderungen andie Einzelkorntestigkeiten von Fundationsschichtmaterialien eherüberbewertet werden. Es konnte gezeigt werden, dass durch hoheVerdichtung, welche beachtliche Materialzertrümmerung zur Folgehatte, die Tragtahigkeit de r Schicht erheblich verbessert werden kon n­te.Die meisten Sekundarmaterialien unterscheiden sich in der Beschattenheitund Korntorm der Einzelkórner bzw. Einzelstücke von denPrimarmaterialien. Bei Recyclingmaterialien haben wir es ott mii Ein-29

zelstücken zu tun, welche ihrerseits aus verschiedenen Komponentenzusammengesetzt sind. Je nach Beschaffenheit und Festigkeitdes Verbundes dieser Komponenten wird das bodenmechanischeVerhalten von den Eigenschaften dieser Einzelstücke stark beeinflusst.So ist unter anderem festzustellen, dass die Abhãngigkeit zwischenVerdichtungswassergehalt, Verdichtungsenergie und erreichterDichte (Proctor) bei Sekundãrmaterialien gleicher Stückgrossenverteilungwie bei einem Kiessand mit entsprechender Korngrõssenverteilungrecht unterschiedlich ist.De r Einfluss de r Einzelkornfestigkeit bzw. d er Einzelstückfestigkeit aufdas Verhalten der eingebauten Fundationsschicht bezüglich Tragfãhigkeitund Stabilitãt ist Gegenstand von Forschungsarbeiten.BERÜCKSICHTIGUNG DER MATERIAL­EIGENSCHAFTEN BEl DER BEMESSUNGDie hãufigste Dimensionierungsmethode für Strassenaufbauten basiertauf dem semiempirischen AASHTO-Veriahren. Dieses Verfahren,welches auf sehr umfangreichen Grossversuchen und Materialforschungenbasiert, lieferte erstmals Losungen zur Problematik derBeurteilung von Tragfãhigkeiten gleichwertiger Oberbauten. Je nachCharakteristik des zu verwendenden Oberbaumateriales wird demMaterial ein Bemessungskoeffizient zugeschrieben, welcher direktproportional zur Schichtdicke den Stãrkenindex des Oberbaues bestimmt.Dieser Materialkoeffizient stellt somit di e Beziehung zwischender Schichtdicke und dem vorhandenen Stãrkenindex dar und ist einvergleichendes Mass für di e Fãhigkeit eines Materials, al s strukturellerT ei l des Strassenoberbaus zu wirken. Der objektbezogene geforderteStãrkenindex eines Strassenoberbaus wird mit den Basiswerten:Gebrauchsdauer, Verkehrslasten, Fundationsverhãltnisse undortliche Bedingungen bestimmt.Die AASHTO Versuchsresultate zeigen zum Beispiel, dass eine verdichteteFundationsschicht aus rundem Kiessand etwa vier mal wenigeran den Stãrkenindex beitrãgt als ein gut ausgeführter Asphaltbetonbei gleicher Schichtdicke. Allerdings sind di e ausnutzbaren Materialkoeffizientenan die Lage in der Schicht und weitere Bedingungenwie Verdichtungsgrad ete. gebunden. Die AASHTO-Untersuchungenund weitere Forschungsarbeiten zeigen aber auch, dass mitgezielten Modifikationen am Material, wie zum Beispiel hoheres Verdichtenade r Stabilisieren mit Bindemitteln, die Tragfãhigkeit und damitder Materialkoeffizient für die Bemessung stark beeinflusst werdenkan n.Zur Zeit wird an den beiden lnstituten IVT und IGT an de r ETH Zürichmit Feld- und Laboruntersuchungen eriorscht, welche Materialkoeffizientenden einzelnen Sekundãrmaterialklassen zugeordnet werdenkon nen. Neben der begrenzten Mõglichkeit von Grossversuchen bedeutetdie - noch - vorhandene lnhomogenitãt der Sekundãrmaterialienei ne gewisse Schwierigkeit bei m Eingrenzen der vorhandenenMaterialkoeffizienten.Erste Resultate zeigen, dass hochverdichteter, gebrochener und aufbereiteterBetonabbruch di e Tragfãhigkeit von Brechschotter erreichtund teilweise sogar übertrifft. Auch zementstabilisiertes Asphaltgranulatgibt Tragfãhigkeitswerte, welche in der selben Hohe liegen. Allerdingszeigen Eluierversuche, dass die Kombination von Zementund teerhaltigen Asphaltgranulaten õkologisch nicht unbedenklich ist.Durch die Erhohung des pH-Wertes infolge der Zementbeigabe wirddie Loslichkeit einiger Stoffe vergrõssert, was unerwünscht ist.In den in Bearbeitung stehenden SN Normen des VSS wird aufgrundder erwãhnten õkologischen Bedenken gegenüber dem Vermischenvon teerhaltigen Asphaltgranulaten mit Zement die Stabilisierung mitBitumenemulsion bevorzugt, wenn das zu verwendende AsphaltgranulatTeeranteile enthãlt.Bei m Stabilisieren mit Bitumenemulsion wird mit de m Bindemittel e inegewisse Menge Wasser in die Mischung gebracht. Dies kann beimVerdichten zu Problemen führen, weil nach dem Brechen der Emulsiondas Wasser frei wird, und der optimale Verdichtungswassergehaltnicht mehr eingehalten ist. Dieses Problem wird auf der Grossversuchsanlage«Rundlauf,. des IVT an der ETH-Zürich untersucht.E in vorlãufiges Hauptresultat de r aktuellen Forschungsarbeiten ist di eBestãtigung früherer Forschungsresultate an konventionellenStrassenbaumaterialien, dass eine sorgfãltige homogene und hoheVerdichtung d er Materialien se h r v i ei mehr an di e Tragfãhigkeit beitrãgtals zum Beispiel kleinere Abweichungen der Korngrossenverteilungoder hohe Anforderungen an die Einzelkornfestigkeit. Diese Erkenntnisist gerade für die Sekundãrmaterialien von grosser Bedeutung,weil diese Materialien erfahrungsgemãss schwieriger zu verdichtensind als Primãrmaterialien. Die Verdichtung von Oberbauschichtenaus Recyclingmaterial stellt hohe Ansprüche an Ausführungund Einbaukontrolle.AUSBLICKDie bereits vorhandenen und sich in Arbeit befindenden Forschungsarbeitenzeigen, dass die Anwendung der eingangs definiertenSekundãrbaustoffe i m Strassenbau sowohl aus okologischer wieauch aus bautechnischer Sicht weitgehend moglich ist. Neben derteilweise aufwendigeren Aufbereitungs- und Untersuchungstechnikals bei den Primãrmaterialien stellen umweltrelevante Aspekte zusãtzlicheAnforderungen an den Einsatz dieser Materialien.Die Baustellenentsorgungs- und di e Aufbereitungsindustrie hat in de nletzten Jahren sehr grosse Fortschritte in bezug auf Sortenreinheitund Qualitãtsvereinheitlichung der Recyclingmaterialien erzielt.Bemessungsrichtlinien für diese Materialien sind in Erarbeitung. Vordergründigmuss versucht werden, einfache und genügend selektiveUntersuchungsmethoden z u erarbeiten, mit welchen di e spezifischenEigenschaften der Recyclingmaterialien bestimmt und quantifiziertwerden konnen.Es ist zu hoffen, dass mit dem Erscheinen der «Recycling Normen»des SIA und VSS der Schweizer Baumaterialmarkt u m Recyclingmaterialklassenmit garantierten Eigenschaften erweitert wird und somitein weiterer Baustein in Richtung auf den optimierten Güterkreislaufvon Baustoffen gesetzt wird.LITERATUR, GESETZE UND NORMEN- Bundesgesetz über den Schutz der Gewãsser gegen Verunreinigung(Gewãsserschutzgesetz vom 8. Oktober 1971, SR 814.20)- Einführungsgesetz zum Gewãsserschutz und Verordnung (vom8. Dezember 1974)- Technische Verordnung über Abfãlle (vom 1. Februar 1991,SR 814.015) Verordnung zum Umweltschutzgesetz- Bundesgesetz über den Umweltschutz(Umweltschutzgesetz vom 7. Oktober 1983, SR 814.01)- Leitbild für die schweizerische Abfallwirtschaft(Schriftenreihe Umweltschutz Nr. 51, Juni 1986 vom Bundesamtfür Umweltschutz)- Auswaschversuch mit aufbereitetem Bauschutt (Bericht Nr. 2, Juli1990, vom Amt für Gewãsserschutz und Wasserbau des KantonsZürich)- Stoffflussanalyse ei n er Sortieranlage für Bausperrgut (Bericht N r. 1,J uni 1989, vom Amt für Gewãsserschutz und Wasserbau des KantonsZürich)- Richtlinien für di e umweltkonforme Anwendung von Sekundãrbaustoffenim Oberbau und in Planumsverstãrkungen von Strassen,Wegen und Plãtzen (va m 11. Januar 1993, Direktion d er offentlichenBauten des Kantons Zürich)-SIA Norm 430, Entsorgung von Bauabfãllen, (in Bearbeitung Entwurf1992)- VSS Norm 640 740, Recycling von Bauschutt, Allgemeines(in Bearbeitung Entwuri 1993)- VSS Norm 640 741 , Verwertung von Ausbauasphalt(in Bearbeitung Entwurf 1993)- VSS Norm 640 742, Verwertung von Strassenaufbruch(in Bearbeitung Entwuri 1993)- VSS Norm 640 743, Verwertung von Betonabbruch(in Bearbeitung Entwurf 1993)- VSS Norm 640 744, Verwertung von Mischabbruch(in Vorbereitung)- Merkblatt für die Verwendung von Asphaltgranulat(Ausgabe 1993, Forschungsgesellschaft für Strassen- und Verkehrswesen,Koln}30

- Richtlinie ARV-Gütesicherung für Sekundarbaustoffeals Kiesersatzmaterial(Ausgabe August 1992, ARV Kloten)- Aufbereitung von Ziegel- und Betonabbruch durch Zerkleinerungund Klassifizierung in einer Bauschuttaufbereitungsanlage - NasseTrennung des Holzes aus dem Bauschutt- (1986, Bundesministeriumfür Forschung und Technologie, Fachbereich Bauwesen d er Universitat-GesamthochschuleEssen)Adresse des Verfassers: Dr. Markus Caprezlnstitut für GeotechnikETH-HiinggerbergCH-8093 Zürich31

...MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft fü r Boden- und FelsmechanikPUBL ICATION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991, Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Verwertung von Bauschuttfraktionen im AsphaltstrassenbauMathias Blumer,Prasident der Schweizerischen Mischgutindustrie SMI, RothenburgEINLEITUNGAls Bauschutt werden Abbruchmaterialien von Baustellen bezeichnet,die nach der Technischen Verordnung über Abfalle (TVA) ohneweitere Behandlung auf lnertstoffdeponien abgelagert werden dürfenoder zu Sekundarrohstoffen aufbereitet und recycliert werden konnen.Nach Art und Herkunft des Bauschuttes werden die folgenden Materialgruppenunterschieden:- Ausbauasphalt (Belagsaufbruch und Frasgut)- Strassenaufbruch (Kiessand oder hydraulisch stabilisierte Schichtenmit geringen Mengen an anorganischem Erdmaterial, Pflasterungen,Abschlüsse, Beton)- Betonabbruch- Mischabbruch (Konglomerat mineralischer Fraktionen von Massivbauteilenwie Beton, Backstein-, Kalksandstein- und Natursteinmauerwerk).Es besteht ein allgemeines lnteresse daran, die anfallenden Abbruchmaterialieneiner Verwertung zuzuführen. Mit einem umfassendenRecycling lassen sich erhebliche Einsparungen an mineralischenBaustoffen erzielen, und es muss weniger Deponieraum beanspruchtwerden. Di e Fachverbande VSS und SIA sind si eh d er Bedeutung de rVerwertung von Bauabfallen bewusst, und haben eine gemeinsameArbeitsgruppe eingesetzt, welche Richtlinien für di e Aufbereitung vonBauschutt zu Sekundarrohstoffen und deren Wiederverwendung imStrassenbau erarbeitet. Umweltrelevante und bautechnische, von dervorgesehenen Verwendung abhangige Anforderungen an die Sekundarbaustoffeund die damit hergestellten Schichten zu definieren,ist Ziel dieser Normen über Bauschuttrecycling. Es soi l damit die Akzeptanzder rückgewonnenen Mineralstoffe verbessert und derenWiederverwendung im Strassenbau gefiirdert werden.l m folgenden wird auf di e Verwertung der Bauschuttfraktionen für di eHerstellung von Heissmischgut eingetreten (Tabelle l) Die Verwen-Tabe/le 1: Übersicht über di e Verwertung de r Bauschuttfraktionen a/s Zuschlagstofffür di e Herstellung von AsphaltmischgutMaterialgruppen Ausbauasphalt Stra&senaufbruch Betonabbruch MischabbruchEingangskontrolle Visuelle Prüfun be- Visuelle Prüfung Visuelle Prüfung V!Suelle PrüfunJl bezüglichFremds offen bezüglich Frema- bezüglích Frema- züglich Fremd offenlnformation überstoffen und Anteil stoffenHumus Vorsortierung;Bindemrttel lnformation über Ausscheiden unzuundZusãtze Zusãtze lãssiger FremdstoffeAulbereituW zu Zerkleinern auf Brechen auf Bfechen aut GrobsortierungSekundar- ohstoffen Komiissen 0/16 Kowrasen 0122 bis Kom r6ssen 0/22bis O 2 0/1 je nach bis 8?1 00 je nach Brechen autVerwendung Verwendung Kowrassen 0/45Evtl. Überkom ab-bis 1 00 ;e nachsieben Evtl. Überkom ab-Evtl. Fraktionierung VerwendungsiebenAusscheiden Be- Evtl. FraktionierungwetvungSekundãrrohstoffe Asphaltgranulat Recyclin1f Betongranulat Mischabbruch-KiessanGranulat411......o"'.s::o......llll-aAsphaltbeton-DeckschichtGranulometrie (max.Korngriisse 16 mm),Bindernittelehaltund -ViskOSI atHomogenitãtGranulat aus Spezialbelãgen:NachwesRecyclingfãhigkeithaltbeton- Granulometrie (max. Grarulometríe (max.0::: Tragschicht Komgrósse 22 mm), Korngrõsse 32 mm):::1""Bindemittelehalt411 und -viskosr ãt Petrraphie.,Druc estigkeit0:::G)C10::::::1...411"...HomogenitãtGranulat aus Spezialbetãgen:NachWeisRecyclingfãhigkeito...halt-Granulometrie (max. Granulometrie (max. Granulometrie (max. Granulometrie (max.0:::< Fundations- Komgrósse 32 mm), Komgrõsse 45 mm) Korngrósse 45 mm) Korngrósse 45 mm)schichtBindemrtteehaltund -viskosr ãtHomogenitãtl33

dung der Sekundarrohstoffe als Zuschlagstoffe für hydraulisch oderbitumini:is stabilisierte Schichten und als Kiessandersatz für Fundationsschichtenist nicht Gegenstand meiner Ausführungen.Um die aus Bauschutt rückgewonnenen Sekundarrohstoffe i m Strassenbauerfolgreich einsetzen zu ki:innen, müssen die nachstehendenVoraussetzungen erfüllt sein:1. Die Verwertung des Sekundarrohstoffes muss umweltvertraglichsein, das heisst, es dürfen weder bei der Zwischenlagerung und derAufbereitung noch aus d er mit d em Alternativbaustoff hergestelltenSchicht Schadstoffe in unzulassiger Konzentration emittiert odereluiert werden.2. Der Sekundarrohstoff muss die für den jeweiligen Verwendungszweckgeltenden Qualitatsanforderungen uneingeschrankt erfüllen.3. Es muss ein Mark! vorhanden sein, der einen wirtschaftlichen Einsatzdes alternativen Baustoffes gestattet.WIEDERAUFBEREITUNG VON AUSBAUASPHALTUnter Ausbauasphalt verstehen wir bitumini:ises Belagsmaterial, dasbei Reparatur-, Unterhalts- und Erneuerungsmassnahmen in Formvon Belagsaufbruch oder Kaltfrasgut anfallt (Abbildung 2). Die derzeitfeststellbare Verlagerung d er strassenbaulichen Aktivitaten vom Neubauzum Ausbau und z ur lnstandsetzung bestehender Strassen bringtmit sich, dass künftig weit gri:issere Mengen an Ausbauasphalt anfallenwerden, deren umweltvertragliche Entsorgung in geordnetenDeponien - ade r besser - dere n Wiederverwendung z u ei n er wichtigenAufgabe wird. Di e Menge des anfallenden Ausbauasphaltes wirdfürdas Jahr 1991 auf etwa 1,5 Mio. Ta n nen geschatzt, und m an nimmtan , bis zum Jahr 2000 werde diese Menge auf etwa 2,0 Mio. Tonnenp.a. ansteigen.Grundsatzlich sollen rückgewonnene Baustoffe im gleichen Anwendungsbereichwiederverwendet werden. Für di e Verwertung von Ausbauasphaltheisst das: Asphaltgranulat ist als Zuschlagstoff für dieHerstellung von Asphaltmischgut zu verwenden, und nu r wo ei ne Wiederaufbereitungnicht mi:iglich ist, als Kiessandersatz in Fundationsschichteneinzusetzen. Nu r bei einer Heissaufbereitung wird das Bindemittelreaktiviert, bei allen andern Anwendungen werden die Asphaltgranulatezu blossen Mineralstoffen abgestuft.In der Regel wird man bei Belagserneuerungen anfallendes Frasgutfür die Herstellung von Mischgut für hochwertige AsphaltbetondeckschichtenAB und -tragschichten HMT verwenden und aus Belagsaufbruchaufbereitetes Mischgut für Tragschichten HMT und AsphaltfundationsschichtenHMF einsetzen. Das setzt voraus, dass manbei gri:isseren lnstandsetzungsmassnahmen die Belage schichtenweiseabfrast und selbst bei kleineren Arbeiten eine Aufteilung derAbbruchmaterialien in mi:iglichst sortenreine Fraktionen anstrebt. VonBedeutung ist die Eingangskontrolle mii der visuellen Prüfung des angeliefertenAusbauasphaltes und die getrennte Zwischenlagerunggri:isserer Frasgutmengen (Abbildung 2).lm Juli 1982 ist die Schweizerische Mischgutindustrie (SMI) mit derDurchführung eines Forschungsauftrages über die Wiederaufbereitungvon Belagsmaterial beauftragt worden. Der Schlussbericht [1 ]enthalt, nebst den Ergebnissen der belagstechnologischen Untersuchungen,Richtlinien für die Lagerung und Aufbereitung des aufgebrochenenoder gefrasten Belagsmaterials und die Herstellung desRecyclingmischgutes.Diese Forschungsarbeiten haben sich darauf beschrankt, die Einhaltungder in der Belagsnorm enthaltenen Anforderungen zu überprüfenund die Resultate mit denen des analogen Normalmischgutes zuvergleichen. Naturgemass vermi:igen die Ergebnisse dieser Untersuchungenallein nicht eine schlüssige Aussage über das Langzeitverhaltender mii Recyclingmaterial hergestellten Belage zu vermitteln.Mit einem zweiten Forschungsauftrag zum Thema «Asphaltbeton­Deckschichten mii Zugabe von Frasgut», welcher de r SMI 1988 übertragenworden ist [2], sind weitere Untersuchungen über das Ermüdungs-und Kalteverhalten von Recyclingmischgut durchgeführt worden.lnsbesondere war die Frage zu beantworten, ob es sich verantwortenlasst, auch Asphaltbeton-Deckschichten mii Recyclingmischgutherzustellen.Diese Forschungsarbeiten zum Thema Wiederaufbereitung von Ausbauasphalthaben erkennen lassen, dass Recyclingmischgut in asphalttechnologischerHinsicht dem analogen Normalmischgut entspricht,und in de r Lage ist, die Anforderungen de r einschlagigen Normenin allen Te ilen z u erfüllen. Di e ne ue Norm SN 640 431 a «Asphaltbetonbelag»(Vereinigung Schweizerischer StrassenfachleuteVSS, Zürich, 1988) gilt denn auch für Belage, die aus Recyclingmischguthergestellt sind, und macht hinsichtlich der Empfehlungen,Vorschriften und Anforderungen keinen Unterschied zwischen Mischgutaus ne uen Mineralstoffen und Mischgut, de m Asphaltgranulat beigemischtworden ist.Die Wiederverwendung von Asphaltbetonbelagen, für deren HerstellungBitumen oder Teerbitumen verwendet wurde, ist sowohl in asphalttechnologischerals auch in i:ikologischer Hinsicht unbedenklich- vorausgesetzt, es wird ei ne Anlage eingesetzt, deren Brenner undEntstaubungseinrichtungen dem neuesten Stand entsprechen. Hingegenist die Wiederverwendung stark teerhaltiger Belage ausgeschlossen,undbei kunststoffmodifizierten Belagen ist zu prüfen, obnicht Schadstoffe in unzulassiger Konzentration emittiert werden, dieeine Heissaufbereitung verunmi:iglichen.Die Verfahrenstechnik des Recycling in plant hat einen beachtlichenStand erreicht. Bei einer Kaltzugabe der Asphaltgranulate in denHeisselevator (Abb. 3, BERAG 2) wird eine Erhitzung des Altmaterialsdadurch erzielt, dass das Neumaterial in der Trockentrommel aufeine hi:ihere Temperatur gebracht wird und eine Warmeübertragungvom Mineralstoffgemisch auf den Altasphalt stattfindet. Bei diesemVerfahren ist der Anteil des Altmaterials am Recyclingmischgut auf20 - 30 % beschrankt. Ei n wesentlicher Fortschritt ergab sich aus derMi:iglichkeit, das Asphaltgranulat in einer Paralleltrommel zu erhitzenund dan k de r Warmzugabe e ine gri:issere Altmaterialmenge i m Recy-BelagsaufbruchKaltfriiseno ... nnteDepon"" §;i-Belag ufbruch FriirutAnnahme und Wãgens RecyclingmaterialsAbb. 2: Gewinnung des Ausbauasphalts durch Belagsaufbruch oder Kaltfrasen.In der Eingangskontrolle ist das Material visue/1 zu prüfen und denentsprechenden Zwischenlagern zuzuweisen.34

Recycfingmateriai-Aufbereitungsanlagezum Brechen des Recyclingmaterials..,_ ..., ..,..._aufbruch oder FrlJsgut lo n fBERAG 2Zugabe des Alfmaterialsin den HeisselevatorBrechgut1Lag.:lgedeckt FrtlsgutDosierungBrechgutBERAG lZugabe des Altmaterlalain WlegegeflJaaHelaamaterialsilosTrocknenNeueMineralstoffeAnlleferungAbb. 3: Materialfluss-Schema eines Belagslieferwerkes mit zwei Mischanlagen. BE RAG 1 mit Paralleltrommel und Warmzugabe des Asphaltgranulates in das Wiegegefass;BE RAG 2 mit Kaltwasserzugabe des Altmaterials in den Heisselevatorclingmischgut unterzubringen. Abbildung 3 (BERAG l) zeigt das Materialfluss-Schemaei n er ehargenmischanlage mit Paralleltrommel fürdas Trocknen und Vorwarmen des Altmaterials. Das auf 130° e bis140° e erhitzte Asphaltgranulat wird de m Wiegegefass zugeführt unddort als zusatzliche Komponente verwogen. Da bei einer Aufbereitungvon Recyclingmischgut mittels Paralleltrommel die neuen Mineralstoffeüber die Si ebe gefahren und di e in d en Heissmineralsilos gelagertenKomponenten verwendet werden ki:innen, eignet sich dasSystem gut zur Nachrüstung bestehender Belagslieferwerke.Wieviel Altmaterial d em Recyclingmischgut zugegeben werden kan n,hangt u.a. von den Eigenschaften und der Homogenitat des Asphaltgranulatesab. Richtwerte für di e nach heutigem Wissensstand zulassigenAltmaterialanteile finden sich in Tabelle 4. Die angegebenenoberen Werte von 40 % für AB-Deckschichten bzw. von 60 % für Tragschichtengelten bei Verwendung von Asphaltgranulaten, die durchFrasen einzelner, definierter Deckschichten rückgewonnen und labormassigüberprüft worden sind. Unabdingbare Voraussetzung, umein normkonformes Recyclingmischgut herzustellen, sind Untersu-Abb. 4: Richtwerte für den Altmaterialantei/ am RecyclingmischgutMischgutsorten Anteil Altmaterial bei. ..Kaltzugabe WarmzugabeAspahltbetondeckschichten AB 10 ... 15 % 20 ... 30 %Aspahltbetondeckschichten H MT 15 ... 25 % 40 ... 60 %Aspahltbetondeckschichten HMF 20 ... 30 % 50 ... 80 %chungen zur kontinuierlichen Überwachung der Qualitat und Gleichmassigkeitder Asphaltgranulate und des Mischgutes.VERWENDUNG VON STRASSENAUFBRUCHF ÜR DIE HERSTELLUNG VON HMF-MISCHGUTBei teilweiser oder vollstandiger Oberbauerneuerung werden in derRegel vorerst die bitumini:isen Belage ausgebaut und zum nachstenAsphaltmischwerk geführt; in einem zweiten Schritt erfolgt dann dasAufbrechen des verbleibenden Strassenki:irpers. Der Strassenaufbruchbesteht in diesem Fali vorwiegend aus kiesigem Material, allenfallsvermischt mit Betonbrocken, Belagsabschlüssen und geringenMengen an anorganischem Erdmaterial. Der Strassenaufbruchwird gewi:ihnlich in stationaren oder mobilen Brechanlagen zu einemRecyclingkiessand aufbereitet, dessen Gri:isstkorn je nach Verwendungszweckzwischen 22 m m und 63 m m betragt.Al s Zuschlagstoff für hochwertiges HMT-Mischgut ist Recycling-Kiessandkaum geeignet, hingegen ki:innen die aus Strassenaufbruchrückgewonnenen Sekundarbaustoffe problemlos für die Herstellungvon HMF-Mischgut verwendet werden. An die Granulometrie sindkeine besonderen Anforderungen zu stellen, da die ursprünglicheKorngri:issenverteilung des Ausgangsmaterials durch Entstaubung,Absieben des Überkorns und Zugabe von Erganzungsmaterial verandertwerden kann. In i:ikonomischer und i:ikologischer Hinsicht besondersinteressant sind Asphaltfundationsschichten für die Asphaltgranulatund Recycling-Kiessand, also ausschliesslich rückgewonneneZuschlagstoffe, eingesetzt werden.35

ZUR VERWENDUNG VON BETONABBRUCHALS ZUSCHLAGSTOFF FÜR ASPHALTMISCHGUTIn vermehrtem Mass ist bei Erhaltungs- und Erneuerungsmassnahmenanfallender Betonabbruch zu einem Sekundarrohstoff aufzubereitenund im Strassenoberbau einzusetzen. Da die Anlieferung desBetons haufig in grossen Schollen erfolgt, wird vielfach ein zweistufigerBrechvorgang gewahlt; mit einem nach dem ersten Brecher installiertenÜberbandmagnet wird die Bewehrung ausgeschieden. Jenach Verwendungszweck wird das Material in einer Komponente ausgetragenoder in mehrere Fraktionen ausgesiebt.Über die Verwendung von Betongranulaten 0/63 bzw. 0/ 100 mm alsKiessandersatz liegen mehrjahrige Erfahrungen vor, hingegen ist überdie Eignung der aus Betonabbruch rückgewonnenen Sekundarbaustoffezur Herstellung von Heissmischgut für HMT und HMF wenig bekann!. Dies zu untersuchen, ist Gegenstand derzeit laufender Forschungsarbeiten.Petrographische Untersuchungen haben erkennenlassen, dass bezüglich der Festigkeit derartiger Sekundarrohstoffekeine Bedenken anzubringen sind. Hingegen ist zu beachten, dassBetongranulate im Vergleich zu den meisten Natursteinen hõherePorositat und kapillare Saugfahigkeit aufweisen, was eine grõssereBindemitteldosierung bedingt, die Frostbestandigkeit in Frage stellenund zu einer Versprõdung des Bindemittel führen kann.Abbildung 5 zeigt di e Ergebnisse de r Kontrolle eines Mischgutes HMT22 mit Verwendung eines aus 79 % Betongranulat 0/22, 14 %Rundsand und 7% Filler bestehenden Mineralstoffgemisches, das i mAnschluss Oberriet d er N 13 i m Kanton SI. Gallen eingebaut wordenist. Mii einer Dosierung von 5,7 Masse-% B 80/100 liegt der Bindemittelgehaltetwa 1,2 Masse-% hõher als bei analogem Mischgut ausnatürlichen Mineralstoffen.Diese Vorversuche haben gezeigt, dass ein grosser Anteil Betongranulateine unwirtschaftlich hohe Bindemitteldosierung bedingt. Erfolgversprechenderfür di e Verwendung von Betongranulaten zur Herstellungvon Asphaltmischgut sind Kombinationen mii Asphaltgranulaten,aus denen Bindemittel rückgewonnen werden kann. lm Rahmender vom EVED mitfinanzierten Forschungsarbeiten 18/91 werdendeshalb die in Tabelle 6 aufgeführten 5 Mischgutvarianten untersucht,welche auf de m Abschnitt Au-Oberriet d er N 13 eingebaut wordensind. Die Resultate dieser Forschungsarbeiten sollen in die Normen«Recycling von Bauschutt» einfliessen, die derzeit von einer ArbeitsgruppeVSS/SIA bearbeitet werden.Variante 2 Rheinkies Betongranulat AsphaltgranulatVariante O 100%Variante 1 50 % 50 %Variante 2 100%Variante 3 50 % 50 %Variante 4 50 % 50 %Abb. 6: Mischgutvarianten Forschungsarbeiten 1819 1 (Versuchsstrecke N 13Au - Oberriet SG)MISCHABBRUCH ALS ZUSCHLAGSTOFFFÜR ASPHALTFUNDATIONSSCHICHTENAl s Mischabbruch wird e in Konglomerat mineralischer Fraktionen vonMassivbauteilen wie Beton, Backstein-, Kalksandstein- und Natursteinmauerwerkbezeichnet. Durch geeignete Abbruchverfahren und-techniken muss dafür gesorgt werden, dass dieser Mischabbruchtatsachlich nur mineralische Fraktionen enthalt und frei von Fremdstoffenist. Da i m angelieferten Abbruchmaterial trotz sorgfaltiger Sortierungauf de r Baustelle noch bautechnisch unerwünschte Stoffe vorhandensein kõnnen, kommt der Eingangskontrolle mii visueller Prüfungund dem Ausscheiden unzulassiger Fremdstoffe besondere Bedeutungzu.Durch Brechen und Si ebe n werden entweder Korngemische 0/32 m m,0145 mm oder 0/63 mm hergestellt, oder man trennt das Material inEinzelfraktionen. Die Fraktionierung ist insofern vorteilhaft, als sichaus den getrennt gelagerten Komponenten gezielt Gemische mit relativhomogener Korngrõssenverteilung herstellen lassen.Naturgemass ist die Verwertung der Mischabbruchgranulate als Zuschlagstofffür Heissmischgut problematischer als die der Betongranulate,und sie kommt für Asphaltbetonbelage, die hohen Anforderungenz u genügen haben, wohl kaum in Frage. O b e ine Verwendungvon gebrochenem und allenfalls fraktioniertem Mischabbruch für dieHerstellung von HMF-Mischgut móglich ist, wird zurzeit geprüft. ErsteVersuche, die von der CCU Recycling AG Bonaduz mii einem Gemischvon 80 % Mischabbruchgranulat und 20 % Asphaltgranulatdurchgeführt worden sind, scheinen erfolgversprechend zu sein: Zusammensetzungund Eigenschaften des Mischgutes erfüllen die Anforderungender HMF-Norm, und der Hohlraumgehalt der eingebautenSchichten ist ebenfalls normkonform. De r Bindemittelgehalt mussteallerdings aufgrund der Eignungsprüfung auf den für ein HMF­Mischgut ungewõhnlich hohen Wert von 5,0 Masse-% angehobenwerden..;,"'"'"':Ee1009080"i? 50l1..e:j 40.!!!

Abb. 7: Beispiel einer teilweisenOberbauerneuerung mit einemAufbau von 14 emAsphaltfundationssehieht und 11 emAsphaltbetonbelag a/s Variante zurvorgesehenen Neukonstruktion von70 em GesamtdiekeAusserhalbbestehende StrasseBereieh bestehende StrasseGehweg30 em Kiessand 11'---ME 300 kg/cm•4 em AB 11 N7 em HMT 22 N14 em HMF 32Bestehende Fundationssch ichtERSATZ VON KIESSANDDURCH ASPHALTFUNDAT IONSSCHICHTENNieht zuletzt dank der praxisnahen Hinweise auf die verfahrensteehnisehenund belagsteehnologisehen Fragen des Reeycling i m Sehlussberiehtzum Forsehungsauftrag 11/82 [1] haben sieh zahlreieheMisehgutwerke entsehlossen, i h re bestehenden Anlagen für die Wiederaufbereitungvon Ausbauasphalt umzurüsten, und einzelnenortssind aueh neue Anlagen installiert worden. Von den rund 90 grósserenstationaren Produktionsanlagen, die in der Sehweiz den Bedarfan bituminósem Misehgut abdeeken, sind heute gegen 50 in der Lage,ReeyelingMisehgut herzustellen, davon sind etwa 15 mit Paralleltrommelnausgerüstet.Dan k dieser bemerkenswerten Entwieklung des «Reeycling in plant»,die weit raseher erfolgt ist, als man angenommen hat, und weil dieWerke über di e ganze Sehweiz verteilt sind, ware es theoretiseh heutesehon móglieh, 60 bis 70 % des anfallenden Ausbauasphaltes durehWiederaufbereitung z u verwerten. Vorlaufig fehlt allerdings der Markt,auf dem die entspreehenden Mengen Reeyeling-Misehgut abgesetztwerden kónnten - tatsaehlieh werden derzeit jahrlieh rund 300 000 tAusbauasphalt wiederaufbereitet, w as etwa 20 % d er anfallendenMenge entsprieht.Die heutige Situation ist dadureh gekennzeiehnet, dass sieh insbesonderei m Einzugsgebiet von Ballungsraumen di e Aufbruehmaterialienzu Bergen türmen, die abzubauen beim derzeitigen Absatzmarktnieht gelingen kan n. E ine Lósung, u m e in Gleiehgewieht zwisehen anfallenderund für die Herstellung des Reeycling-Misehgutes benótigterAusbauasphaltmenge zu erzielen, besteht in der vermehrten Anwendungvon Asphaltfundationssehiehten, für die bei Warmzugabeproblemlos 60 bis 80 % Asphaltgranulat zugesetzt und weitere ausAbbruehmaterialien rüekgewonnene Sekundarbaustoffe wie Reeyeling-Kiessand,Beton- und Misehabbruehgranulat verwertet werdenkónnen.Wie versehiedene in der Brosehüre «Strassenbau und Strassenerhaltungmit Asphaltmisehgut» [3] aufgeführte Beispiele der Anwendungvon HMF-Misehgut aufzeigen, eignen sieh Asphaltfundationssehiehtensowohl für Neubauvorhaben al s aueh für Massnahmen zumAusbau un d z ur Verstarkung bestehender Strassen. lnsbesondere beiteilweiser Oberbauerneuerung stellen sie eine teehniseh und wirtsehaftliehinteressante Alternative zu konventionellen Lósungen dar,da sie das Tragfahigkeitsmanko der verbleibenden Fundationssehiehtenzu kompensieren und lnhomogenitaten der Unterlage auszugleiehenvermógen.Die teilweise Oberbauerneuerung, bei der nu r die obersten Sehiehtenabgetragen und ersetzt werden, ist aueh aus ókologisehen Gründeneiner Neukonstruktion vorzuziehen. Bauabfalle werden damitzwar nieht vermieden, i m Vergleieh z ur vollstandigen Erneuerung desStrassenkórpers jedoeh erheblieh reduziert: es muss weniger Materialabgetragen und weggeführt werden. Zudem gestattet die Lósungmit der Verwendung einer Asphaltfundationssehieht anstelle einerKiessandfundationssehieht erhebliehe Mengen an Mineralstoffen einzusparenund mehr Ausbauasphalt wieder zu verwerten.Ein Beispiel: Bei m Ausbau einer Staatsstrasse im Kanton Bern ist anstelleder ursprünglieh vorgesehenen Ausführung mit einem Aushubvon 70 em und einer Neukonstruktion von 60 em Kiessand + 13 emBelag die in Abb. 7 dargestellte Variante mit einer auf 25 em besehranktenteilweisen Oberbauerneuerung gewahlt worden. Damitkonnte, bei einer Ausbaulange von knapp 700 m, die Bausehuttmengeum rund 3000 m' reduziert werden; es wurden 3500 m' wenigerKiessand benótigt, und für die Herstellung der HMF konnten 1300 tAusbauasphalt einer Wiederverwendung zugeführt werden.AUSBLICKDie Wiederverwertung von Ausbauasphalt i m Strassenbau hat in denletzten Jahren bemerkenswerte Fortsehritte gemaeht die Misehgutindustrieist in d er Lage, von Reparatur- und Erhaltungsmassnahmenstammendes Belagsaufbruehmaterial und Frasgut zu einem Heissmisehgutaufzubereiten, das konventionellem Asphaltmisehgutgleiehwertig ist. Umweltvertragliehkeit und teehnisehe Verwendbarkeitdieses Reeyclingmisehgutes sind gewahrleistet.Die Voraussetzungen, Ausbauasphalt und andere Ausbruehmaterialienei ne r umfassenden Wiederverwendung zuzuführen, sind an siehgegeben; nieht voll ausgesehópft sind indessen die zusatzliehen Einsatzmógliehkeitenfür das Reeyelingmisehgut. Nebst de r Verwendungvon Reeyelingmisehgut für Deeksehiehten bietet vor al l em d er Ersatzvon Kiessandfundationen dureh Asphaltfundationssehiehten zusatzlieheMógliehkeiten für den Wiedereinsatz von rüekgewonnenem Ausbauasphaltund anderen Abbruehmaterialien.Prognose Mischgutproduktion2000AB 1 500 000 t•HMT3 700 000 tAnteil Anteil Asphaltgranulat bei Bedarf anRecyclingmischgut Kaltzugabe Warmzugabe Mittel Asphaltgranulat50 % 750 000 t 15 % 25 % 20 % 150 000 t67 % 2 450 000 t 20 % 40 % 30 % 750 000 tAbb. 8: Prognose Misehgutproduktionund Bedarf an Asphaltgranulat imJahr 2000To taiHMF1 000 000 t6 200 000 t80 % 800 000 t 30 % 70 % 50 400 000 t65 % = q 000 000 t 32 .5 % 1 300 000 t37

Nachdem zahlreiche Bauherren bei der Massnahmenoptimierungausser bkonomischen vermehrt bkologische Kriterien einbeziehen,zeichnet sich vielerorts eine deutliche Tendenz ab, aut Kiessandtundationsschichtenvollstandig oder teilweise z u verzichten und aut Asphaltfundationsschichtenumzusteigen. Die Annahme, der Bedarf anHMF-Mischgut werde bis zum Jahr 2000 von derzeit 200 000 To nnenaut 1 Mio. Tonnen p.a. ansteigen, scheint demnach absolut realistisch.Mit dieser Annahme und unter der Voraussetzung, der Verbrauch anTragschicht- und Deckschichtmischgut werde stagnieren, ergebensich die in Tabelle 8 angegebenen Zahlen der Mischgutproduktion i mJahr 2000.De m prognostizierten Mischgutbedart von 6 200 000 Tonnen i m Jahr2000 entspricht ei n Bedarf an Asphaltgranulat von 1 300 000 Tonnen,wenn man annimmt, der Anteil des Recyclingmischgutes an der gesamtenMischgutproduktion betrage durchschnittlich 65 %. Von derzu 2 Mio. Tonnen geschatzten Menge Ausbauasphalt konnten alsorund zwei Drittel durch Wiederautbereitung in Asphaltmischanlagenverwertet werden. Nicht minder bedeutend ist die Einsparung an Mineralstoffen,di e sich aus d er Wiederverwendung des Ausbauasphaltesund d er vermehrten Anwendung von Asphalttundationsschichtenergibt: nach einer groben Schatzung lassen sich dank dieser Massnahmenetwa 2,5 Mio. m' Kiessande einsparen; dies sind rund 35Prozent des derzeitigen jahrlichen Wandkiesverbrauches.Adresse des Autors: Mathias BlumerSchlossweg 103626 Hünibach l ThunLITERATUR[1 ] Wiederautbereitung von Belagsmaterial, Schlussbericht Forschungsarbeit11/82, i m Auttrag des E DI, Forschungsstelle SchweizerischeMischgutindustrie SMI,Rothenburg, 1985.[2] Asphaltbeton-Deckschichten mit Frasgut, Forschungsauttrag8/88, im Auttrag des EDEV, Forschungsstelle SchweizerischeMischgutindustrie SMI, Rothenburg, 1991.[3] M. Blumer: Strassenbau und Strassenerhaltung mit Asphaltmischgut,Schweizerische Mischgutindustrie SMI, Rothenburg, 1989.38

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICAT ION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Eignungsprüfung von Kieswaschschlãmmen für die Verwendung als BasisbarriereH. Zeindler l H. Ris, Zollikofen1. PROBLEMSTELLUNGJedes Kieswerk produziert als Abfall der Nass-Siebung verschmutztesWasser. Da dieses nur in geklãrtem Zustand in ein natürlichesOberflãchen-Gewãsser eingeleitet werden dari, stellte sich das Problemder Klãrung des Wassers schon seit Jahrzehnten.Es konnte bis vor kurzem meist gelbst werden, indem das Waschwasserdurch Schlamm-Absetzbecken geleitet wurde, wo der abgelagerteSchlamm dann auch gleich definitiv deponiert blieb.In den letzten Jahren wurde nun jedoch auch der verfügbare Deponieraumimmer knapper - und damit kostbar. Der Grundsatz: Nichtsdeponieren, was in irgend einer Form wiederverwendbar ist, gilt auchfür den Kieswaschschlamm.Die Knappheit des Deponieraumes führte vorerst dazu, dass demSchlamm im Werk ein wesentlicher Teil der Wassers entzogen werdenmusste, u m ihn transportierbar und schüttbar zu machen. Es mussEnergie und auch Chemie dafür aufgewendet werden.Für de n so noch «Veredelten" Schlamm ist ei ne simple Deponierungnatürlich noch weniger sinnvoll als für unbehandelt abgesetztenSchlamm.Es wurden deshalb Mbglichkeiten gesucht, u m den teilweise entwãssertenKieswaschschlamm nutzbringend verwenden zu kbnnen.E ine solche Mbglichkeit wurde schon seit lãngerer Zeit i m Einsatz desSchlammes als Barriere unter Deponien gesehen. Die seit diesemJahr geltende revidierte TVA (Technische Verordnung über Abfãlle)enthãlt denn auch prãzise Kriterien für die Zulassung mineralischerBarrieren.TVA Anhang 2, Zitfer 22 Abdichtung, Absatz 3a:- Mindestdicke 80 em- Durchlãssigkeit k 1 Y2 10·9 m/s- in mindestens 3 Schichten eingebaut, wobei jede Schicht einzelnverdichtet und vor dem Austrocknen geschützt werden muss.Für jedes als Barriere vorgesehene mineralische Material muss alsoim Labor die Durchlãssigkeit ermittelt werden.Entspricht die im Labor bestimmte Durchlãssigkeit den Anforderungender TVA, so ist nun sicherzustellen, dass dieser Wert auch autder Baustelle erreicht wird - und erhalten bleibt.Für die AVAG (Abfallverwertungs AG) in Jaberg stellte sich diesesProblem g an z konkret bei m weiteren Ausbau de r Reaktordeponie Türliacker.Sie erteilte der GEOTEST AG daher 1990 den Auftrag-di e Eignung von Kieswaschschlãmmen verschiedener Herkunftdurch Laborversuche zu überprüfen- mit demjenigen Material, das für d en tatsãchlichen Einsatz in Fragekommt, in ei ne m Grossversuch di e praktische Realisierbarkeit nachzuweisen.Dieser Versuch sollte unter der Aufsicht des kant. Gewãsserschutzamtesdurchgeführt werden.All diese Versuche wurden vor dem Erscheinen der Technical Recommendations«GLC» geplant. Si e sollten stark praxisbezogen sein.Es wurde ein grosser Teil, aber nicht ganz alle der in diesen Empfehlungenangegebenen Untersuchungen ausgelührt.(GLC = Geotechnics oi Landlills and Contaminated Land; Edited bythe German Geotechnical Society for the lnternational Society oi Soi lMechanics and Foundation Engineering; Ernst und Sohn 1991 )2. METHODIK DER LABORUNTERSUCHUNGENDer Durchlãssigkeitskoetfizient (nach Darcy) wird je nach den Genauigkeitsanforderungenmit Hilfe unterschiedlicher Laborversucheermittelt:- Rechnerische Abschãtzung aufgrund der Kornverteilungskurve(z. B. nach Hazen)- Durchflussmessungen im Proctortopf (starre Wand)DruckluftDruckluftZelldruck Backpressure Einlaufdruck,3.4111r--- Wassersplegel:

...... 1.0Es,-,EHindelbank WimmisHeimberg1.0E-091.0E-1 01.0E-1 1• Durchstrõmung inTriaxzelle mJIIII Durchstrõmung imOedometer Konsolidation im OedometerAbb. 2: Vergleich von Messmethoden zur Bestimmung der Durchlassigkeit(bei jeweils gleicher Konsolidationsspannung)- Durchflussmessungen im Ódometer (variable Axiallast, starreWand)- Rechnerische Ermittlung aufgrund von im Ódometer ermitteltenZeitsetzungskurven (variable Axiallast, starre Wand)- Durchflussmessungen in ei ne r Triaxzelle (variabler allseitiger Druckbei flexibler Wandung).- u.a.Die Abschatzung aufgrund der Kornverteilung ist sicher zu ungenauund kommt daher für unser Problem nicht in Frage.Die beiden i m Ódometer anzuwendenden Methoden dagegen bildensei! langem eine übliche Labormethode zur Bestimmung der Durchlassigkeit.lhre Genauigkeit ist für die gangigen grundbaulichen Problemeausreichend.Sie sind wegen ihrer starren Wand allerdings für gewisse Randeffekteanfallig. Es ist kaum móglich, das Probenmaterial so ins Ódometeroder in ei nen Proctortopf einzubauen, dass nicht langs der Wandeine etwas gróssere Durchlassigkeit auftritt als im Probeninnern.Zudem ist e ine 100 %-ige Sattigung schwer z u erreichen. Nicht vollgesattigtesMaterial tauscht bei der Durchlassigkeitsprüfung zu tiefek-Werte vor.Distilled waterfrom constanthead tankDie Messung in einer Triaxzelle vermeidet diese Unsicherheiten. Hierwird die Probe mit einer Gummi-Membran umhüllt. Diese wird durchhydraulisch erzeugten Seitendruck an die Probe gepresst, so dassein Umstrómen der Probe nicht móglich ist. Durch das Aufbringeneines Gegendruckes kann die Luft in den Poren grossenteils in Lósunggebracht werden, sodass ei ne gute Sattigung erreicht wird.Für Untersuchungen an mineralischen Barrierematerialien wurdedaher der in der Triaxzelle ermittelte k-Wert als massgebend erachtet.Da diese Methode in unserem Labor vor einiger Zeit neu eingeführtwurde, interessierten uns natürlich Vergleiche zwischen k-Werten ausdem Ódometer und der Triaxzelle.Es wurden daher einige Parallelversuche durchgeführt, welche die inAbb. 2 dargestellten Resultate ergaben:Bei der Durchlassigkeitsmessung im Proctortopf konnten wir bis umden Faktor 100 hóhere Durchlassigkeiten gegenüber anderen Messmethodenfeststellen.Wir sind der Ansicht, dass für ein mineralisches Dichtungsmaterialauch die Erosionsfestigkeit wichtig ist. Aus einem mikroskopisch leinenLeck soi l nicht durch Ausschwemmung ei n grosses Loch werdenkónnen.Abb. 3: Pinhole Tesi ApparaturStandpipe measure waterpressure of upstream endH - hydraulic headGraduated cylindricalmeasuring flask10 "0 4" 1 5 "40

Aus diesem Grunde wurden die Dichtungsmaterialien, welche dasDurchlassigkeitskriterium erfüllen, ebenfalls auf ihre Erosionsfestigkeitüberprüft.Dafür kam die Methode des Pinhole-Tests nach Sherard, Dunniganund Decker (ASCE, Jan. 1976) zur Anwendung:Eine gestõrte Probe des zu prüfenden Materials wird normiert verdichtetin ei n Rohr eingebaut. Mit einer normierten Nadel wird parallelzur Rohrachse ein Loch durch die Probe gestochen.Nun wird mit konstanter Druckhõhe Wasser durch dieses Loch gepresstund auf der anderen Seite aufgefangen.J e nach d er Trübung dieses Wassers wird di e Erosionsanfalligkeit desMaterials klassiert.Alle geprüften Kieswaschschlamme erwiesen sich als vollstandig erosionsfest.Diese Methode ist in der Abb. 3 dargestellt3. UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE3.1 Herkunft der Proben l UntersuchungsprogrammHerkunft Anzahl Proben Klassifikation Durchlãssigkelt [m/s]Konsolidalionim OedometerEnnerberg, Stans 6 CL / ML 3.2 - 4.8 . 10·10Rubigen 1 CL 1.3·10·10TriaxialzelleHeimberg 3 CL 1.0-3.7 . 1 Q-1 0 2.3 - 3.9 . 10•10Hindelbank 3 CH /CL 2.6 - 4.5 . 10·10Wimmis 3 MH 1.1 - 2.2 . 10·9Alle Proben wurden am Ausgang der Schlammpresse entnommen,mit Ausnahme einer Probe von Heimberg, welche aus dem Zuflussrohrzur Presse (vor Zugabe des Flockungsmittels) gewonnen undim Labor aussedimentiert wurde.Die Klassifikationsversuche umfassten:- Anlieferungswassergehalt- Atterberggrenzen- Kornverteilung (Schlammanalyse)Vereinzelt wurden Direktscherversuche und Verdichtungsversuchedurchgeführt.3.2 Ergebnisse3.21 KornverteilungIn Abb. 4 sin d di e Streubereiche d er Proben gleicher Herkunft dargestellt.Das Gesamtstreuband ist relativ eng.Das Maximalkorn aller Proben betragt ca. 0.6 mm. 2 Proben von Hindelbankweisen ei nen Überschuss von ca. 20 % d er Fraktion 0.04 m mbis 0.07 m m (Grobsilt/ Feinsand) au f. l m Gehalt an To nfraktion(d < 0.002 mm) stimmen sie jedoch mit den übrigen Proben überein.Das in den Proben enthaltene Flockungsmittel kann einen Einflussbei der Bestimmung der Kornverteilung haben. Mõglicherweise verklumpenbei der Schlammung Feinanteile und sinken dadurch raschab, was in der Auswertung einen zu geringen Feinanteil ergebenwürde. Dieses Phanomen haben wir nicht weiter untersucht.3.22 Plastizitatl m Plastizitats-Diagramm in Abb. 5 sind di e Proben entsprechend ihrerFliessgrenze und ihrem Plastizitatsindex eingetragen.Es zeigt sich, dass al le untersuchten Proben auf oder knapp auf derC-Seite der Grenze C/M liegen. Eine Ausnahme bilden die Probenvon Wimmis; sie liegen deutlich innerhalb des M-Bereiches, sind alsoeher siltig.Es handelt sich also vorwiegend um schwach plastische tonige Silte,im Falle Wimmis um Silt (MH).Ein Einfluss des Flockungsmittels aut die Bestimmung der Konsistenzgrenzenkann nicht ganz ausgeschlossen werden, wurde aberim Rahmen unserer Arbeiten auch nicht weiter untersucht.3.23 DurchlassigkeitDie Durchlassigkeits-Koeffizienten k, resp. der Bereich der gemessenenWerte sind in der Tabelle in Ziff. 3.1 zusammengestellt. Dieselasst sich wie folgt interpretieren:Wimmis: Dieses Material erwies sich al s Silt (Ziff. 3.21 und 3.22). Diesbestatigen auch die k-Werte, welche mit 1.1 - 1.2 · 10·9 m/s rund 10mal grõsser sind als diejenigen der übrigen Materialien.Die Proben von Ennerberg, Rubigen, Heimberg und Hindelbank zeigendurchwegs k-Werte von 1 bis 5 · 10·10 m/s. Sie erfüllen damit dieBedingung der TVA, welche einen Wertverlangt.k :s; 1 · 10·9 m /sHerku11ttsort Heimberg Helmberg Hindelbank Wimmls Rublgen EnnerbergVorversuche GrossversucheAnzahl ProbenKtossitlkatlon noch uscsAbb. 4: Kornverteilungder untersuchtenKieswaschschlammeAnteil ..s0,02mm (%)Mo ... Korn d er Probe (mm)-·/,ri =-.To o Sllt S.o4 K iu.. mli!-rl! nnllI-+H+l -+-IH -1-+++H-++H++H1Vi-,::t.· ·4. ,-bhlrt.;jijL!:õ/..-.. -H-+-H-H-t++--t---+-l!f--.jjr-+++-+1+. !r-i -t-+r-+, -t-!, t-t. l i l i l i iJ .. n•J-LL!..l.f-.. ·.....· _JI....J.apoot

PlastizitãtsdlagrammoVersuchHelmbergRubigenHindelbankSchutzschlchtWaschschlammFílterschichtEnnerberg, StansWlmmls20 40 60 BO 100Fliessgrenze LL In %Abb. 7: Versuchsfeld B6schung (schematisch)Abb. 5: Plastizitat der untersuchten Kieswaschschlamme3.24 Scherparameter, VerdichtungsversucheDie an wenigen Sehlammproben mittels Direktseherversuehen ermitteltenSeherparameter betragen' = 32°e' = 12 kNfm2Ein Proetorversueh ergabWopt = 19.5 %Pd opt = 1.7 t/m3Die bei einem Wassergehalt ab Presse von ea. 30% zu erreiehendeTroekendiehte dürfte im Bereieh von pd 1.4 t/m3 1iegen.4. GROSSVERSUCHIN DER DEPONIE STEINIGAND, WIMMISPraktisehe Erfahrungen4.1 VersuchsfelderEs wurden 2 Versuehstelder erstellt, nãmlieh eines horizontal i m Sinneeiner Sohlbarriere und das andere an der Grubenbõsehung als seitlieheDeponiebarriere.Der Autbau der Felder wurde im Einverstãndnis mit dem GSA desKantons Bern wie tolgt geplant:- Versuchsfeld Ebene (Abb. 6)Grundtlãehedes Versuehsteldes:ea. 9 m Y2 16 mSehutzsehieht:Abdeekung:Kiesdrainage:Diehte Folie:- Versuchsfeld Bóschung (Abb. 7)Lãngedes Versuehsteldes:Bõsehungsneigung:Sehutzsehieht:0.3 m ausgesiebtes Muldenmateriald :::; 100 mm aut % der Versuehsteldobertlãehe1.0 m Bausehutt-Material, aut ea. Ys derVersuehsteldoberflãehe (Dieke ea. 1 m)Gerõll unter Geotextil (VIies)Bauplastik (Stõsse 0.5 m überlappend).ea. 20 mea. 36°30 em ausgesiebtes Muldenmaterial d :::; 30m m aut % bis 3A der Versuehsteld-Obertlãehe.Übersehüttung mit Kehrieht, soweit Sehutzsehieht.Filtersehieht:Ausführende FirmenAuttraggeber:Projektleitung:Bauleitung:Lieterung desWasehsehlammes:Bau derVersuehstelder:30-50 em gebroehenes Material; d s; 150 mm.AVAG JabergGEOTEST AG ZollikotenGEOTEST AG Zollikoten (geoteehniseh)Kieswerk HeimbergLosinger BernAVAG JabergKehrichtMuldenmaterialKieswaschsehlamm(3 Schichten)Abb. 6: Versuchsfe/d Ebene (schematisch)Dichte Foliemit Vlies geschütztSammelschacht42

4.2 Einbringen des DichtungsmaterialsHauptziel des Grossversuehes ist die Beantwortung der Frage:- Kan n d er dureh Pressen teilweise entwasserte Kieswasehsehlammso verarbeitet werden, dass er aueh aut der Baustelle die i m Laborermittelten Eigensehaften erreieht?Die Unternehmung überlegte sieh gemeinsam mit der AVAG, aut weleheWeise das Material am zweekmassigsten eingebaut und mogliehstgu! verdiehtet werden konne. Es wurden bewusst baustellenbedingteUngenauigkeiten beim Einbau toleriert. Aueh beim angelietertenMaterial wurden Wassergehaltssehwankungen nieht dureh autwendigeMassnahmen vermieden.lm Verlaut der Sehüttung erwiesen sieh die tolgenden Methoden alszweekmassigste:Versuchsfeld EbeneDer Kieswasehsehlamm wurde mit Lastwagen in der Menge, weleheaus der Sehlammpresse antiel, angelietert und aut Hauten zwisehendeponiert,bis genügend Material tür d en gesamten Einbau vorhandenwar. Danaeh wurde der Sehlamm mit ei ne m Hydraulikbaggerauf Raupen in 3 Sehiehten von je ea. 30 em Dieke aut dem Versuehsteldverteilt. Jede Sehieht wurde mit dem Bagger für ei ne ersteVerdiehtung betahren und ansehliessend mii einer kleinen Rammax­Walze verdiehtet. Der günstigste Wassergehalt des Materials betrugtür diese Arbeiten rund 25-29 %. So war das Material mit den genanntenGeraten noeh betahrbar und Risse, die bei m Einbringen entstanden,sehlossen sieh dureh die Verdiehtung.Wahrend einer aus teehnisehen Gründen entstandenen Wartezeitnaeh dem Einbau der ersten Sehicht troeknete das Schlammaterialinnert weniger Ta g e so aus, dass über di e gesamte Schichtdicke Risseentstanden. Vor dem Einbau der nachsten Schichten wurde deshalbdiese Oberflache gewassert, mit dem Bagger autgerissen und neuverdichtet.Versuchsfeld Boschung_Auch bei diesem Versuchsteld wurde nahezu die gesamte notwendigeMaterialmenge tür die Barriere aut Hauten nebe n d em Einbauplatzzwischendeponiert. Der Einbau aut die rund 35° steile Boschung ertolgteaueh hier in 3 Schichten von 30 - 40 em Dicke. Jede Schichtwurde mit dem Humus-Loffel des Hydraulikbaggers tlachgestriehenund so gut wie móglieh angedrückt. l m Gegensatz zum ebenen Versuehsteldwar ein Betahren mit dem Bagger und dem Verdichtungsgeratnicht móglich. Die Materialoberflache zeigte nach dem Einbauzahlreiche Risse, die durch das Verstreichen mit der Baggerschautelentstanden waren. Wir nehmen an, dass solehe Risse nicht oder nurvereinzelt über al le drei eingebauten Sehiehten reichen. Für grossereArbeiten ware allerdings zu emptehlen, ein Verdichtungsgerat türdie Bóschung umzubauen und es mit einer Winde di e Bóschung h inautund hinunter zu bewegen. Der Wassergehalt des Materials mussteso gewahlt werden, dass ein Verstreichen mii dem Bagger nochmóglich war, e in wesentliches Abwartskriechen jedoch nicht statttand.Er lag i m Mittel bei w = 30 - 33 %.4.3 Verdichtbarkeit (Verarbeitbarkeit)Der Wassergehalt des Materials wurde so variiert, dass mit den gegebenenGeraten ei ne Verdiehtung móglich war. Dabei wurde visuellkontrolliert, dass sich durch die Verdichtung alle Risse, die beim Verstreichendes Materials entstanden waren, wieder schlossen, sodasseine geschlossene homogene Oberflache entstand.Wegen der beschrankten Verdichtungsmogliehkeiten musste im gebósehtenVersuchsteld mit einem hóheren Wassergehalt und einementsprechend weicheren Material gearbeitet werden als in d er Ebene.Ebene: Einbauwassergehalt: ca. 25 - 28 %Bóschung: Einbauwassergehalt: ca. 27 - 34 %Diese Wassergehalte liegen zwischen der Fliess- und der Ausrollgrenze.Die Konsistenz kann mit steit bezeichnet werden.4.4 Erzielte MaterialeigenschaftenAus der tertigen Barriere wurden naeh Absehluss der Verdiehtungsarbeitenmit Probebüehsen zahlreiehe wenig gest6rte Proben entnommenund im Labor untersucht. Die daran in der Triaxialzelle bestimmtenDurchlassigkeiten betrugen:Versuchsfeld Boschung:Mittlere Durehlassigkeit[m/s]k = 8.5 · 10·10 (s = ± 2.3 · 10·10)k = 4.8 · 10·10 (s = ± 0.9 · 10·10)Versuchsfeld Ebene:Mittlere Durehlassigkeit[m/s]Konsolidationsdruck[kN/m2]100250Konsolidationsdruck[kN/m2]k= 1.2 . 10·9 100k = 7.1 · 10·10 (s = ± 3.3 10·10) · 200 - 250Anzahl Versuehe59Anzahl VersucheDie Vorversuche an aufbereiteten Proben zeigten tür das gleiehe Materialtolgende Werte:Mittlere Durehlassigkeit[m/s]Konsolidationsdruck[kN/m2]211Anzahl Versuehek= 2.9 · 10·10 (s = ± 0.7 · 10-10) 400 - 520 9Die gegenüber den Vorversuchen hóheren Durchlassigkeiten lassensich aut verschiedene Faktoren zurücktühren.- Der Einbau im Feld kann nicht so «perfekt" wie im Labor erfolgen.- Bei de r Probenahme sind wahrscheinlich Materialstorungen (Risse)entstanden. Das Material der Bóschung war gegenüber demjenigenim ebenen Versuchsteld weicher und die Proben konnten dadurehbesser entnommen werden. Diese Tatsache erklart die trotzoptiseh schlechterer Verdiehtung leieht tietere Durchlassigkeit derBóschungsproben.- Die Feldproben wurden gegenüber de n Proben aus den Vorversuchenmit tieteren Drücken konsolidiert, damit alltallige Risse nichtüberdrüekt wurden.Die Belastung, welcher ei ne Barriere unter einer Deponie ausgesetztist, bewirkt natürlich auch eine Konsolidation; es dari angenommenwerden, dass dadurch ahnlich wie im Versuch alltallige kleine Rissezusammengedrückt werden und damit die Durchlassigkeit sinkt.Das Verhalten von relativ rissefreien und von durch Einbau und Entnahmegerissenen Proben bei Belastung ist aus Abb. 8 und 9 ersichtlich.Bei den künstlich autbereiteten Laborproben wird keine wesentlieheAbnahme der Durchlassigkeit bei zunehmender Konsolidationsspannungbeobachtet, im Gegensatz zu den aus dem Versuchsteldentnommenen Proben.RaumgewichteBei der Verdiehtung im Feld konnten tolgende mittleren Dichten erreichtwerden:Versuehsfeld Ebene (6 Proben):p 2.00 t/m3 (s = ± 0.06)pd 1.58 t/m3 (s =± 0.05)Versuehsteld Bóschung (9 Proben):p 1.96 t/m3 (s =± 0.06)Pd 1.51 t/m3 (s = ± 0.06)4.5 Verhalten seit der ErstellungEs ist vorgesehen, die Veranderungen des Barrierematerials unterderautgebrachten Schutzschicht zu überprüfen; insbesondere interessierenVeranderungen der Wasserdurehlassigkeit sowie des Wassergehaltes(Getahr von Rissbildungen). Das i m Sammelschacht zufliessendeWasser soll über langere Zeit beobachtet und mit denNiederschlagen korreliert werden.Bis heute sind erst die Untersuchungen des nicht abgedeckten Te ilsdes ebenen Versuchsteldes abgeschlossen.Wahrend des schon erwahnten Arbeitsunterbruches bildeten sich inder untersten schon eingebrachten 30 - 50 em dicken Barriereschichtinnert Wochentrist über di e gesamte Schichtstarke Sehwindrisse. Dasvor der Wiederinstandstellung dieser Sehieht autgenommene Wassergehaltsprotilsieht wie tolgt aus: (Abb. 10)De r Wassergehalt des Materials ist demnach über die ganze Schichtstarkestark zurückgegangen.43

·1.0E- 8•22368 Trlax- .. - Oedometer= 1.0E· 9-'"'::

Wassergehalt [%]o. o10.0 15.020.0 25.0 30.0•\\\\\•!• '. lE':E.>l-'·················· ················0.1 .................[.""o.t:>".,;.=l\\\l1\ \\ ..\_____ j!. .. \.: .. l. ......A ll,l'//: .. l J,_·, . , ,.• li.------·····-,j···············································- ...........................!0.2i.... ... L.... .,. .... Sch i cht 1; na ch ····· · •entstehen vonRlssen; Loch 1···Schlcht 1; nach ------ Schicht 1; nachen1atehen vonentstehen vonRissen; Loch 2 Rlssen; Loch 3•········Schlcht 1; nachemetehen vonRls$8n; Loch 4Mltlelwert belmElnbauAbb. 10: Wassergehaltsprofile 1. Schicht (Versuch Ebene)wassergehaH [%]10.015.02.0.0 25.030.0o. o•.0.2 0.4..-;""o-g 0.80.8-x- Loch 1: kurz nach• • · .,.. · • ·Eínbringen aiiEn 3SchlchtenEntnahme InBaggerschlltz 2:unabgedeckterBereích.............Entnahme ausHandschlltz 1 : 30cmdlck abgedeckterBerelch-x-Loch 2; kurz nachElnbrlngen aller 3Schlch!en·······• ······ Entnahrne aus - Mmelwert belmHandschlltz 2; 30cmEínbaudlck abgedeckterBerelch• · • ·•· ·· ·Entnahme InBaggerschlltz 1 :unabgedeckterBerelchAbb. 11: Wassergehaltsprofile durch 3 Schichten (Versuch Ebene)Schlammpresse, wie auch an wenig gestbrten Proben, die dem Versuchsfeldentnommen wurden.Der Wassergehalt des Schlammaterials kann durch Einstellung derSchlammpresse reguliert werden. Er ist so zu wãhlen, dass mit dengewãhlten Verdichtungsgerãten ei n rissefreier Einbau mbglich ist. Bezüglichde m aus Proktorversuchen ermittelten Wopt liegt er deutich aufder nassen Seite.Das Material muss unmittelbar nach der Verdichtung abgedeckt werden,u m ei ne Austrocknung z u verhindern. Mit ei ne r Schicht von rund30 em feinem Muldenmaterial konnte wãhrend rund 2 Monaten dasAustrocknen soweit verhindert werden, dass ke ine Risse entstanden.Offen daliegendes Material bildete bei trockenem Wetter innert wenigerTage tiefe Schwindrisse. Die Materialaustrocknung reichte nach2 Monaten über di e gesamte Schichtstãrke von rund 0.9 - 1.0 m Dicke.Di e Auflast durch Deponiematerial bewirkt in der Barriereschicht e ineKonsolidation. Dadurch sinkt - dies wurde in Laborversuchen beobachtet- die Wasserdurchlãssigkeit des Materials. Dieser Effekt wirdwohl dadurch entstehen, dass durch die Zusammenpressung feine,wãhrend dem Einbau entstandene Risse zugedrückt werden.45

4.7 AussichtenMit den bisherigen Untersuchungen konnte die grundsatzliche Moglichkeitz ur Verwendung von Kieswaschschlamm nachgewiesen werden.In den zurzeit noch laufenden sowie in noch zu planenden Arbeitensind die ausführungstechnischen Probleme noch weiter zu untersuchen.Dies sind insbesondere:- Übertragbarkeit de r Laboruntersuchungen auf e ine maschinell eingebrachteBarriere- Zweckmassigstes Vorgehen bei m Einbau einer mineralischen Barriereaus Kieswaschschlamm in der Ebene und an der Boschung- Zwischenlagerung des Schlammaterials bis zu seinem Einbau- Vorgeben von effizienten Einbaukontrollen; Qualitatssicherung- Langzeitverhalten des Barrierematerials; Ànderung der WasserdurchlassigkeitAdresse der Autoren: Hans Zeindler, dipl. lng. ETH, SIAHanspeter Ris, dipl. lng. ETH, SIAGEOTEST AGBirkenstrasse 153052 Zollikofen BE46

MITT EILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICAT ION de la Société Suisse de Méc anique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Bedeutung und Aufbau von Oberflãchenabdichtungssytemen in der DeponietechnikBernhard Matter1. BEDEUTUNG VONOBERFLÀCHENABDICHTUNGENSeit sogenannt geordnete Deponien betrieben werden, ist man sicheinig, dass diese rekultiviert werden müssen. Was zwischen OberkantAbfall und Terrainoberflache des Endzustandes liegt, heisst Endabdeckung.Der Endabdeckung werden i.a. eine oder mehrere derfolgenden Funktionen zugeordnet:- Eingliederung der Deponie in die Umgebung- Ermóglichung einer Folgenutzung- Minimierung von stórenden gasfórmigen Emissionen- Reduktion der lnfiltration von NiederschlagswasserEin Oberflãchenabdichtungssystem ist eine Endabdeckung, diemindestens ei ne Schicht enthalt, welche e ine dichtende Wirkung hat.1.1 Die Oberflãchenabdichtungals Bestandteil eines DeponieprojektsDeponien müssen umweltvertraglich sein. Umweltvertraglich heisstu.a., dass di e Schutzziele in der Biosphare (Luft, Boden, OberflachenundGrundwasser) nicht verletzt werden. Unabhangig von der Zusammensetzungde r Abfalle und d er Ausbildung der technischen Systemeei n er Deponie sind grundsatzlich Emissionen aus de r Deponieüber die Freisetzungspfade gemass Abb. 1 móglich. Bei Deponienohne wesentlichen organischen lnhalt (z. B. Reststoffdeponiengemass TVA (TVA = Technische Verordnung über Abfalle, Eidg. Departementdes lnnern, Dezember 1990) ist die Freisetzung über dieGasphase in der Regel vernachlassigbar. Bei allen Deponien erfolgtei ne Freisetzung über das Sickerwasser in die Geo- oder Biosphare.Der Schadstofftransport durch Deponiebasis und -flanken geschiehtdurch Diffusion und hydraulische Strómung. Die exfiltrierende Sickerwassermengewird, bei langfristiger Betrachtungsweise, stets mehroder weniger stark von der lnfiltration durch die Deponieoberflachebeeinflusst.Das Oberflãchenabdichtungssystem hat deshalb seine Bedeutungprimãr in seinem Einfluss auf den Wasserhaushalt der Deponiei m Hinblick auf die Minimierung der Exfiltration in die Folgesysteme.Die Minimierung de r Sickerwassermenge hat ausserdem den - meisterwünschten - Effekt, dass di e z u behandelnde Abwassermenge ausder Deponie reduziert wird. Bei Deponie mit Gasbildung (Reaktordeponiengemass Terminologie TVA) hat das Oberflachenabdichtungssystemauch eine sekundare Funktion in der Verhinderung unkontrollierterGasaustritte. Die Oberflachenabdichtung muss unterBerücksichtigung von Ar! und Standort der Deponie, sowie der übrigentechnischen Systeme (Basisabdichtung und -entwasserung), dimensioniertund ausgebildet werden.Obige Überlegungen gelten auch, wenn die Abfalle strenge Eluatkriterienerfüllen müssen. Di e Problematik d er Eingangskontrolle und dieUnsicherheit bezüglich der Frage, ob die Zusammensetzung desSickerwassers langfristig derjenigen des Eluats entspricht, rechtfertigenauch hier eine Minimierung der Sickerwassermenge. Gleichzeitigwird dadurch die Redundanz des Systems erhóht und die letzlichin die Umwelt gelangende Schadstofffracht in jedem Fali reduziert.Derobere Grenzwertder Schadstofffracht (g/Jahr), die langfristig überdie wassrige Phase in die Umwelt gelangt, ergibt sich aus dem Pro-dukt der Sickerwasserverluste (m'/Jahr) multipliziert mit der Lóslich-keitsgrenze des betrachteten Schadstoffs i m Wasser (g/m').Diese Betrachtungsweisewird zunehmend wichtiger, weil richtigerweise nurnoch schwerlósliche Substanzen endgelagert werden sollen.1.2 Oberflãchenabdichtung bei AltlastenGrundsatzlich gelten die gleichen Überlegungen wie unter 1.1. Bei Deponiealtlastenkommt aber der Umstand hinzu, dass ei ne Oberflachenabdichtungoft die einzige Móglichkeit ist, mit vertretbarem Aufwanddie Exfiltration zu reduzieren. lm Fali von Deponien, deren Sickerwasserbildungstarkdurch unterirdische, seitliche Zuflüsse beeinflusstwird, ist die Reduktion der direkten lnfiltration mittels Oberflachenabdichtungin vielen Fali en ke ine ausreichende Sanierungsmassnahme,wohl aber Teil eines Gesamtkonzepts.2. AUFBAU VON OBERFLÀCHENABDICHTUNGEN2.1 Offizielle Vorschriften und EmpfehlungenIn verschiedenen Landern gibt es heutzutage Normen oder Richtlinienüber den Aufbau von Oberflachenabdichtungen. In Tabelle 1 sindeinige Beispiele aufgeführt.In der Schweiz ist in der TVA die Pflicht zur Rekultivierung enthalten,ohne Vorschriften bezüglich der Ausgestaltung der Endabdeckung.Auch in Ósterreich ist der Deponiebetreiber ziemlich frei in der Ausbildungder «Schlussabdeckung .. . Bei landwirtschaftlicher Folgenutzungwird dort ei ne Mindeststarke des kulturfahigen Bodens von 1.5 mverlangt. [6]CDKon.trolle, B,.6 Gas0 DrponNinluJltKotttrolú, Beluuulbult Sickerwautr0Grrurd-1 Q ..0 II....-rG,.._ BÍIJ

Lan d D 1) F 2) USA 3)Oberflãchcn- 5%gefãllc3%3+5 %Rckultivic - 1.0 m Endabd. 0.6 mrungsschichtinsgcsamt 1.0 mEntwãssc- 0.3 m grobcr .3 mrungsschicht k 10""3 m/S Schottcr k 10"" m/sGcfãllc 2! 2 %Kunststoff- 2! 2.5 mm - 0.5 mmdichtungsbahnmincralische 2! 0.5 m kslo-& m/s 0.6 mDichtung ks 5.10 .. 10 m/sk lo-' m/S(Labor)Gasdrainage 0.3 m cvtl. als -(sofcm nlltig)KapillarbarricrcAusgleichs- .S m - -schichtminimalc 2.3 bis 1.0 m 1.5 mGcsamtstãrke 2.6 m1) TA Abfall, Teü 1 ("TA Sonderabfall"), Apri1 1991 (lJ2) Empfehlung des franz. Umweltministeriums [18J3) EPA-Empfeblungen f"ur Sondennülldqxmlen (SJk= Durchllssigkei18beiwertTabelle 1:Vorschriften!Empfehlungen zum Aufbau von OberflachenabdichtungenIn Deutschland ist im Entwurf zur TA Abtall, Teil 3, vom November1990 (TA Siedlungsabtall) derselbe Autbau tür Obertlii.chenabdichtungenvon Siedlungsabtalldeponien vorgesehen wie in Tabelle 1,linke Kolonne (Kombinationsdichtung).2.2 Konzipierung von OberflãchenabdichtungssytemenE ine Oberflii.chenabdichtung ist e in Bauwerk, an das i m Einzeltall bestimmteAntorderungen gestellt werden, und das entsprechend diesenAntorderungen projektiert und dimensioniert werden muss.Di e wichtigste Antorderung ergibt si eh aus de r Antwort aut di e Frage:Wieviel Niederschlagswasser darf i m Endzustand in die Deponieinfiltrieren?Dabei interessiert die lntiltrationsmenge einerseits deshalb, weil siemit der unkontrollierten und deshalb unerwünschten Extiltration ausder Deponie korreliert:EinflussgJ'Ossebceinflusstl Jabresganglinien und GrOsse von potenticlle fnfiltrationsmengeNicderschlag und Verdunstung2 Funktionstüchligkcít von Basis- Exfiltraliondiainage und -abdichtung3 Hydrogeologic des Standortes Impakl der Exfiltration auf dic Biospbãrc4 Zusammcnsctzung der Abfiillc Qualitãt des SickerwasseiS- Reinigungskosten-Impal{t des Exfiltratss Unterirdischc Zuflüsse in die Stcucrbarkeít des Systcms mii derDeponic (bei Altlasten)OberflãchcnabdichtungGrossere lntiltration bedeutet immer auch grossere Extiltration, d.h.Belastung der Geosphii.re und der Folgesysteme.Andererseits ist auch der Sickerwasserantall in der Regel direkt abhii.ngigvon der lntiltrationsmenge. Diesbezüglich ergibt sich ei n klassischesOptimierungsproblem zwischen den Kosten tür die Obertlii.chenabdichtungund denjenigen tür die Sickerwasserbehandlung.Bei der Festlegung der zulii.ssigen lntiltrationen sind deshalb die Eintlusstaktoren1 bis 5 gemii.ss Tabelle 2 zu berücksichtigen. Die übrigenAntorderungen an die Oberflii.chenabdichtung ergeben sich ausden Eintlussgrossen 6 bis 10.2.3 Die kapillare EntwãsserungEin in der Fachwelt noch wenig bekanntes Oberflii.chenabdichtungssystemberuht aut dem Prinzip der kapillaren Entwii.sserung. Da dieForschung über dieses System zur Zeit voll im Gang ist, wird hieretwas austührlicher daraut eingegangen, als aut die übrigen Systeme.2.3.1 EinführungIn einer ungesii.ttigten, geneigten Sandschicht tliesst Wasser seitlichab, wenn darunter eine grobkornige Schicht liegt. Die Grenztlii.cheSand/grobkornige Schicht wirkt wie ei ne Dichtung, d.h. wir haben ei nDichtungssystem aus undichten Materialien. Di ese Beobachtung führtezur Entwicklung der Obertlii.chenabdichtung mittels kapillarer Entwii.sserungsschichtenals Alternative zum klassischen Autbau To n­dichtung - Drainageschicht - Rekultivierungsschicht bzw. zum modernenAutbau mit Kombinationsdichtung.Die weltweit erste Deponieabdeckung mit einer kapillaren Entwii.sserungwurde 1985 in Pramont (Gemeinde Sierre) über einer Schlackendeponieder Alusuisse ausgeführt [19]. Von 1985 bis 1991 wurden dieEtappen 11 und 111 der Sondermülldeponie Kolliken SMDK ebentallsmit kapillarer Entwii.sserungsschicht abgedichtet. Seit 1987 sind inFrankreich, Dii.nemark und Deutschland verschiedene Versuche anTestfeldern durchgetührt worden (vgl. Literaturverzeichnis). Zur Zeitsind u.a. Untersuchungen an Testfeldern aut der Deponie Georgswerder,Hamburg (Universitii.t Hamburg [4]) sowie aut Deponien inMarburg und Frankturt (Technische Hochschule Darmstadt) im Gangoder beabsichtigt.2.3.2 Zusammenfassung der theoretischen GrundlagenFür die Randbedingungen, die üblicherweise bei Deponieabdeckungenzutreffen, wirken im humiden Klimagebiet im wesentlichen Gravitation,Kapillarkrii.fte und hydrostatischer Druck aut Wasserteilchenin den mineralischen Schichten von Oberflii.chenabdichtungen. Dieübrigen aut Porenwasser wirkenden Krii.fte (Adsorption, Hydratation,Osmose, Überdruck aus Bodenlutt oder Porenwasser) sind in ersterNii.herung bezüglich ihres Eintlusses aut d i e Durchsickerung derObertlii.chenabdichtungvernachlii.ssigbar. l m ungesãttigten Boden ergibtsich das Gesamtpotential 'l' zumitg = Erdbeschleunigungz = geodii.tische Hohe\jl =g·z - P c =g·z -g· hcpPc = Kapillardruck (kapillare Saugspannung)p = Dichte des Wassershc = kapillare Steighohe6 Topographic der Endgestaltung Oberflãchcnabfluss7 Folgenutzung Rckullivierungsschicht- Oberflãchcnabfluss- Verdunstung8 Sctzungsvcrhalten der Deponie Zcitpunkl der Aufbringung;Ausbildung der Oberflãchcnabdichtung9 Vediigbarkcil von minera!ischen Aufbau der OberflãchcnabdichtungMatcria!ienlO Gascntwicklung in der Deponie Aufbau der OberflãchcnabdichtungZeitpunkl der AufbringungTabelle 2Einflussgróssen für di e Konzipierung ei ne r OberflachenabdichtungDie Filtergeschwindigkeit v tür die stationii.re Stromung im porosenMedium nach Darcy ist abhii.ngig vom Gradienten und vom Durchlii.ssigkeitsbeiwertk.l m teilgesii.ttigten Boden ist k ke ine Konstante, sondern abhii.ngig vonder kapillaren Saugspannung (bzw. der kapillaren Steighohe), die ihrerseitsvom Wassergehalt und von der Kornverteilung des Bodensabhii.ngt (Abb. 2, nach [12]).Die Desorptionskurve (kapillare Steighohe in Funktion des Wassergehalts)sowie die zugehorigen k-Werte lassen sich tür jedes Materialim Labor bestimmen.48

Die Filtergeschwindigkeit im ungesãttigten Boden ergibt sich demnachzuKornverteilungskurvev= -k(9)·grad(z-h,)Ton Si/t Sand Kies ISteinemit e = volumetrischer Wassergehalt (m' Wasser pro m' Boden)Anhand der Kurven in Abb. 2 ist leicht einzusehen, dass die Filtergeschwindigkeitin einem geneigten Zweischichtsystem, z. B. Feinsandüber Grobsand, entlang der Grenzflãche um zwei Zehnerpotenzengrósser sein kan n, al s durch di e Grenzflãche hindurch , senkrecht nachunten.Das einsickernde Wasser wird deshalb schichtparallel wegtliessen,solange die Entwãsserungsschicht nicht gesãttigt ist.Der «ungesãttigte k-Wert" in einem grobkórnigen Boden ist eine tiktiveGrósse und dient nu r dazu, di e Darcy-Gieichung auch aut d en ungesãttigtenZustand anwenden zu kónnen.Anschaulicher ist die Betrachtung der Krãtte, die auf ein Wasserteilchenin der oberen Schicht wirken:Die kapillare Saugkratt hãlt das Teilchen im Sand zurück, setzt aberei ne r durch de n Gradienten i m Hóhenpotential hervorgerutenen seitlichenBewegung keinen Widerstand entgegen.Die kapillare Entwãsserung beruht aut diesem Prinzip. Das Systembesteht immer aus de r eigentlichen Entwãsserungsschicht, mit hoherkapillarer Saugkraft, und d er darunterliegenden Kapillarbarriere, welcheeine sehr kleine kapillare Saugspannung autweist. Die Kapillarbarrierewird in der deutschen Literatur auch als Kapillarblock bezeichnet.(D@l10090807060 50Q)[ 40l@ 203010o0.001 0.01 0. 1 10 100KapiUare Entwãss.rwtgsschichtKapiUarbarriueKomdurchmesserAbb. 3: Beispiele von Kornverteilungskurvenbandern für kapillare Entwasserungsschichtund Kapillarbarrieremm2.3.3 Aufbau einer Oberflãchenabdichtungmit kapillarer EntwãsserungBei d er Materialwahl und d er Festlegung d er Schichtstãrke tür di e kapillareEntwãsserungsschicht müssen tolgende Punkte beachtet werden:- Die kapillare Steighóhe sollte bis zu einem móglichst hohen Wassergehaltgrósser sein als die Schichtdicke der EntwãsserungsvolumetrischerWassergehalt3020109% ( m 3 ! m 3 J0 4----+----------o 20 40 60 80 100Durchllissigkeitsbelwenk ( ms _, JSI feiner SandSg = grober Sand10 -4 Sf - feiner Sandschicht. Sobald diese nãmlich soweit gesãttigt ist, dass das Gewichtder Wassersãule grósser ist als die kapillare Saugkraft, «plumpst"das Wasser unten heraus.- Die seitliche Abflusskapazitãt muss grósser sein, als die vertikaleEinsickerung in die kapillare Entwãsserungsschicht.Die erste Forderung wird am besten mit einem móglichst teinkórnigen,die zweite mit ei ne m móglichst grobkórnigen Material erfüllt. Di eKunst der Dimensionierung besteht darin, diese beiden widersprüchlichenAnforderungen mit ein und demselben Material zu erfüllen.Dazu bedarf es Laborversuche zur Ermittlung der nótigen Kennwerte.Die Kapillarbarriere soll etwa zwei Zehnerpotenzen durchlãssigersein, als die Entwãsserungsschicht (Filterkriterien einhalten).Beispiele von móglichen Kornverteilungskurven tinden sich in Abb. 3.Es existieren heute numerische Rechenverfahren (z.B. mittels finiterElemente), mit denen Sickerstrómungen i m ungesãttigten Milieu undz. T. auch tür den instationãren Fali modelliert werden kónnen, allerdingsmeistens nicht tür beliebige Randbedingungen und nicht türMehrschichtsysteme. Zur Dimensionierung der Oberflãchenabdichtungkónnen sie jedoch herangezogen werden.Barrês et al [11] haben zwar gezeigt, dass ein kapillares Entwãsserungssystembereits erstaunlich wirksam ist, wenn es direkt unter d erRekultivierungsschicht angeordnet ist. Damit das System durch zustarke Einsickerung nicht stãndig überlastet ist (tührt zur Sãttigungde r Entwãsserungsschicht), ist jedoch di e Anordnung einer kapillarenEntwãsserung nu r unterhalb ei ne r Dichtungsschicht zweckmãssig,welche die Einsickerung verstetigt und unterhalb der seitlichen Abtlusskapazitãthãlt. Di e Antorderungen an di ese Dichtungsschicht konnengegenüber einer klassischen Dichtungsschicht je nach Verhãltnissenevtl. reduziert werden. Beispiele des Autbaus von kapillarenEntwãsserungssystemen enthãlt Abb. 4.10-8Sg = grober Sandk (hc O) k (gesiiNigt)2.4 Empfehlungen1a·10+--l-+--4--f---+o 20 40 60 BO 100kaplllal'9 SteighiJhe : hc ( em JAbb. 2: Oualitativer Zusammenhang zwischen Wassergehalt. kapil/arer Steighoheund Durchlassigkeit2.4.1 Wa hl des AufbausDie Wahl des Schichtautbaus der Obertlãchenabdichtung ergibt sichaus der erforderlichen Dichtungswirkung und den übrigen, der Endabdeckungzugeordneten Funktionen (vgl. Kap. 2.2). Ein paar Beispielesind in Abb. 5 dargestellt. Beispiel 1 kann bei minimsten Antorderungenund/oder bei grosser Oberflãchenneigung (> 1 :2) ange-49

SMDK - Etappe 111Deponie Pramontwendet werden. Beispiel 2 kan n die Anforderungen erfüllen bei guterBasisdrainage und -abdiehtung, bei Reststoff· oder lnertstoffdeponi·en, bei Neigungen zwisehen 1 : 10 und 1:2. Beispiel 3 entsprieht de nVorsehriften der TA Abfall, erfüllt hohe Anforderungen an Diehtheit,kann nieht bei gasproduzierenden Deponien angewendet werden.Beispiel 4 erfüllt sehr hohe Anforderungen an Diehtheit, erlaubt be·grenzt Gasfassung, kan n bei Neigungen bis ea. 1 : 6 eingesetzt wer·den. Alle Sehiehtstarken sind als Mindestwerte einzustufen.Hauptbestandteile und obligatorisehe Elemente eines Oberflaehen·abdiehtungssystems sind (von oben naeh unten) Deeksehieht/Oberbodenals Speiehersehieht, Drainagesehieht, Diehtungssehieht.Bei Deponien mit Gasbildung ist immer e ine Diehtungssehieht mit darunterliegenderGasdrainagesehieht vorzusehen.HumusMoriin@ ®Oberboden0Schutzschicht und Drainage Sau.btrwasstr0Lehm@ ® SUl000 Trrnnvlies0 Ausgúichsscltichl® SondmnlillKapiUare EntwãsserungsschichtKapiUarbarriere und GasdrainqeAbb. 4: Beispiele des Aufbaus von kapillaren EntwasserungssystemenAbb.S: Beispiele von Schichtaufbauten bei Oberflachenabdichtungssystemen12 34Beim Einsatz von Kombinationsdiehtungen ist zu bedenken, dass imFali von Oberflaehenabdiehtungen die Zielsetzungen anders sind alsbei Basisabdiehtungen. Beispielsweise entfallt ein wesentliehes Zielder klassisehen Kombinationsbasisabdiehtung (Kunststoffdiehtungsbahn(KDB) über mineraliseher Diehtung), namlieh die kombinierteWirkung d er KDB al s hydraulisehe Sperre und der mineralisehen Di eh·tung als Diffusionsbremse für Organika. lm Fali von Oberflaehenabdiehtungenkann eine Kombinationsdiehtung primar die Redundanzverbessern, d.h. es handelt sieh um eine doppelte Diehtung.Grundsatzlieh kõnnen aueh Asphaltdiehtungen für Oberflaehenabdiehtungenverwendet werden, allerdings nu r, wenn keine Setzungenzu erwarten sind.2.4.2 HinweiseBei de r Kombinationsdiehtung ist de m Problem d er Austroeknung de rmineralisehen Diehtungssehieht Beaehtung zu sehenken (vgl. auehKap. 3). Unter Umstanden ist es zweekmassiger, die KDB unterhalbder To nsehieht anzuordnen. Allerdings sind in diesem Fali die Problemed er Stabilitat und de r Ausführung befriedigend z u lõsen und di eNiedersehlage müssen genügend gross und regelmassig sein, umeine Austroeknung von oben her zu verhindern.Vor de m Aufbringen de r Endabdeekung müssen die Setzungen weit·gehend abgeklungen sein. Die Endabdeekung selbst muss mõgliehstsetzungsunempfindlieh ausgebildet werden. Bei klassisehen Kehriehtdeponien(Bioreaktor) kann der Setzungsprozess noeh Jahrzehntenach dem Ende der Einlagerung andauern. Wahrend dieserZeit ist eine Zwisehenabdeekung aufzubringen. In der Regel ist einezu starke Reduktion der lnfiltration ohnehin nieht erwünseht, solangedie biologisehen Reaktionen andauern und Wasser verbrauehen.Das Setzungsverhalten von Deponieoberflaehen ist sehr untersehiedlieh.Die totalen Setzungen der Deponieoberflaehe in der SondermülldeponieKõlliken betragen beispielsweise in der Dreijahresperiode1987 bis 1989 1 - 4 em in der 1982 endabgedeekten Etappe1 bzw. 1 - 8 em in der 1985 endabgedeekten Etappe 2.Bei der Bausehuttdeponie Lindenstoek andererseits wurden seit d emAufbringen einer Zwisehenabdeekung in drei Jahren Setzungen zwisehen10 und 90 em gemessen, so dass die Erstellung der Endabdeekungnoeh nieht mõglieh war.In den meisten Fallen sind allerdings nieht die absoluten Setzungenmassgebend für das Funktionieren der Oberflaehenabdiehtung, sonderndie Setzungsdifferenzen.l l l l l l l l l l lO 50 100 emc::::J Boden li!l!lm KapDiarsperre•••• Kunststoffdichtungsbahn 1:::::1 =:e::,e;:r;tulmtsGeotextil kapillare EntwãssllfiJngs· Ausgteiensschic/Jt... • .... 1.,9= schicht ( Sand)... ""'a ''Setzungsprobleme werden in Zukunft eher weniger bedeutend sein,weil mit der TVA die Deponierung von organisehen Substanzen undvon sperrigen Materialien riehtigerweise drastiseh eingesehrankt wird.Künstliehe Diehtungen (KDB, Asphalt) sollten m. E. bei Oberflaehenabdiehtungenimmer nur in Kombination mit mineralisehen Diehtungenverwendet werden, weil man über das Langzeitverhalten dieserMaterialien zuwenig weiss, insbesondere wenn sie in geringer Tiefeunter der Erdoberflaehe eingesetzt werden - wie dies bei Oberflaehenabdiehtungenzutrifft.Die kapillare Entwasserungssehieht kann u. U. dazu verwendet werden,die Einsiekerung in eine Reaktordeponie gezielt zu steuern,indem ein Einstau der Sehieht dureh Verhinderung des seitliehen Ab·flusses herbeigeführt wird, wodureh das System aut ei ne einfaehe m i·neralisehe Diehtung reduziert wird.50

3. WIRKSAMKEITVON OBERFLÃCHENABDICHTUN GSSYSTEMENÜber die Wirksamkeit von Oberflachenabdichtungssystemen gibt eskaum verlassliche quantitative Untersuchungen. Bei ausgeführtenEndabdeckungen kann meist die Restinfiltration gar nicht genau er·fasst werden (keine vollstandige Fassung der Sickerwasser, unterirdischeZuflüsse, Problema bei der Bestimmung der massgebendenNiederschlagsmenge ete.). In der Literatur findet man einige Angabenaus Testfeldern. Die bekanntesten sind wohl diejenigen auf derDeponie Georgswerder in Hamburg, wo sich interessanterweise dasSystem mit kapillarer Entwasserung als am wirkungsvollsten erwiesenhat [4]. Di e Versuche haben au eh gezeigt, dass di e mineralischenDichtungsschichten infolge Austrocknung nach zwei Jahren bereitsMakroporen aufweisen. Z.T. wurden auch Schrumpfrisse festgestellt,die auf zu starke Austrocknung wahrend des Baus der Dichtungsschichtzurückgeführt werden.Di e Kombinationsdichtung ist wahrend des Versuchszeitraumes t987bis t989 dicht. In der unter der KDB liegenden mineralischen Dichtungsschichtwurden tendenziell auch Austrocknungserscheinungenfestgestellt. Ãhnliches berichtet Góttner [9]. Über das langfristige Verhaltender Kunststoffdichtungsbahn selbsl al s Bestandteil ei ne r Oberflachenabdichtungist wenig bekannt; diesbezügliche Fragen bleibenvorlaufig offen.In Tabelle 3 sind ein paar Daten zur Wirksamkeit von Oberflachenabdichtungssystemenaus mineralischen Schichten zusammengestellt.Die anteilmassig grósste Wirkung erreicht man generell durch hohesSpeichervolumen in der Deckschicht (Ausnützung der potentiellenEvapotranspiration), durch móglichst guten Oberflachenabfluss unddurch e ine effiziente Drainage über d er Dichtungsschicht. Durch di eseMassnahme allein lasst sich die Reslinfiltration in der Regel bereitsauf unter 5 % des Niederschlags reduzieren.Mii einer guten Oberflachenabdichtung lassen sich die lnfiltralionsmengenauf gegen t % der jahrlichen Niederschlagsmengen reduzieren,bei ei n er Deponieoberflache von z.B. 10 ha sind das noch tOOOm'la oder 2 1/Min!Es ist davon auszugehen, dass di e Wirksamkeit von Oberflachenabdichtungssystemenmit der Zeit abnimmt. In den meisten Fallen wirddies di e Umwellvertraglichkeit und Funklionsweise des Bauwerks Deponienicht wesentlich beeintrachtigen, sofern man bei der Projektierungentsprechende Reserven eingebaul hat. Auf jeden Fali sollte manaber in der Nachsorgephase mii - zumindesl lokalen - Unterhaltsarbeilenrechnen.SCHLUSSBEMERKUNGEndabdeckungen von Deponien sollen als Oberflachenabdichlungssystemeausgebildet werden. Diese sind Bestandteil eines technischenBauwerks und entsprechend den Anforderungen im Einzelfallzu dimensionieren. Wichtigstes Kriterium ist dabei die zulassige lnfiltrationvon Niederschlagswasser. In den allermeisten Fallen - auchbei Reststoff- und lnertstoffdeponien nach TVA - ist die Minimierungd er Sickerwasserbildung ei n wesentlicher Beitrag z ur Begrenzung d erEmissionen aus der Deponie. Die Schwierigkeilen in der Bemessungund in der Prognose des Langzeilverhaltens sollte uns nichl davonabhalten, Oberflachenabdichtungen als lngenieurbauwerke zu behandeln.Sorgfaltige Projektierung, pedantische Ausführungskontrollen,neue Ergebnisse aus der Forschung und Erfahrungen aus derPraxis werden uns ermóglichen, diese Herausforderung an unserenBerufsstand zu meistern.Adresse des Autors: Bernhard Matter, dipl. lng. ETH/SIAelo CSD COLOMBI SCHMUTZ DORTHE AGKonsumstrasse 203007 BernLITERATURVERZEICHNIS[t] DEUTSCHE BUNDESREGIERUNG, (t99t ): Gesamtfassung derZweilen allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Abfallgeselz (TA Abfall),T ei l t: Technische Anleitung zur Lagerung, chemisch/physikalischer,biologischer Behandlung, Verbrennung und Ablagerung vonbesonders überwachungsbedürftigen Abfallen, Fassung vom 1. Aprilt99t , Bundesanzeiger, Kóln.[2] FINSTERWALDER, K. und U. Mann (t990): Slofftransporl durchmineralische Abdichtungen. In: Neuzeitliche Deponietechnik, Jossberger(Hrsg.), 2. Bochumer Deponie-Seminar, Bal kuna, Rotterdam,S.209 - 221[3] HOFFMANN, H. (t990): Richtlinienentwurf «Mineralische AbdichtungenNRW». In: Neuzeitliche Deponietechnik, Jossberger (Hrsg.),2. Bochumer Deponie-Seminar, Balkuna, Rotterdam, S.253 - 258.[4] MELCHIOR, S., B. Vielhaber und G. Miehlich (t990): Untersuchungenz ur Wirksamkeit verschiedener Oberflachendichtsysleme fürDeponien und Altlasten, In: Thomé-Kozmiensky, K. J. und Lante D.(ed.): Deponie Ablagerung von Abfallen 4. EF- Verlag für Energie undUmwelttechnik, Berlín, S.t77 - t96.[5] MELCHIOR, S. et.al (t990): Testfeld- und Traceruntersuchungenz ur Wirksamkeit verschiedener Oberflachendichtungssysteme für Deponienund Altlasten, Z.dt. geol. Ges., Nr. t4t , HannoverOrt SMDK SMDK Dcponic Tcstfelder Georgswenlcr Gross LysimctuEtappe l Elappe 2 Pramont, Hamburg [4] ZcntralmüUdc:ponicKõlliken KõUilcen Sierre Frankfurt [17]Aulbau Grasbcwuchs Grasbewuchs Grasbewuchs Grasbcwuchs Grasbewuchs GrasbewuchsHumus 20 an Humus 20 an Morãnc 40 Deckschicht 75 an Deckschicbt 75 em Oberboden 30 emOberboden 60 em Oberboden 60 em Silt 60 em Draimgcschicbt 25 em Drainageschicht 25 an Sand 120 emDrainageschicbt 20 em mincral. Dicbtung 40 em Sand 20 em}"> mincral. Dichtlmg 40 em mineral. Dichtung 60 em miDerai.Dicbtung 50 emmineral. Dichtuog 60 em Sand 20 emFeinsand 60 em } Saud 30 emKics 20 em obsand/Feinldes 25 •>Kies 20 emNeigung der Obetllãchc 1:10 1:8 1:2 1:5}·>(10 %) (ca. 12 %) (50 %) (20 %) (4 %) (20 %) (2,5 %)Niederschlagshõhe mm/a 1100 noo 600 700 700 700Restinfiltration mm/a ca. 251> ca. 11 l) ca. 6-122) o 16')l-;'> 10-30Restinfiltration % 2,3 l 1-2 o 2,3>) ll>) 1,4-4,31:25l1:51:40l)",,Extrapolation aufgrund von Messungen eines Niedemchlagsereignisses.Ah& Kapillare Entwãsserungen Tabelle 3: Wirksamkeit von Oberflachenabdichtungssystemen5t

[6] BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, JUGEND UND FAMILIEund BUNDESMINISTERIUM FÜR LAND- UND FORSTWIRT­SCHAFT (1990): Richtlinie für die Ablagerung von Abfallen, Wien[7] DANSK INGENI0RFORENING (1990): Translation into English ofDansk lngeni0rforening's Recommendation for the Sanitary LandfillLiners, Normstyrelsens, Teknisk Forlag, Copenhagen[8] U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY (1990): How toMeet Requirements for Hazardous Waste Landfill; Design, Constructionand Closure, Pollution Technology Review No 185, New Jersey[9] GÓTTN ER, J.J. und G. Braun (1989: Das Austrocknungsverhaltendes Tons in der Kombinationsdichtung, Müll und Abfall 10/89.(10] ANDERSEN, L.J. et.al. (1988): The capillary-barrier test field atBotterup, Danemark, Documents BRGM No 160(11] BARRES, et.al. (1988): Application du principe des barriêres capillairesaux stockages étanche, des déchets speciaux, BRGM No 160(12] BILLIOTIE, J. et.al. (1988): Etude d'un systême bicouche soi linsoigrossier à effet de barriêre capillaire, BRGM No 160(13] FLÜHLER, H. (1988): Tiefensickerung aus Bõden über einerSchotteranlage, SIA Nr. 6, 1988(14] GODENZI, F. (1988): Bericht über die Kapillarbarriere, internesDokument CSD Colombi Schmutz Dorthe AG, Bern(15] PREGL, O. (1988): Handbuch der Geotechnik, Band 19/2, Deponietechnik,Universitat für Bodenkultur, Wien.(16] LAM, L. et.al. (1987): Transient seepage for saturated-unsaturatedsoil systems, Canadien Geotechnical Journal Vol. 24, 1987(17] WOHNLICH, S. (1987): Auswirkungen nachtraglicher Grundwasserschutzmassnahmenauf den Wasserhaushalt von Deponien unterbesonderer Berücksichtigung von Oberflachenabdichtungen. Schriftenreiheangewandte Geologie Karlsruhe, Universitat Karlsruhe.(18] MINISTERE DE L'EQUIPEMENT, DU LOGEMENT, DE L'AME­NAGEMENT DU TERRITOIRE ET DES TRANSPORTS, (1987): lnstructiontechnique relative à la mise en décharge controllée - ou centred'enfouissement technique - de résidus urbains, Neuilly, F.(19] COLOMBI, C. (1986): Sanierung der Deponie Pramont, VerbandSchweizerischer Abwasserfachleute Verbandsbericht Nr. 315[20] JEHAN, R. André et.al. (1985): Une Protection naturelle contrel'infiltration des e au x météoriques: La barriêre capillaire - principe-modélisationdes transferts d'eau, Bulletin de L'association internationalede geologie de l'ingenieur No 37, 1988(21 ] RANCON, D. (1980): Application de la téchnique des barriêrescapillaires aux stockages en tranches IAEA-SM- 243/7152

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICAT ION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Geotechnische Entwurfskriterien bei Deponiebautenvon PETER AMANN, ZÜRICHVORSPANNDeponien sind so alt wie die Menschheit. Für Stauanlagen, in denenzumeist sauberes Wasser deponiert wird, wurden technisch hoch stehendeBarrierensysteme entwickelt.Bei Deponien kommen Barrieren planmãssig erst seit weniger als 20Jahren zum Einsatz. Heute setzt sich bei Deponien das sogenannte3-Barrierensystem durch. Praktische Beispiele aus Deutschland belegendie rasante Entwicklung. Das lnstitut für Geotechnik (IGT} derETH-Zürich ist massgeblich an der Forschung und Entwicklung beiDeponiebarrieren beteiligt.Talsperren dienen der Deponierung von Wasser. Es liegen langjãhrigeErfahrungen über die geotechnischen Entwurfskriterien im Talsperrenbauvor. Als Absperrbauwerk dienen uns hãufig Erddãmmemit mineralischer Barriere und der natürliche Untergrund.Die Anlage von Deponien hat zumindest eine lange Geschichte. Barrierenwerden i m Deponiebau erst seit etwa 1970 verwendet. Die Mitwirkungdes Untergrundes wird systematisch erst seit etwa 1980beachtet.TA LSPERRE UND DEPONIEHierzu zwei Beispiele [1 +2] : Als Absperrbauwerk der Aabachtalsperrenahe Paderborn in Westdeutschland wurde ein 40 m hoher Zonendammmit Kernbarriere und sogenanntem Dichtungsteppich errichtet(Bild 1 ). Die Kernbarriere ist 10m dick. l h re Durchlãssigkeit betrãgt 5x 10-8 m/ S . .Nahe Wetzlar liegt die Deponie Asslar (Bild 2). Sie hat eine Flãchevon ca. 50 ha. Es handelt sich um eine typische Ausbaudeponie mitallen Entwicklungsstufen des Deponiebaus. Die Barriere wird durchein dünnes Dichtungselement von 0,6 bis 1 m Dicke gebildet. In ihrwerden biologischer Klãrschlamm und Hausmüll mit einer Gesamthõhevon mehr als 60 m abgelagert.Ei nen Vergleich d er geotechnischen Aspekte von Talsperre und Deponiezeigt Tabelle 1.Es hat mehr als zwanzig Jahre gedauert bis sich die Erkenntnis durchsetzte,dass eine Deponie geotechnisch mindestens den Anforderungeneiner Talsperre entsprechen muss. Denken Sie nu r an die Forderungd er freien Vorflut. Angesichts der lnhaltstoffe ist evident, dassdie an ei ne Deponiebarriere zu stellenden geotechnischen Anforderungennoch wesentlich hóher sind als bei einer Talsperre.Bild 1: Dammquerschnítt Aabachtalsperre (Bau 1977 l 78)Dichtun szoneEinbau - Tr ocken- Durchléis- Bruchver- Poren- Reibungs-Z o ne Material wasser - wichte sigkeit formung wasser- winkelg eh al tkN/m 3überdrucko0/o m/s 0/o B= AujA41Hanglehm und stark ver- i0ptimum·2'1witterter Schluffstein I a 13-14a tur uen2 verwitterter Schluffsteinnt6- Bnaturucn3 Katkstein lia35IOPtlmum.&'-'lehmauftrag25 .19,5 5x1f 11 ... 40, 421,0 Sx10 -5 ... 1 0,2 3719,5 > 10 _, ... 10 o 4416,0 1f 10 - -273053

Housmüllvorh .1>:-"Y'SC HNITT A-AAUFSI C HTBild 2: Querschnitt Deponie Asslar (in Betrieb seit 1975)VON DER WILDEN KIPPEZUM MULTI BARRIERENSYSTEMWilde Kippen sind uns aus Kindheitserinnerungen bekannt. Sie sindheute oberflachig, zumindest in West-Europa, weitgehend aus demLandschaftsbild verschwunden. Bild 3 zeigt einen Te ilbereich derDeponie Asslar vor etwa fünf Jahren. Es ist das Los jeder Ausbaudeponie,dass neben vêillig ungesicherten Bereichen Barrieren nachneuestem technischem Standard errichtet werden. Bild 4 zeigt einSchiff aut de m Wege z ur Verklappung i m Land d er unbegrenzten Mêiglichkeiten.Das Bild wurde 1985 in New York aut dem Wege zur internationalenKonferenz für Bodenmechanik aufgenommen. (Verklappungenhat es übrigens bis vor kurzem auch in Europa in grossemUmfang gegeben.)Die ungeheure Entwicklung im Deponiebau lasst sich gut am Beispielder Deponie Wirmsthal im Landkreis Bad Kissingen in Deutschlandzeigen [3]. Für diesen Standort wurde ei n 60 m tiefer Kalksteinbruchausgewahlt (Bild 5).Bei dieser Deponie werden die Grundlagen eines Dreibarrierensystemsverwirklicht, bestehend aus:der Technischen Barriere- der Barriere Abfall (Eiuatbarriere) und- der Geologischen BarriereDie wichtigsten Entwurfskriterien sind (und in Entwicklung, Bild 6) :hohe Lebensdauer und hohes Retentionsvermêigen der Barrierenfür SchadstoffeMinimierung des Sickerwasseranfallsfreie VorflutKontrollmêiglichkeit der Barrieresysteme- dauerhafte Zuganglichkeit der Entwasserungs- und Kontrollsysteme- SicherungsplanDie Minimierung des Sickerwassers wird durch die Überdachung derEinlagerungsbereiche bzw. die Zwischenabdeckung bei Umsetzungdes Daches gewahrleistet. Oberflachenwasser, Bergwasser (in derNachbarschaft befindet sich eine Altablagerung) und Deponiesickerwasserwerden getrennt gefasst, transportiert un d behandelt. Di e frei eVorflut ist durch einen Kontrollgang, der in einem Freispiegelstollenmündet, gewahrleistet. Umfangreiche Kontrolleinrichtungen und freierZugang unter die Deponie ermêiglichen Massnahmen i m Falle vonLeckagen. Es wurde ein umfangreicher Sicherungsplan erstellt, indem die mêiglichen Gefahrdungsbilder aufgezeigt, beurteilt undAbwehrmassnahmen vorausgeplant wurden.GEOTECHNISCHE ENTWURFSKRITERIEN(DEPONIE WIRMSTHAL)Die Verwirklichung der vorgenannten Entwurfskriterien soll nachfolgendnaher erlautert werden.Di e Grubendeponie wurde aus d en grundsatzlichen Erwagungen desLandschaftschutzes in de r Nahe de r Kurstadt Bad Kissingen gewahlt.Wie aus Bild 7 ersichtlich ist, kann die freie Vorflut durch einen Entwasserungsstollenhergestellt werden. Die geologische Barriere wirdvon den Schichten des Rêit etwa 10 m tief unter der Steinbruchsohlegebildet. Das Grundwasser fliesst oberhalb der nahe gelegenen Talsohlenab. Wand und Bodenflache des Steinbruchs sind mit 6 haFlache etwa gleich gross. Das Fassungsvermêigen der Deponiebetragt 5 Mio. m3. Sie ist damit die grêisste Deponie in Bayern.Zur Herstellung d er Wandbarriere mussten di e vom Steinbruchbetriebaufgelockerten Felszonen entferntwerden. Hierzu waren110'000 Bohrmeter für di e Durchführungder Perforationssprengungenerforderlich. lnsgesamtwurden 1 Mio m3 G este in bewegt.Für den Aufbau der Wandbarrierewurde eine spezielle Konstruktion(Bild 8) entwickelt, di e ineinem Schüttversuch (Bild 9) vorOrt erprobt wurde. Die Wandbarrierewird zusammen mit derSchüttung des Abfalls nach obengebaut. Si e besteht aus einer 2 mdicken mineralischen Barriere,die zwischen der geglattetenFelswand und einer Abstützungaus Gabionen eingebaut wird.Das unterschiedliche Verformungsverhaltenzwischen Abfallund Wandauflager wird durchspezielle Gleitpakete ausgeglichen._.-:4"'.... Bild 3: Ausbau der Deponie Asslar54

Tabelle 1:Geo1echnische Aspek1eTalsperre - DeponieGeotechnischerAspektTa lsperreOeponielnhaltsstoffe :flüssigfest,pastos, flü ssig , gasformigBauwerk :Dammzuséitzlich:Soh labdichtung lOberfloch enabdichtungUnterg rund :ausreichend d i eh tgegen Sickerwasserverlustezuséitzlich:Geologische Barr ieregegen SchadstoffeEmission:Si cker- und F l iell -vorgongezusiitzlich:Komplexe Stromungs-undDiffusionsvorgonge undGasemissionZeitliche Wirkung :lnhalt unveréinderbarlnhalt veréinderbarSi cherhei t:Erd statische undhydrau lischeSicherheitUmweltsicherheitBild 4: Mülltransport in New York 1985Bild 5: Steinbruch Wirmsthal beiBad Kissingen.Freigabe Reg v. Obb G62/3855

SchachtOeponie ­SickerwasüberdachterE inlagerungsbereichStollenKontrollgangAbleitung durch StollenBild 6: Deponie Wirmsthal:Entwasserungskonzepts wNOBild 7 (oben): Geologischer SchnittBild 9 (unten):Schüttversuch WandbarriereBild 8 (rechts):Deponie Wirmsthal: WandbarriereLegendel Müll2 Feinrnüll3 Vlies 350 g/rn24 Sickerwasserdrainage5 Basisabdichtung6 Kontrolldrainage7 Kontrollabdichtung8 Planurnsausgleichsschicht56

NotaufzugLegendel Müll2 Feinmüll3 Vlies 350 g/m24 Sickerwasserdrainage5 Basisabdichtung6 Kontrolldrainage7 Kontrollabdichtung8 Planums ausgleichsschichtEooBild 1 O: Deponie Wirmsthal - Sohlbarriere und KontrollgangAls Sohlbarriere wird eine doppelte mineralische Basisbarriere mitzwischenliegender Kontrolldrainage eingebaut (Bild 10). SamtlicheSickerwasser- und Kontrolleitungen münden in einen Kontrollgang,de r ahnlich wie bei ei n er Talsperre unterhalb des Barrieresystems verlauft.Der Kontrollgang mündet in den Freispiegelstollen. Über derKreuzung dieser Bauwerke ist ein Zugangsschacht angeordnet. Dieserliegt konsequenterweise ausserhalb des Barrieresystems. Ernimmt auch di e Oberflachenwasser wahrend der Bauzeit aut (Bild 11 ).Bild 12 zeigt di e erste Ausbaustufe de r Deponie i m heutigen Zustand.Bild 11: Deponie Wirmsthal - SchachtbauwerkTos beckenEine wesentliche geotechnische Aufgabe ist auch, das Barrieresystemdem geplanten Deponieausbau anzupassen. Bei einer Deponie,deren Verfüllung Jahrzehnte dauert, ist es erforderlich, zukünftigeEntwicklungen in der Deponietechnik berücksichtigen zu kon nen.[3].Bild 12: Deponie Wirmsthal - 1. Ausbauabschnitt Oktober 199157

SOHLBARRIERENBild 14: Aufbau von Sohlbarrieren1970 / 19801990Bi/d 14: Basisbarriere Kettleman Hil/s Land Fil/Tabelle 2: Richtlinien für den DeponiebauÓSTERREICHÓNORM S 2070-5Dcponíen l Elemenlklasscn l ZuordnungGcotcchnik im DeponicbauR!CHTUNIE füc àie AllLAGERUNG von ABFALLENDEUTSCHLANDOPERATIONS LAYERPRIMARY LEACHATECOLLECTION ANOREMOVAL SYSTEMPRIMARY COMPOSITE LINERSECONOARY LEACHATECOLLECTION ANOREMOVAL SYSTEMSECONOARY COMPOSITE LINERVAOOSE ZONE MONITORINGSYSTEMl. Nov. 1990TA-ABPALL TEIL l l. April 1991GDAAK 11-DGEG EmpfehlungenGeotechnik der Deponien und AltlastenSCHWEIZTVASJA-No1111 203 "Dcponicbau''(in Bearbcilung)EGKOM (91) 102erslc Ausgabe 1990lctzte Erg1inzung 9/1991RICHTL!NIE des RA TES über ABFALLDEPONIEN10. Dcz. 1990scit August 1990(im Vor!lchlag) 31. Mai 1991GEOTECHNISCHE ENTWURFSKRITERIENFÜR BASISBARRIERENIn den vergangenen Jahren wurden verschiedene Barrieresystemefürdie Deponiebasis entwickelt. Sie unterscheiden sich in Dicke, Materialund Abfolge der Barriereschichten. Bei der mineralischen Barrierewurde dabei hauptsachlich Wert auf die physikalische Grbsse desDurchlassigkeitsbeiwertes gelegt. Die erforderliche Dicke der Barrieresystemeergab sich nahezu ausschliesslich aus erdbautechnischenErwagungen.Vor al l em in Deutschland wurde die sogenannte Kombinationsbarriereentwickelt. Darunter versteht man ein sogenanntes «Verbundsystem••zwischen der mineralischen Barriere und einer aufgelegtenFolie aus PEHD (Bild 13).Leider findet das Verbundsystem in der Praxis nicht statt, weil sich dieFolie unter Temperaturschwankungen und Scherspannungen verformt.Schwierigkeiten treten insbesondere in Hanglage auf, wenn di eScherbeanspruchung aus der Auffüllung über die Folie in den Untergrundübertragen werden soll.Anstelle der zunehmend dickeren Dimensionierung bei der mineralischenBarriere und der Verringerung der physikalischen Durchlassigkeitsollte in Zukunft mehr Wert auf das Diffusionsverhalten unddas Adsorptionsvermbgen der Materialien gelegt werden.Bei Oberflachenbarrieren ist di e Anwendung von Kunststoffolien sinnvoll,weil so das mineralische Barrierematerial vor d en Atmosphariliengeschützt werden kann und das System reparierbar ist.In den USA haben sich Barrieresysteme mit mehrfachen Kunststofflagen,insbesondere zur Entwasserung, entwickelt (Bild 14). Mitdem spektaktularen Schadensfall Kettlemans Landfill [4), wo dasgesamte Barrieresystem mit der Verfüllung infolge Abgleiten zerstbrtwurde, haben sich die Grenzen des Einsatzes von Kunststoffengezeigt.In Süddeutschland wurden deshalb - ich komme zurück auf das BeispielWirmsthal - doppelte mineralische Barrieresysteme für di e Basisentwickelt (Bild 10). Bei m o.g. amerikanischen System fallt i m übrigendie Umkehrung des Kontrol!- und Barrieresystems auf.VORSCHRIFTEN UND RICHTLINIEN IM DEPONIEBAUVon de n weltweiten Bemühungen, Richtlinien fürdie Anlagevon Deponienaufzustellen, werden hier, die in d er Schweiz und in de n deutschsprachigenNachbarlandern aufgestellten, genannt (Tabelle 2):In ósterreich gelten seit de m 1. November 1990 di e Ó-Normen S2070bis 75 mit de n lnhalten geotechnische Klassifizierung von Standorten,Deponiebauklassen, Eluatklassen (Gefahrdungspotential von Abfallen),Dichtungsbahnen aus Kunststoff. Deponiebau und Standorterkundung.Die Norm unterscheidet nach Deponiebauklassen, jenachdem, ob e ine Versickerung des Deponiesickerwassers i m Untergrundzulassig (Bauklassen 1 und 2) oder nicht zulassig ist (Bauklassen3 bis 6). Das Gefahrdungspotential von Abfallen wird nach58

Eluatklassen eingeteilt (Kiassen l, nicht getãhrdend bis IV, Behandlungertarderlich). Schliesslich wird in de r zuletzt genannten Narm e ineZuardnung zwischen den Mindestantarderungen an Standartklassenund Depaniebauklassen in Relatian zu den Eluatklassen vargenammen.In Deutschland ist seit dem 1. April 1991 die zweite Allgemeine Verwaltungsvarschriftzum Abtallgesetz, TA-Abtall, Te i l 1, in Kratt. Si ebehandelt die Grundsãtze zur Lagerung, Behandlung, Verbrennungund Ablagerung van besanders überwachungsbedürttigen Abtãllen.Diese sind in einem Katalag nach Schlüsselnummern autgelistet. InAbschnitt 9 werden die besanderen Antarderungen an aberirdischeDepanien testgelegt. Neu ist, dass die sagenannte Kambinatiansdichtung,d.h. die Kambinatian aus mineralischer Barriere und Kunststaffbahnbundesweit al s Regeltall vargeschrieben ist. Dies gilt sawahltür die Basisbarriere als auch tür die Oberflãchenbarriere. VergleichbareSysteme werden ausdrücklich zugelassen.Schan relativ trüh, nãmlich im Jahre 1985 wurde van der DeutschenGesellschaft tür Erd- und Grundbau der Arbeitskreis Geatechnik derDepanien und Altlasten gegründet. Dieser Arbeitskreis machte sichzügig an die Erarbeitung van Emptehlungen. Diese Vargehensweiseentspricht dem des bekannten Arbeitskreises tür Uterbetestigungen(EAU). 1990 kam die erste Sammlung der Emptehlungen in Druck.Die neuen Arbeitsergebnisse werden lautend in den Septemberhettender Bautechnik verõffentlicht. Seit kurzem steht auch eine englischeAusgabe zur Verfügung, die im ETC8 der ISSMFE bearbeitetun d i m Mai dieses Jahres aut d er europãischen Tagung in Flarenz de róttentlichkeit vargestellt wurde.Der schweizerische Bundesrat hat am 10. Dezember 1990 die technischeVerardnung über Abtãlle (TVA) erlassen. Die Antarderungenan Standart, Errichtung und Abschluss van Depanien werden dart i mAnhang 2 (Artikel 30) geregelt. Die Verordnung lãsst eine grõssereAnzahl van Varianten für die technische Basisbarriere zu. lnsbesandereist ertreulich, dass auch neuere Entwicklungen bei den Barrierenmõglich sind, wenn durch entsprechende Versuche nachgewiesenwird, dass sie den Eckdaten der Verardnung entsprechen. lmFebruar 1990wurde durch Vernehmlassung bei den tachkundigen undinteressierten Kreisen die Narmenkammissian zur Erarbeitung derSIA Narm 203 Depaniebau ins Leben geruten. Der Arbeitskreis hatsi eh in bisher in rd. ei n em Dutzend Sitzungen mit d er Mate ri e beschãttigt.lnzwischen liegt e ine Gliederung und Stichwartsammlung va r. De rBearbeitungsstand sall in Kürze durch Verõffentlichung der interessiertenFachwelt vargestellt werden. lm Arbeitskreis wurde hinlãnglichdarüber diskutiert, ab die Erstellung einer Narm ader die Erstellungvan Richtlinien der richtige Weg ist. Ei ne Entscheidung hierüberkannte bisher nicht getraffen werden.Die europãische Gemeinschaft bemüht sich ebentalls u m die Erstellungvan Richtlinien. Hierbei geht es var allem um die Verhinderungeines negativen Wettbewerbs bei der Ablagerung van Abtãllen. Dieserkõnnte zu einer vermehrten Ablagerung in Lãndern mit geringemtechnischen Stand bzw. Anfarderungen und geringerem Lahnniveautühren. Der eurapãische Rat über Abfalldepanien hat deshalb am 31.Mai 1991 unter der Bezeichnung KOM (91 ) 102 ei nen Varschlag vargelegt.FORSCHUNG UND ENTWICKLUNGArbeiten am IGT (lnstitut für Geotechnik) der ETH Zürich.Das IGT arbeitet seit mehreren Jahren erfalgreich in der Umweltgeatechnik[5]. Die Schwerpunkte der zukünttigen Farschungs- und Entwicklungsarbeitbei der geatechnischen Behandlung van Abtãllensehen wir wie talgt:- Recycling geatechnischer Baustaffe- Weiterentwicklung van Barrieresystemen- Dauerhattigkeit technischer Barrieren- Mechanische Beanspruchung van Barrieren- Beurteilung und Einbeziehung natürlicher BarrierenHinsichtlich unserer Arbeiten aut dem Gebiete des Recycling verweiseich aut die Austührungen van Herrn Dr. Caprez.Ei nen Beitrag zur Untersuchung d er Barriere Abtall hat das IGT bei mkürzlich abgeschlassenen ersten Abschnitt des Prajektes IMRA, d.h.bei der lmmabilisierung van Rauchgasreinigungsrückstãnden gelei-Bild 15: Partikel aus RauchgasrückstandenBild 16: Tonmineral Chlorit [(Al, Mg, FE)(Siu)(O,o)(OH)s]stet [6]. Bei diesem Prajekt wird die Wirkung van Zement untersucht.Hier bilden die Untersuchungsmõglichkeiten unseres tanmineralagischenLabars wichtige Varaussetzungen tür die Grundlagentarschung.Bild 15 [9] zeigt eine Autnahme aus dem Elektranenmikraskap.Die helle Flãche ist Blei, das in einem beim Verbrennungsprazessentstehenden Glaskügelchen eingeschlassen ist.Diese Kügelchen zerbrechen beim Waschvargang und geben dieSchwermetalle frei. Es zeigte sich, dass eine nachtrãgliche lmmabilisierung,wenn überhaupt, nu r mit hahen Zementzugaben mõglich ist.Derzeit wird am IGT i m Auftrag des AGW, Kanta n Zürich deshalb e ineMethade untersucht, mit d er durch Zugabe va n Tanmineral e ine besserelmmabilisierung erreicht werden sall.Tanminerale Bild 16, haben in der Umweltgeatechnik eine zentraleBedeutung [7]. Sie sind in der Lage, nicht n ur Wasser in ihre Schichtstrukturaufzunehmen, sandern auch arganische Staffe und Schwermetallezu binden. Sie eignen sich zum Einschluss arganischer Statte,van Schwermetallen und van radiaaktiven Staffen. Das IGT arbeitetdaher intensiv an der Erfarschung dieser Zusammenhãnge türTechnische Barrieren (Tabelle 3). Nach neueren Untersuchungenkann z.B. eine wesentliche Verbesserung des arganischen Adsarptiansvermõgensvan Mineralstaffen durch Zusatz van arganaphilenTa nen erreicht werden [8] . Dies wird aus Dittussiansversuchen, DiagrammBild 17, deutlich. Eine 100-ige Phenallõsung dringt im Experimentnach 17 Tagen rund 2 em tiet in die mit arganaphilem Tan vergütetenPrabe var. Die gleiche Eindringtiete wird in der unvergütetenbzw. mit narmalem Bentanit vergüteten Probe bereits in einem Viertelder Zeit erreicht und zwar bei halber Konzentration.59

Sohlbarriere l OberfHichenbarriere lWandbarriere l BohrlochversiegelungAufbauMaterialAdsorbentenDimensioníerungTonmineraleOrganische StoffeSchwermetalleRadioaktive StoffeVerformung l BeanspruchungBerechnungModellversuchMessungVielleicht gelingt es eines Tages, ausgehend vom Schadstoffpotentialdes Deponieinhaltes, die Basisbarriere auf der Grundlage dieserForschungsergebnisse so zu dimensionieren, dass Schadstoffe indefinierter Menge und in einem definierten Zeitraum zurückgehaltenwerden kónnen.Hinsichtlich unserer Untersuchungen an tonhaltigen und feststoffreichenMaterialien für Schlitzwande zum Einschluss von Deponien undAltablagerungen verweise ich auf den anschliessenden Vortrag vonFrau Hermanns.Ein weiterer Schwerpunkt am IGT ist die Untersuchung der Beanspruchungvon Barrieresystemen durch Berechnung, Modellversuchund Messung. Am IGT wurden Berechnungen für das WandbarrieresystemWirmsthal nach der Methode der Finiten Elemente durchgeführt(Bild 18). Mit Feldmessungen (Bild19) werden die geotechnischenVoraussagen mit dem tatsachlichen Verhalten des Barrieresystemsverglichen. Ãhnliche Untersuchungen sind für Basis- und Oberflachenbarrierenvorgesehen.Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden auch für die BarriereUntergrund durchgeführt. H i er sollen d er Schadstofftransport unddas Adsorptionsvermógen untersucht werden. Das IGT arbeitet auchan der Entwicklung von geotechnischen Untersuchungs- und Messverfahrenzur Altlasterkundung.1 o o o o(ppm)PhenolTabelle 3 (oben links): Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte. TechnischeBarrierenBild 17 (links): Eindringtiefe der Diffusionsfront Phenol in konventione/1 (GM,GMM) und mit organophilem Ta n (GMX, GMP) vergütete Probe5000Bild 18 (unten links): Deponie Wirmstha/: FE-Berechnung der Wanbarriere___.x (mm)Bild 19 (unten): Deponie Wirmsthal: Messsystem Wandbarriere1 0 1 2 1 4 16 1 8 20= lnklinometerGM = Grundmaterlal, slltlger Sand GMX = Grundmatertal, vergütet mltohne PlastlzH:ât Up=O) mltwenig Ton (SM-ML)5 Gew.% Tixosorb(partlell organophiler Bentontt)GMM = Grundmaterlal, vergütet mit5 Gew.% Montlgel{CaBentonit)GMP = Grundmaterlal, vergütet mlt5 Gew.% 11xogel VP(organophiler Bentonit}ETSGBs= Te lestrainmeter= Gleitmikrometer= Bodendruckmessdosen= Steigrohre für Kabelund MessleitungenT= Te mperatu rmessfühler-- 0ST= Stangenextensometerh=B,OOmausgewiih l te Verformungen : YLKnoten .6. x [em] .6.Y [em]2 3 -155 3 - 1 76 2 - 14-1139- 6x60

Bild 20: Deponie Gerolsheim:Altlasterkundung11111E 3Wenn die Untersuchungen der Geotechniker dazu beitragen, dass innaher Zukunft Altlastuntersuchungen wie hier gezeigt (Bild 20) - eshandelt sich um Drucksondierungen auf der Deponie Gerolsheim inRheinland Pfalz, unter Vollatemschutz des Bedienungspersonals -nicht mehr erforderlich sind, haben wir Geotechniker ei nen wichtigenBeitrag zum Schutze der Umwelt geleistet.Adresse des Verfassers:Dr.-lng. Peter Amannlnstitut für Geotechnik - IGTETH-HõnggerbergCH-8093 ZürichLITERATUR[1 ] Amann, P.Geotechnische Erfahrungen mit mineralischen Abdichtungsmaterialien.Ber. 7. Nat. Tag. lng. Geol.: 249-255, 9 Abb, 1 Tab., Bensheim1989.[2] Amann, P.; D. Stroh.Some geotechnical experiences with stockpiling of houskeepingwaste and industria! sludge.Proc. of the 12th lnt. Conference on Soil Mechanics and FoundationEngineering, Ria de Janeiro 1989.[3] Amann, P. et al.Geotechnische Gesichtspunkte bei der Planung und Ausführungder Deponie Wirmsthai/Bad Kissingen.Vortrage der Baugrundtagung 1990 in Karlsruhe, DGEG.[4] Mitchell, J.K. et al.Kettleman Hills Waste Land Fill Slope Failure. 1: Liner-Systemproperties,11: Stability analysis.Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 116, No. 4, April1990,pp. 647-689.[5] lnstitut für Geotechnik (vormals IGB). Tatigkeitsbericht 1990.Bericht J 244/90 vom 28. Marz 1991, ETH - Zürich.[6] IMRA: Projekt zur lmmobilisierung von Rauchgas-Rückstanden.Schlussbericht April 1991.[7] M. Müller-Vonmoos et al.Clay Mineralogy and Soil Mechanics.Applied Clay Science, Vol. 4, No. 2, June 1989.[8] Stockmeyer, M.Organobentonites and contaminant retention in waste depositliners.Proc. of the EUROCLAY 1991, Dresden, pp. 1007-1012.[9] Plüss, A. and Ferell, R.E. jr. (1990)"Characterisation of lead and other heavy metals in fly ashfrom municipal waste incinerators".Hazardous Waste & Hazardous Materials, Vol. 8, No. 4.61

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICATION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Sicherung von Altlasten durch vertikale BarrierensystemeRita Hermanns, lnstitut für Geotechnik, ETH ZürichKURZFASSUNG:Die Sicherung von Altlasten stellt heute ein zentrales Problem in derUmwelttechnik d ar. Studien in der Bundesrepublik und in d er Schweizbelegen, dass eine Vielzahl der heute bereits bekannten Altlasten inde n nachsten Jahren dringend d er Sanierung oder d er Sicherung bedürfen.E ine Mbglichkeit d er Sicherung besteht in d er Umschliessungder kontaminierten Bereiche mit vertikalen mineralischen Barrierensystemenim Schlitzwand-Verfahren.Am lnstitut für Geotechnik der ETH Zürich werden z.Zt. mineralischeMaterialien für den Einsatz von Schlitzwanden, die im Zweiphasenverfahrenhergestellt werden kbnnen, auf ihre Eignung als Barriereh in untersucht. Einerseits wird die Verarbeitbarkeit der frischen Massen,andererseits ihr mechanisches und mineralogisches Verhaltenim erharteten Zustand untersucht. Die Untersuchungen des Durchlassigkeitsverhaltensverschiedener Mischungen gegenüber Sickerwasserstellen hierbei ei nen Schwerpunkt dar. lnsbesondere interessierenFragestellungen zur Langzeitstabilitat sowie zur mineralogischenund chemischen Veranderung dieser Materialien unter Angriffvon Deponiesickerwasser.TONIGER BODENENCAPSULATING OLD WASTE DEPOSITS WITH AR­TIFICIAL VERTICAL BARRIERSAbstract: Nowadays, the securing of old waste deposits is an urgentenvironmental problem. Studies in Germany and in Switzerland show!hat numerous waste deposits urgent need remedial work. One possibilityis to encapsulate old waste deposits with artificial vertical barriers,Ihe so called plastic concrete cut-off walls.The lnstitute of Geotechnical Engineering of the ETH Zürich is investigatingthe suitiability of mixtures, rich in solid compounds, to buildsu eh cut-off walls using the two-phase method. On o ne hand, Ihe workabilityof the fresh mixture is tested. On the other hand, the mechanicalproperties of the hardened material are examined. The investigationof the permeability of different mineral sealing material s againstseepage water of old waste deposits is of main interest. Some of themost important questions are the long-term behaviour and the chemicaland mineralogical changes of the examined mixtures due toattack by leachates.1. EINLEITUNGDie Herstellung von Untergrundabdichtungen gehbrt zu den traditionellenAufgaben des Bauingenieurs. Zur Verminderung der Wasserverlustevon Speichern und Wasserbauwerken sowie zur Verminderungdes Wasserandrangs in Baugruben und bei weitreichendenGrundwasserabsenkungen wird haufig das Schlitzwand-Verfahrenangewendet. Für d en Einsatz von Schlitzwanden als vertikale Barrierensystemesind in den letzten Jahren i m Bereich der Umwelttechnikneue Aufgabengebiete entstanden. Ein wichtiges Einsatzgebiet solcherBarrieren stellt die Einkapselung von Altlasten, von denen eineGefahr für die Umwelt ausgeht, dar.Für die Lbsung dieser Aufgabe binden die Schlitzwandelemente inde r Regel in gering wasserdurchlassige Bodenschichten e in (Bild 1 ).Das kontaminierte Deponiewasser kann dann innerhalb der Deponieunter de n ausserhalb herrschenden Grundwasserspiegel abgesenkt,gefasst und gereinigt werden. Solange di ese Massnahme aufrecht erhaltenwird, entsteht e in hydraulisches Gefalle von aussen nach innen.Fali! die Wasserhaltung unter der Altlast aus, wird der Deponiewasserspiegelwieder steigen. Dadurch kommt es dann entweder zuBild 1: Einkapselung von Altlasten mit vertikalen Barrierensystemeneinem Spiegelausgleich oder sogar zu einem Aufstau des Sickerwassersund damit z u ei n em hydraulischen Gradienten, de r nach aussengerichtet ist.Wichtig für die Barrierenwirkung einer solchen Schlitzwand ist deshalbeinerseits die Funktionsfahigkeit des Systems hinsichtlich mechanischemVerhalten wie Rissefreiheit, Verformungsverhalten undDurchlassigkeitsverhalten gegenüber aggressiven Sickerwassern.Andererseits ist die chemische und die mineralogische Langzeitstabilitatdes verwendeten Materials zu !ordern. Auch ein niedriger Diffusionskoeffizientmuss erreicht werden.2. HERSTELLUNG VON VERTIKALEN BARRIEREN-SYSTEMEN IM SCHLITZWANDVERFAHRENFür die Herstellung von vertikalen Barrierensystemen im Schlitzwandverfahrenstehen heute zwei verschiedene Bauverfahren zurVerfügung:• das Zweiphasenverfahren und• das Einphasenverfahren.l m Zweiphasenverfahren wird di e Wand abschnittsweise mii Schlitzwandgeratenwie Greifer oder Frase ausgehoben (Bild 2, oben). DerErdschlitz wird wahrend des Aushubs durch eine Bentonitsuspensiongestützt. Anschliessend wird das eigentliche Barrierenmaterial i mKontraktorverfahern in den Schlitz eingebracht. Es verdrangt die Ben-63

ZWEIPHASEHVERFAHRENEINPHASENVERFAHREN MIT SCHLITZWANDGREIFERBild 2: Schematische Darstellung der Herstellung von Schlitzwanden(Meseck, 1987)He rstellungsart M1schungszusammensetzung Dichte Wasser/Feststoff·je m 3 Schlitzwandmaterial (Vm 3 ] verhaltnisEinphasen· 40 kg Na-Bentonit (aktiviert) 1.21 W/F = 4,00verfahren200 kg Hochofenzement(BRD)(HOZ 35 L NW HS)960 kg WasserEinphasen- 175 kg Ca-Bentonit 1,23 W/F = 2.51verfahren175 kg Hochofenzement(BRD)(HOZ 35 L NW HS)879 kg WasserZweiphasen· 40 kg Na·Bentomt (aktiviert) 2,1 7 W/F = 0,20verfahren280 kg hydr. Bindemittel(BRD)250 kg Steinmehl1200 kg Zuschlag 0/8 m m350 kg WasserZweiphasen 491 kg Opalinuston 1,65 W/F = 0,67verfahren368 kg Por11andzement(ohne lnert- 123 kg Elektro·FIIter-AscheStolfe)654 kg Wasser(CH)tonitsuspension, die abgepumpt und regeneriert werden muss.Wãhrend des Betoniervorganges werden die Lamellen dureh Absehalrohrebegrenzt, wodureh unweigerlieh Fugen entstehen. Auf dieDiehtigkeit di ese r Fugen muss besonderer Augenmerk geriehtet werden,da dureh Fehlstellen in der Wand der Abdiehtungserfolg der gesamtenMassnahme erheblieh beeintrãehtigt wird. Für die Verdrãngungder Bentonitsuspension dureh das eigentliehe Barrierenmaterialmuss ei n ausreiehend grosser Diehteuntersehied zwisehen d en beidenMassen bestehen. Fehlstellen dureh mangelhafte Verdrãngungmüssen verhindert werden.E in grosser Vorteil des Zweiphasenverfahrens besteht in d er grossenBandbreite der mogliehen Barrierenmaterialien, in der zeitliehen Unabhãngigkeitdes Herstellungsprozesses sowie in der Anwendbarkeitaueh in geologiseh sehwierigen Verhãltnissen. In der BundesrepublikDeutsehland wurden bisher bevorzugt Betone (siehe Bild 3) untersehiedlieherZusammensetzung verwendet. Zur Vergrosserung desRaumgewiehtes wurden den aktiven Materialien hierbei Zusehlagstoffezugegeben.Aueh im Einphasenverfahren wird der Sehlitz mit den Spezialwerkzeugender Sehlitzwandbauweise (Greifer, Meissel) absehnittsweiseausgehoben (Bild 2, unten). Anstelle der bei m Zweiphasenverfahrenzum Stützen der vertikalen Erdwãnde verwendeten Bentonitsuspensionwird eine Bentonit-Zementsuspension (siehe Bild 3) verwendet.Diese Massen verbleiben naeh Beendigung des Bodenaushubs imSehlitz und erhãrten langsam dureh den Zementanteil. Die Herstel-OuelleBLINDE, J.BLINDE. A.KIENZLE. G.(1987)MESECK. H.HERMANNS, R(1986)WITI.K.BECK,W(1987)INSTITUT FORGRUNDBAU UNDBODENMECHANIKETH ZURICH(1990)Bi/d 3: Beispiele von Mischungszusammensetzungen von verschiedenen Schlitzwandverfahren (Hermanns;Bucher; 1990)lung einer Einphasen-Sehlitzwand erfolgt i m sogenanntenPilgersehrittverfahren (Herstellungder Lamellen 1, 3, 5 ete., dann Herstellung derLamellen 2, 4, 6 ete., siehe Bild 2). Beim Aushubder Sekundãrlamellen (2, 4, 6 ete.) sehneidetde r Greifer in di e noeh relativ weiehe Masseder Primãrlamellen (1, 3, 5 ete.) ein. Dureh dasZahnprofil des Aushubgerãtes ergibt sieh einegute Verzahnung zwisehen den einzelnen Lamellen.Da der Erhãrtungsvorgang der Barrierenmassein den Primãrlamellen noeh nieht abgesehlossenist,wird die Masse der Sekundãrlamellengut angebunden.Der Vorteil des Einphasenverfahrens liegt in derHerstellung einer homogenen Wand sowie inde r Wirtsehaftliehkeit (Wegfall von Bentonitsuspensionsowie deren Regeneration und Entsorgung).Naehteil dieses Verfahrens ist, dass ausherstellungsteehnisehen Gesiehtspunkten nurBarrierenmassen mit relativ geringem Feststoffgehaltverwendet werden kon nen. Ausserdemsinddiese Massen nurübereine bestimmteZeitdauer verarbeitbar, ohne dass de r Abbindeprozessbeeintrãehtigt wird. Di e s begrenzt somitsowohl die Herstellungstiefe d er Wand al s auehdie Anwendbarkeit des Verfahrens bei geologisehsehwierigen Untergrundverhãltnissen.Di e Mogliehkeit, weitere Abdiehtungselemente,wie Kunststoffolien aus HDPE, im Einphasenverfahrenin die noeh frisehe Masse einzubauen,wurde in Deutsehland bereits in einigen Sanierungsfãllengetestet. Bild 4 zeigt d en Einbaueiner HDPE Folie bei der Sanierung einer lndustriemülldeponiein Deutsehland (ausgeführt1986). Die Wirksamkeit dieser sogenannten«Kombinationsdiehtwãnde» zur Sanierung vonAltlasten ist jedoeh aus versehiedenen Gründen,die in den naehfolgenden Absehnittennoeh eingehender erlãutert werden, fraglieh.Bild 4: Herstellung einer «Kombinationsdichtwand"mit eingehangter HDPE-Kunststoffolie64

Rezeptur der Mischung M 21Rezeptur der Mischung M 27368 kg/m3Elektrofilterasche123 kg/m3Opalit491 kg/m3WasserPortlandzement279 kg/m3Bi/d 5: Zusammensetzung der untersuchten Zweiphasenmischungen 21 und 273. UNTERSUCHUNGEN AN MINERALISCHENBARRIERENMATERIALIENFÜR DIE HERSTELLUNG VON SCHLITZWÂ NDENIM ZWEIPHASEN-VERFAHREN3.1 ZusammensetzungFür di e Sieherung d er Sondermülldeponie Kolliken i m Kanton Aargauwerden vom lnstitut für Geoteehnik der ETH Zürieh z.Zt. Untersuehungenan versehiedenen Materialien für d en Einsatz ei n er vertikalenmineralisehen Barriere untersueht. Die geologisehen Verhaltnissedes Gebietes, in der sieh die Altlast befindet, lassen die Herstellungeines vertikalen Barrierensystems nu r i m Zweiphasenverfahrenmit einer Sehlitzwandfrase sinnvoll erseheinen. Ausserdem wird derEinsatz einer feststoffreiehen Masse angestrebt, in der nur aktivesMaterial zur Erhohung des Sehadstoffrüekhaltevermogens und derLangzeitstabilitat verwendet werden soll. lnerte Zusehlagstoffe wiez.B. Kiessand, sind unerwünseht.l m Labor des lnstituts wurden versehiedene Misehungen, die aus gemahlenemOpalinuston («Opalit»), Portlandzement («Suffaeem»)sowie versehiedenen Füllern bestanden, untersueht. l m folgenden so liaut die Untersuehungsergebnisse von zwei ausgewahlten Misehungen(21 und 27) naher eingegangen werden.Die Zusammensetzungen der Misehungen 21 und 27 sind im Bild 5dargestellt. Der Hauptuntersehied der beiden Rezepturen bestehtdari n, dass die Misehung 21 einen Füller (Eiektrofilterasehe aus einerSehmelzfeuerung, kurz EFA-Füller genannt) enthalt.3.2 AnforderungenAn die Barrierenmassen werden folgende Anforderungen gestellt:l m frischen Zustand müssen die Massen verarbeitbar, d.h. misehbar,pumpbar, ete. seinwahrend des «Betoniervorganges, darf sieh die Masse nieht entmischendas Material muss die Bentonitsuspension vollstandig verdrangen.• l m erhãrtenden Zustand dürfen ke ine Risse infolge von Konsolidationsvorgangen(z. B. Setzungen) und infolge von Abbindeprozessen(z. B. Sehwinden) auftreten.l m erhãrteten Zustand muss si eh di e Wand rissefrei verformen konnensie soll ei ne geringe hydraulisehe Durehlassigkeit und einen hohenDiffusionswiderstand gegenüber dem anfallenden Deponiesiekerwasseraufweisendie Langzeitstabilitat des gesamten Wandsystems bei Angriff vonSickerwasser soll gewahrleistet seindas Barrierenmaterial soll mogliehst viel Schadstoffe adsorbierenkon nen.3.3. Ergebnisse der DurchlãssigkeitsuntersuchungenDie Mischungen 21 und 27 wurden i m Labormassstab hergestellt, fürspatere Untersuchungen in zylindrische Probekorper (d/h 10 em l12 em) abgefüllt und bei ca. 18 oe unter Wasser gelagert.Bild 6: Versuchseinrichtungzur Bestimmungdes Durchlassigkeitsverhaltens65

ParameterKonzentration [mg/1]sind di e i m Perkolat gemessenen Konzentrationen an Calcium in Abhangigkeitvon der Zeit aufgetragen.Kal i u m 2.000Natrium 3.500Calcium 350Mangan 300Chlorid 10.000Ammonium 500Sulfat 1.500pH-Wert 7ei. Leitfãhigkeit 23.000 p. S/emBild 7: Zusammensetzung des verwendeten synthetischen Sickerwassers(Hermanns; Bucher; 1990)An 28 Tage alten Probekiirpern jeder Mischung wurden Durchlassigkeitsversuchedurchgeführt. Die Proben wurden hierzu in spezielleTriaxialzellen eingebaut (Bild 6). Vorteile dieser Versuchseinrichtungsind u. a. die Vermeidung von Randumlaufigkeiten wahrend der Versuchsdurchführungdurch flexible Randabdichtungen, die stufenloseRegulierung des hydraulischen Gradienten sowie die Kontrolle übereventuelle Undichtigkeiten im System.Als Prüfflüssigkeiten kamen Zürcher Leitungswasser und ei n synthetischesSickerwasser zur Anwendung. Das synthetische Sickerwasser(kurz: synth. SiWa) wurde in Anlehnung an die chemischen Analysendes Deponiesickerwassers in Kiilliken zusammengestellt(Bild 7). Die hydraulischen Gradienten lagen zwischen i = 30 undi = 100. Das austretende Sickerwasser wurde aufgefangen und derDurchlassigkeitsbeiwert k nach DARCY berechnet. Die Ergebnisseder Durchlassigkeitsversuche in Abhangigkeit vom Probenalter sindin den Bildern 8 und 9 dargestellt.Das aufgefangene Perkolat wurde, soweit ausreichende Mengen zurVerfügung standen, chemisch analysiert. Da die austretenden Wassermengenbei der Mischung 21 sehr gering waren, konnten keinechemischen Analysen durchgeführt werden. Es war jedoch von lnteressezu untersuchen, was bei einer eventuellen Durchstriimunggeschieht. Aus diesem Grund wurde - durch Erhiihung des Wasseranteilesder Mischung - der k-Wert künstlich um etwa zwei Zehnerpotenzenerhiiht. De r mineralogische Abbindeprozess wurde hierdurchnicht verandert. Das nun aufgefangene Sickerwasser wurdeanalysiert.Für die Funktionsfahigkeit eines Barrierenmaterials ist u.a. die Ausspülungsratean Calcium von Bedeutung. In der Literatur (Strobl,1982) wird bei einer Ausspülung von über 30 % aus einer Probe aufdie Gefahr eines Versagens hingewiesen. In den Grafiken 10 und 113.4 Beurteilung der Ergebnisseder DurchlãssigkeitsuntersuchungenDie Mischung 21 mit Elektrofilterasche als Füller zeigt eine starke Abnahmedes k-Wertes mit de m Probenalter i m Bereich von weniger als1 *10·'2 m/s. Bei di ese n Griissenordnungen wird al s Transportmechanismusbereits hauptsachlich die Diffusion von Bedeutung sein. Diemit dem synthetischen Sickerwasser beaufschlagte Probe nimmt inder Durchlassigkeit noch schneller ab als die mit dem Leitungswasserbeaufschlagte Probe.Die Analysen der aufgefangenen Sickerwasser zeigen, dass, solltees tatsachlich zu einer Durchstriimung des Materials mit Sickerwasserkommen, ke ine Calciumausspülung aus de m Probenmaterial festzustellenist. Es wird offensichtlich sogar das im Sickerwasser vorhandeneCalcium (Ausgangskonzentration 345 mg/1, Bild 10) zurückgehalten.Die Mischung 27 ohne Füller weist bei beiden verwendeten Prüfflüssigkeitenmit Werten zwischen k= 1*10·9 und k= 8*10 10 m/s vergleichsweisehohe Durchlassigkeiten auf. Die Zunahme des Probenaltersbewirkt nur eine geringe Abnahme des k-Wertes. Auch nacheiner Prüfdauer von über einem Jahr ist keine bedeutende Veranderungeingetreten.Die chemischen Analysen der aufgefangenen Wasser zeigen, dassdie Calciumionenkonzentrationen sowohl bei den mit Wasser durchstriimtenProben al s auch bei de n mii d em synthetischen Sickerwasserdurchstriimten Proben über der Ausgangskonzentration der jeweiligenPrüfflüssigkeit lagen (Ausgangskonzentration i m Wasser ca.40 mg/1, Ausgangskonzentration im synthetischen Sickerwasser ca.350 mg/1, Bild 11 ). Aus den Proben wurde demzufolge Calcium ausgespült.Rechnerisch ergeben sich damit bis zum Ende der Ver-1.00E-12 +---+---t----t---t----t---t-----ji----l20 70 120 170 220 270 320 370 420Probenalter rrage]Bild 9: Ergebnisse der Durchlassigkeitsuntersuchungen der Mischung 27Bild B: Ergebnisse der Durchlassigkeitsuntersuchungen der Mischung 21Bild 10: Calciumionen-Konzentration i m aufgefangenen Perkolat,Mischung 21 (k-Wert künstlich erhoht)k·Wert [m/s]1.00E-091.00E-10:.\'.,_OpalitiPCHS/EFAI:===Ca-Ausspülung [mg/1]2000,---1500 +----l.OOE-111.00E-12.. ...'.,synth. S!Wa"H201000 +---l synth. SIWa f"\.LOOE-1320 60100140180 220 260Probenalter (Tage] '20 60 100140 180 220Probenalter rrage]66

Ca-Ausspülung (mg/1[2000 ---------------======= ----------------1 Opalit!PCHS 0 +----+----,_---4-----r-------r----+---20 70 120 170 220 270 320 370 420Probenal1er [Tage) .B i/d 11: Ca/ciumionen-Konzentration i m aufgefangenen Perkolat,Mischung 27Porengrõssenverteilung der Mischung 21-- Probenalter: 56 T age, nicht durchstrOmtg--?;lProbenalter: 196 Tage, wasserdurchstrõmt'O:ele:..E"õ> 56 nm 240 nm"'.!1li! ll"é l l" lQ;l/= l'õ i(l /o/'/-J/ \/ \'' --(Opalit!PCHS/EFA)10' 10' 102 10' 10'Porenradius r [nm]Bild 12: Porengr6ssenverteilung der Mischung 21 bei unterschied/ichem Probenaltersuchszeit Ausspülungsraten von 3,5 bis 3,8% vom Ausgangscalciumgehaltder Proben. Wenn dieser Prozess weiter anhalt, kann esaut Dauer zu ei n er Verschlechterung oder zu ei ne m Versagen d er Barrierenwirkungdi ese r Masse kom m en. Allerdings wird in d er N atu r d erhydraulische Gradient wesentlich kleiner sein als bei der Versuchsdurchtührungi m Labor, so dass der Austrag von Calcium wesentlichlangsamer statttinden wird.3.5 Weitere UntersuchungenDas Verhalten der verschiedenen Proben bezüglich der Abbindeprozesseund bezüglich der Durchlassigkeit sollte eingehender untersuchtwerden. Es ist bekannt, dass die Porengrêissenverteilung einesMateriales einen wesentlichen Eintluss aut die Durchlassigkeit hat.Mit Hilfe de r Quecksilberdruckporosemitrie wurden di e Porengrêissenund deren Verteilung an Teilproben bestimmt.Die Hauptporenradien von wassergelagerten undurchstrêimten Probenbetrugen bei der Mischung 21 r = 240 nm (56 Tage alte Probe,Bild 12), bei der Mischung 27 r= 490 nm (Probenalter 28 Tage, Bild13). Nach Beendigung der Durchlassigkeitsversuche mit Leitungswasserlag die Hauptporengrêisse bei der Mischung 21 bei r = 56 nm(Probenalter 196 Tage, Bild 12), bei der Mischung 27 bei r = 480 nm(Probenalter 380 Tage, Bild 13).Aus d en Ergebnissen lasst si eh schliessen, dass der Abbindeprozessbei der Mischung 21 trotz der Beautschlagung mit Wasser nicht behindertwird, bei de r Mischung 27 hingegen fast vollstandig unterbrochenwird und es zu keinerdeutlichen Verkleinerung de r Poren kommt.Diese Prozesse lassen auch die Entwicklungen des Durchlassig-Porengrõssenverteilung de r Misch ung 27 (Opalit/PCHS)Cl - Probenalter: 28 Tage.gnictlt durchstrõmt· -- Probenaller: 380 Tage,l480 nm'Ol"wasserdurchslrõmte",,, 'gõl 490 nm> l"'.!1:lir"é r ll'õi(lo----- - -------llll\, _ _.,, 10 10 to' lOPorenradiusr [nm]Bild 13: Porengr6ssenver1eilung der Mischung 27 bei unterschiedlichem Probenalterkeitsverhaltens plausibel erscheinen. Die mit dem synthetischenSickerwasser durchstrêimten P ro ben zeigten bei d er Mischung 21 mitr= 50 nm noch geringere Porenradien, was sich im kleineren k-Wert,verglichen mit den wasserdurchstrêimten Proben, auswirkt. Die Porengrêissender sickerwasserdurchstrêimten Proben der Mischung 27zeigten die gleichen Tendenzen wie die wasserdurchstrêimten.Bild 14: REM-Aufnahme einersickerwasserdurchstr6mten Probe,Mischung 21, Probenalter 196 Tage(Autnahme: H Wagli,Festk6rperphysik ETHZ)67

Bild 15:REM-Aufnahme einersickerwasserdurchstr6mtenProbe, Mischung 27,Probenalter 380 Tage(Aufnahme: H. Wagli,Festk6rperphysik ETHZ)Abschliessend wurden von den untersuchten Proben rasterelektronenmikroskopischeAufnahmen (REM) gemacht. Die hierbei sichtbarenStrukturen stehen in guter Korrelation zu den bisherigen Versuchsresultaten.So zeigt z.B. die Aufnahme einer sickerwasserdurchstromtenProbe der Mischung 27 (Bild 15) i m Alter von 380 Tageneine porose Struktur. Die Aufnahme einer 196 Tage alten, sickerwasserbeaufschlagtenProbe der Mischung 21 (Bild 14) hingegen lasstei nen deutlichen Niederschlag (Kalkablagerungen?) und nahezu keinePoren mehr erkennen.5. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICKDi e vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass di e Entwicklung des Durchlassigkeitsverhaltensvon künstlichen Barrierenmaterialien entscheidendvon ihrer Zusammensetzung, dabei im besonderen vom abbindendenAnteil der verwendeten Feststoffe, abhangt. Kommt es zuei ne r Durchstromung, wird, je nach Zusammensetzung der Mischung,vor allem Calcium aus dem Material ausgetragen. Es ist zu vermuten,dass di ese Ausspülung langfristig gesehen zu ei ne r Verschlechterungoder sogar zu einem Versagen der Barrierenwirkung führen kann. Eskonnte festgestellt werden, dass sich die Porengrossen bei Massenmit geringer Durchlassigkeit, bei denen praktisch keine Durchstromungsvorgangemehr stattfinden, mit zunehmender Abbindezeit verkleinert.Weiterhin wird offensichtlich bei Kontakt mit dem verwendetensynthetischen Sickerwasser durch Anlagerung von Calcium derPorenraum dieses Materials weiter verringert. Untersuchungen zumDiffusionsverhalten dieser vorgestellten Massen bei Kontakt mit organischenPrüfflüssigkeiten und Schwermetallen laufen z.Zt. noch.6. LITERATURHERMANNS, R.; BUCHER, F. (1990): «Sicherung von Altlasten durchvertikale künstliche Barrieren" - Zeitschrift der deutschen GeologischenGesellschaft, 141, S. 348 - 353, HannoverMESECK, H. (1987): Mechanische Eigenschaften von mineralischenDichtwandmassen - Mitteilungen des lnstitus für Grundbau und Bodenmechanikde r Technischen Universitat Braunschweig, Heft N r. 25,EigenverlagSTROBL, Th. (1982): «Ein Beitrag zur Erosionssicherheit von Einphasen-Dichtungswanden"- Wasserwirtschaft Heft 7/8, S. 269 - 272Adresse der Autorin: Rita Hermannslnstitut für GeotechnikETH-Honggerberg8093 ZürichDie hier vorgestellten Versuchsergebnisse zeigen, dass neben denmechanischen Untersuchungen von Barrierenmaterialien sowohl daschemische al s au eh das mineralogische Verhalten zur Beurteilung de rLangzeitstabilitat bei Angriff von Deponiesickerwasser unerlasslichsind.Für die Durchführung einer Sicherungsmassnahme, wie z.B. bei derSondermülldeponie Kolliken, ist esjedoch unumganglich, die im Laborgewonnenen Erkenntnisse auf praxisgerechte Massstabe zu beziehenund zu vergleichen. Auch die bautechnische Realisierung, wieMischbarkeit, Pumpbarkeit und Fugenausbildung sowie das Verhalteneiner solchen Schlitzwand hinsichtlich Rissbildung, Konsolidationsverhaltenu.a. müssen in einem Feldversuch im Massstab 1 :1 vorgangiguntersucht werden. Erst dann sind die Machbarkeit und dieFunktionsfahigkeit eines vertikalen mineralischen Barrierensystemsin der Zweiphasen-Schlitzwandbauweise abschliessend zu beurteilen.68

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICAT ION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Behandlungsprozesse für BauabfãlleW. Ryser, Rytec AG, MünsingenDEFINITIONUnter Bauabtallen oder Baurestmassen werden samtliche Materialien,die aut einer Baustelle antallen, bezeichnet. Ar!. 9 TVA schreibtvor, dass diese Abtalle in Fraktionen autzutrennen und móglichst zuverwerten sind.Wahrend tür Strassenautbruchmaterial sowie Ausbauasphalt heutedi e Logistik des Recyclings bekannt ist und bereits viele Recyclinganlagenbestehen, wird die Sortierung und Verwertung von Bauschuttund Bausperrgut von Region zu Region noch recht unterschiedlichbe-handelt.33%5% 4%3%• VegetabitienIJ Papierl; Karton, Pappee1 PapierverbundstoffeO Kunststoffe• Textillen• HolzE] Glas, Metalie(J Mineralien• BauschuttO ErdaushubMENGEIn der Schweiz rechnet man mii einer Gesamtmenge von Bauabtallenvon ca. 3 000 000 to/a. Davon dürfte etwa die Halfte aut zu sortierendeBauabtalle, d. h. Bauschutt und Bausperrgut, entfallen.12%Abb. 1: Zusammensetzung Bausperrgut 1989ZUSAMMENSETZUNGBausperrgut, vor allem aus Um- und Ausbauten, enthalt neben inertemBaustoff wie Steine, Ziegel, Mórtel, Kies, Sand, Gips usw. vorwie-gendKarton, Kunststoffe, Holz, Glas und Metalle. Der hohe «Bauschuttanteil,kónnte durch eine bessere Triage direkt aut der Baustelleerheblich verringert werden (Abb. 1 ).Der eigentliche Bauschutt, vorwiegend aus Abbruch, enthalt Ziegel,Steine, Belo n, Strassenbelag usw., ist mii verschiedenen Abtallen wieHolz, Kunststoffe usw. verunreinigt, welche durch bessere Sor-tierungan der Quelle dem Bausperrgut zugewiesen werden kónnten. Bauschuttenthalt immer auch gróssere Mengen (ca. 26 %) Erdaushub(Abb. 2).51%2.5%0.5%• Vegetabíllen11 Papier Erdaushubf2 Paplarverbundstoffo@l Karton, PappeD KunststoffeEI Tex:tilienO HolzE] Glas, MetalfeD Mineralien• BauschuttSORTIERSTUFENDie Technik der Sortierung von Baustellenabtallen ist noch stark inEntwicklung begriffen. Die Sortierung an der Quelle (Bereitstellungmehrerer Mulden l Container aut der Baustelle, für die gesonderte Ertassungeinzelner Abtallmaterialien) hat sich in d er Praxis bis-her vorallem aut Grossbaustellen bewahrt (z.B. Stadt Winterthur). Für gróssereBaustellen, aut welchen die einwandtreie Trennung der Abtallartenaut verschiedene Mulden gewahrleistet werden kan n, ist dieSortierung an der Quelle immer anzustreben. Die einzelnen Kom-ponentensind, ahnlich wie beim Materialaustrag aus den Sortieranlagen,der Verwertung bzw. vorschriftsgemassen Entsorgung zuzutüh-ren.Als Spezialabtall ist aut die Baustellenabtalle des Strassenunter-haltes(Belagsautbruch) hinzuweisen. Diese sollen soweit als móg-lichvorort, tür die Erstellung der neuen Strassenbelage autberei-tet undverwertet werden.Für alle übrigen Baustellenabtalle wird die Sortierung der vermischtenAbtalle vorgeschrieben. Hiertür werden grundsatzlich drei Behandlungsstutenunterschieden, wobei die Stute 1 (Umlad) nicht alseigenstandige Sortierstute, sondern als alltallige Vorstute z u den Sortierstuten2 oder 3 gilt. Die 3 Stuten sind unter anderem in verschiedenenAbtallkonzepten heute wie tolgt detiniert:- Stute 1Umlad von den Baustellen-Containern (z. B. 4 m3) in gróssereCon-tainer (z.B. 20 m'), evtl. mit vorangehender Handauslesevon Grobstoffen und Sonderabtallen.8%Abb. 2: Zusammensetzung Bauschutt 1989- Stute 2Gróssere Sammelstelle mit nachgeschalteter, industriell betriebenerGrobsortierung mit hydraulischem Greitbagger, Grobsiebenoder ahnlichen Einrichtungen, eventuell erweitert durch Handauslese.- Stute 3Weitergehende mehrstutige mechanische Sortierung mit Brechern,Sieben, eventuell Windsichtung und zusatzlich Handauslese.Die Analyse aus vielen bestehenden mechanischen Anlagen hat gezeigt,dass besonders bei m Aussortieren de r lnertstofffraktion und vermutlichauch bei der Schadstoffentfrachtung noch wesentliche Anstrengungenzur Erreichung der gesetzten Qualitatzsziele unternommenwerden müssen (siehe auch EAWAG-Stoffbilanzen über Sortieranlagen).Bei entsprechender Ausrichtung und Verteinerung der Anlagekonzeptedürften jedoch die Sortierziele mittels Sortieranlagen der drittenStute erreichbar sein.Die Logistik tür die Entsorgung einer Region basiert aut der Kombinationvon dezentralen Sammelplatzen und Grobsortierungen und69

Stufe 1Stufe 1Stufe 2Stufe 2Stufe 3Stufe 3Wiederverwertungin BauindustrieAbb. 3: Sortieranlage für Baustellenabfal/e. Ablaufschema für die Aufbereitungetwas zentraleren mechanischen Aufbereitungsanlagen. Die Aufbereitungsanlagenwerden dabei einerseits mit unsortierten Baustellenabfallenund Bauschutt aus de m eigenen Einzugsgebiet beliefert, andererseitsmit dem Restanteil aus den Sammelplatzen und nachgeschalteterGrobsortierung. Damit soll mit d er Zeit d er angestrebte Sortiergradmit optimaler Schadstoffentfrachtung und Recyclingquote erreichtwerden (Abb. 5).SORTIERERGEBNIS FÜR BAUSTELLENABFÂ LLEÜber di e Wiederverwendbarkeit d er aussortierten Fraktionen hõrt ma nallgemein recht widersprüchliches. J e nach Region, Bautatigkeit, Jah-Abb. 5: Logistik der Baustellenbewirtschaftungreszeit und de r verwendeten Maschinentechnik andern sich di e Massenanteileder aussortierten Fraktionen sehr stark.Aus nachfolgendem Massenflussdiagramm (Abb. 6) resultiert inetwa:33 % Material, geeignet für Baurecycling4 % Eisen l Metalle34 % Deponiematerial (beschrankte Verwertung)29 % BrennbaresMan kann also die Faustformel anwenden:Y3 verwertbarV:. deponierbarY3 brennbarDie für die Bauindustrie interessante Fraktion ist relativ grobkõrnig,gering mit organischem Material belastet und besteht im wesentlichenaus Silikaten, Erdkalimetallen Calzium und Magnesium, AlkalimetallenNatrium und Kalium sowie diversen Schwermetaii­Spurenstoffen. Bei sauberer Sortierung bestehen im allgemeinenkeine umweltrelevanten Bedenken für die geeignete Verwertung.Vorsicht ist jedoch i m Grundwasser l Trinkwasserbereich geboten.Das z ur Deponierung empfohlene Material besteht i m wesentlichenaus den aussortierten Feinfraktionen. Obwohl auch hier ein grosserAnteil aus lnertmaterial besteht, ist die Verschmutzung mii Organikaswie z.B. Holzresten und Hartplastik, Schwermetallen wiebeispielsweise Blei, Kupfer und Zink so hoch, dass eine Anwendungin der Bauindustrie nicht empfohlen werden kann. Allerdingsgibt es für solches Material auch Sekundarmarkte wie z.B. alsAbb. 4:Baustellenabfal/eSortierstufensortlerte FraKtlonenl nertstoff Aufbereltungsan 1 ageKVARytec 1\G, MUnslngenOktober 1991Verwertung, StrassenbauReaktordeponte,event. KVA70

AnlleferungBaustellenab1AUe100%Vorsortlerungmlt Hydraulik­Bagger5.Holz2% Eisen ISchrot1hAndler l'---,14% Plasllk.PaplerTedlllenspezlelleEnlsorgungISchrotthandler lFiltermaterial über einer Deponiebasis (anstelle sauberem Kiesl Sand, der l das sowieso schnell verschmutzt)Bauhiltsstoff aut Reaktordeponien (Wegebau, Gasdrainagen,Aus-gleichsschicht)Schüttung in ni eh t Grund- oder Oberflãchenwasserführenden Gebieten- Die Metalle werden vom Schrottgewerbe abgenommen.Über die Behandlung der zu verbrennenden Fraktion, heute auchBRAB genannt (Brennstoff aus Bauabtãllen), wird heute kaum mehrdiskutiert - dieses Material gehort in eine KVA mit nachgeschalteterRauchgasreinigungsanlage (Wãsche). Als Alternative wird auchdie Verwertung in Zementwerken grosstechnisch getestet. DerHeizwert ist hoch und liegt i m Normaltall 20 - 40 % über demjenigenvon Hauskehricht. Aus diesen Gründen sind KVA's mit hohemMaterialanteil aus Sortieranlagen schnell ausgelastet - die Durchsatzmengewird als Folge des hoheren Heizwertes reduziert, dabekanntlich jede Verbrennung durch die thermische Belastbarkeitlimietiert ist.25 %e0-40mm......DeponieAbb. 6: MassenflussdiagrammThermischeLa s tG J/h300200100KehrichtdurchsatzRytec AGJul!1991Abb. 7: Durchsatz durch eine KVA in Abhangigkeit des HeizwertesDIE VERBRENNUNGSTECHNIKAnhand der kombinierten Verbrennung von Hausmüll und BRAB einigegrundsãtzliche Erklãrungen:Heute ist in d er Schweiz in KVA's d er Rostoten gebrãuchlich (Abb. 8).Das System ist pertektioniert und zeichnet sich aus durch:- relativ grosse Durchsatzleistungen (üblich < 5 - 15 to/h)- ertrãgt auch relativ kurzzeitig Heizwertschwankungen- verkrattet unzerkleinerten Hausmüll und vorzerkleinerten BRAB- keine Storung bei hohem lnertanteil (Steine, Metalle, Glas)- lange Ausbrandzone und Verweilzeit bei Temperaturen > 900°C- relativ gute Ausnutzung der Wãrmeenergie- ho h e Verfügbarkeit resp. Reisezeit (8 000 h/a).Das System hat aber auch seine Nachteile:Damit eine gute Verbrennung resultiert, muss der Luttüberschussgross sein. Daraus ergibt sich e ine ziemlich grosse Rauchgasmenge,die in autwendigen Rauchgasnachbehandlungsanlagen gereinigtwerden muss.Weiter entsteht al s Folge d er relativ niederen Verbrennungstemperatureine Schlacke, die im Normaltall in Reaktordeponien abgelagertwerden muss. Zwar gibt es verschiedene Beispiele, bei denen dieSchlacke nach einer bestimmten Ausreaktionszeit (1 - 2 Monate autHalde) von Metallen gesãubert, dan n gebrochen und traktioniert wird,damit eine Verwendung als Koffermaterial im Strassenbau moglichwird. Aus umweltrelevanten und bautechnischen Gründen ist jedochde r Markt tür die Verwendung von Schlacke i m Baugewerbe se h r beschrãnkt.Der hohe Gehalt an Schwermetallen, die Loslichkeit derSalze sowie ein Restgehalt von 2 - 3 % Organikas sind die wichtigstenGründe dieser Einschrãnkung. Die Verwendung ist deshalb nu rausserhalb Grundwasserdeponien oder unter ei ne m undurchlãssigenHartbelag in geringer Schichtstãrke und mit genügend Abstand zumGrundwasser gestattet.Verbrennungstemperatur ca. 900 •Rauchgas­RostofenDampfkesse lEFwascheev.SchlauctlfllterDe NO xKami nAbb. 8: Der RostofenSchlackeSchlackenbadKe s se lasche'EF-AscheReststoffeRauchgaswasche71

den, die den TVA-91 -Richtlinien entsprechen, d.h. mit Basisabdichtung,Entwasserung und Sickerwasserbehandlung ausgerüstet sind.NEUE VERBRENNUNGSVERFAHRENNe ue Verbrennungsverfahren gegenüber de r Rostfeuerung verfolgende n Zweck, dass di e resultierenden Reststoffe weniger problematischsind.ChlorldSchme l z en 1250 •Verwerten al sPuzzolan ZementAbb. 9: Massenfluss beim Rostofen ..1., L"' " .. _ EC !!"' "'E "'., er:NZuschlagstolfe 4. 1%Salze "' 0.7 (Wiederverwertung,Vorfluterl.Â. Reststorr -Deponi e(Sondermülldeponie)Schlackendepon1eals Reaktordeponlem i t s i ckerwasserR.ytec AG, Müns1ngenEi ne vielversprechende Variante stellt das von d er F a. KWU-Siemensentwickelte, 2-stufige Schwelbrennverfahren dar. Der vorzerkleinerteAbfall wird zuerst in einer Schweltrommel bei ei n er Te mperatur vonca. soooc entgast. Daraus entsteht einerseits Schwelgas, andererseitsSchwelkoks. Diese beiden Stoffe werden in der nachfolgendenzweiten Stufe bei Te mperaturen gegen 1 '300°C verbrannt (Abb. 10und 11).lnteressant an diesem Prozess ist u.a.die Schlacke liegt von Anfang an in verglaster Form vordere n Wiederverwertung in de r Bauindustrie ist mõglich, da sowohlder Kohlenstoff-, Salz- wie auch Schwermetallgehalt ausserst geringistdas Schmelzgranulat erfüllt den Eluattestdie Kessel- und E-Filterasche kann ebenso in die Glasmatrix miteingebundenwerdendie Rauchgasmenge ist niedriger als bei konventionellem Verfahrenin den wenigen Reststoffen der Rauchgaswasche liegen alleSchadstoffe in konzentriertester Form vorWertstoffe wie lnertmaterial, Glas und Metalle l Nichteisenmetallekõnnen direkt nach der Schwelung sauber zurückgewonnen werden.In letzter Zeit werden vermehrt neue Technologien für eine Nachbehandlungder Schlacken aus Rostõfen getestet.Di e wohl vielversprechendste ist die thermische Nachbehandlung mitdem Zweck, den Kohlenstoff sowie die Salzfracht zu reduzieren. DieSchwermetalle kõnnen nach dem Kalzinierverfahren entweder in Zementmiteingebunden werden oder liegen in reduzierter Konzentrationnach der Hochtemperatureinschmelzung gebunden in der Glasmatrixvor.SCHLUSSFOLGERUNGDie vorgestellten mechanischen und thermischen Behandlungsprozessehaben letztendlich den Zweck, zukünftig Deponieraum und diedamit zusammenhãngenden Deponieprobleme zu vermindern.Abb. 11: Massenfluss beim SchwelbrennverfahrenEs ist eine Frage der Wirtschaftlichkeit, welche Verfahren zukünftigzur Anwendung kommen. In der Wirtschaftlichkeit muss jedoch dieAlternative der Deponierung mitberücksichtigt werden. Aus Schlakkendeponienresultieren Sickerwasser, die z. T. mit recht hohen Salzfrachtenund auch organischen Stoffen belastet sind. Aus diesemGrund dari unbehandelte Schlacke nur in Deponien abgelagert wer-Abb. 10: SchwelbrennverfahrenHochtemperatur­Schweltrommelverbrennung1300.DampfkesselRauchgas­EF wscheKam i nKVAZuschlagstoffe 1.8%Schlacke(verglast)RauchgaswascheSchlacke undlnertstoffe 27.2%"'"':;::; 1., Salze =0.9 %L 'õ> C "' "'(Wiederverwertung,Vorf1uter)E "'a:Schmelzgranulat. Reststoff-DeponieCSondermOII deponte l72

Au eh wenn d er dafür erforderliche Aufwand sehr hoch erscheint, stelltdies doch den unseres Erachtens einzigen gangbaren Weg zu einerverbesserten Abfallbewirtschaftung dar.Mit guten Sortier- und Behandlungsprozessen gewinnt man auchFraktionen, die in der Bauindustrie vorbehaltlos verwertet werdenkbnnen.Nach wie vor benbtigen wir jedoch Deponieraum, einerseits für di e relativgering belasteten Sortierabstoffe, andererseits für die aus derRauchgasreinigung resultierenden schwerbelasteten Reststoffe, dievor einer Ablagerung in oberirdischen sogenannten «Reststoffdeponien,nachbehandelt werden müssen. Neben der heute praktiziertenZementverfestigung dieser Reststoffe werden auch immer mehr dieHochtemperaturverfahren diskutiert resp. getestet. Aber auch die Varianteder Endlagerung von Elektrofilterasche in auslii.ndischen Salzbergwerkensollte weiterverfolgt werden, wenn damit eine weitereSchadstoffverfrachtung ausgeschlossen werden kann und die Ókobilanzund Risikoanalyse positiv ausfii.llt.Adresse des Autors: W. RyserRytec AGAlte Bahnhofstrasse 5Postfach, 3110 MünsingenLITERATUR:- Abfallkonzept Kanton Bern, Gewasserschutzamt des KantonsBern, 1990- Stofffluss-Analyse einer Sortieranlage für Bausperrgut, EAWAG ,1989- «Schlacke als Kiesersatz,, IPES-Symposium, Oktober 1991- «Schwelbrennverfahren, KWU-Siemens, diverse Publikationen- Entwurf «AVAG-Konzept 2000», Rytec AG, 1991 (unverbffentlicht)73

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICATION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Deponiebasis aus AsphaltbetonW. Ryser und Chr. Schelker unter Mithilfe von H. P Pfiffner1. GRUNDLAGEN, GESCHICHTLICHES, ANFORDE­RUNGEN AN EIN DEPONIEABDICHTUNGSSYSTEM1.1 Grundlagen, EinführungAsphaltbeton ist eine speziell entwickelte Bitumen-Heissmisch-Tragschicht.Er wird ebenso auch als Dichtungsasphalt bezeichnet. Diedichtende Wirkung des Aspaltbetons beruht aut folgenden Charakteren:- Hoher Bindemittelgehalt mit ausreichender Viskoelastizitat- Ausgesuchte Kornzusammensetzung- Geringer Porengehalt- Hohe ZahelastizitatZur Erreichung dieser Eigenschaften ist ei ne besondere Einbautechnikerforderlich.1.2 GeschichtlichesDer Ursprung des Asphaltbetons liegt im Wasserbau, wo in der Vergangenheitmit verschiedensten Mitteln Becken und Kanale abgedichtetwurden. Die Asphaltbeton-Baureihe ist eine der erfolgreichstenMóglichkeiten, insbesondere für Abdichtungen, welche verschiedenartigstenhydraulischen, klimatischen, chemischen und physikalischenAnforderungen gerecht werden müssen.Heute werden in der Schweiz eine Vielzahl von Becken und Kanalenmit Asphaltbeton ausgekleidet:- Stau-, Pumpspeicher- und Ausgleichsbecken bis in 3000 m ü. M.- Havarie- und Rückhaltebecken für industrielle Anlagen- Teiche, künstliche Seen- Deponiebasisabdichtungen, Abwasserbeckenl m Bereich Deponien wurden in dieser Technik folgende Objekte erstellt:- MKD Chalen-Süessplatz, Ebmatingen- Deponieanlage Elbisgraben, Liestai/BL- MKD Riet, Winterthur- Deponie Steinigand, Wimmis BE- MKD Eglisau- MKD Lufingen- Deponie Türliacher, Jaberg - Kirchdorf BE.Durch die hohe Widerstandsfestigkeit und die ausserordentlich guteDichtwirkung wurden mit di ese n Abdichtungen in al l en Bereichen guteErfahrungen gemacht. Das Abdichtungssystem weist aufgrund seinergrossen Widerstandsfestigkeit hohe Sicherheiten aut. Auch beinachtraglichen Ãnderungen in der Aufgabenstellung genügt der Asphaltbetonin der Regel de n neuen Anforderungen (Befahrbarkeit, Anschlussmóglichkeiten,geanderte chemische resp. chemisch/biologischeZusammensetzung des Speicherinhalts).1.3 Anforderungen an ein DeponieabdichtungssystemAus Erfahrungen mit erstellten Deponien lassen sich folgende Anforderungenan das Deponieabdichtungssystem stellen:- Hohe Langzeit-Dichtwirkung- Vertraglichkeit unterschiedlicher Belastungen wahrend dem Bau,der Verfüllung und i m langzeitigen Gebrauch- Dehnbarkeit und Flexibilitat- Optimale Basis für eine rasche, vollstandige Drainage des Sickerwassers- Erweiterungs- und Reparaturmóglichkeiten- Resistenz gegen Chemismus und Biologie- ertragt Temperaturdifferenzen- feuerfest, je nach Deponiegut- toxikologisch unbedenklich- Nagetier- und Wurzelfest- Leicht einbaubar.Für Bóschungen kommen noch weitere Anforderungen hinzu:- Standsicherheit- Einbaubarkeit bis zu den Grenzneigungen für Begehbarkeit1 : 1.5 mit unverminderter Qualitat.Abb. 1: Einbau der Dichtungsasphaltbahnen, rechts Bindeschicht, links Dichtungsschicht75

2. ZUSAMMENSETZUNGDES DICHTUNGSASPHALTS, EIGENSCHAFTEN2.1 Zusammensetzung des Dichtungsasphalts, BaustoffeDe n verwendeten Rohstoffen kommt für di e Herstellung des Asphaltbetonsgrosse Bedeutung zu. Die Misehung wird für jedes Objekt entspreehendden gestellten Anforderungen resp. den éirtliehen Gegebenheitenspeziell zusammengestellt und geprüft. Die Hauptbestandteilesind:- Grobe, mittlere und feine Kalksteinsplitte- Breeh- und Natursand- Kalksteinfiller (Steinmehl)- Erdéilbitumen (natürliehe Basis)- Gute Kornform, WitterungsbestandigkeitSplitt und Sand müssen hart, witterungsbestandig, von guter Kornformund bindemittelvertraglieh sein. Der Filleranteil liegt mit 10 - 15%relativ hoeh. Je naeh Anwendung werden 6 - 8% weiehes bis mittelhartesBitumen mit grosser Klebekraft und guter Alterungsbestandigkeiteingesetzt. Die versehiedenartigen Tests bezweeken eine optimaleAbstimmung der Komponenten aufeinander (Porenvolumen,Klebekraft, Quellen).2.2 EigenschaftenDe r Asphaltbeton erfüllt al le in 1.3 aufgelisteten Anforderungen an e inDeponieabdiehtungssystem.2.2. 1 Physikalische EigenschaftenMit einem Porengehalt < 3% darf der Asphaltbeton als dieht angesehenwerden. Die diehte flexible Matrix mit hoher Klebekraft am Splittverhindert ei n Zusammenwaehsen der Poren. Sie hat aufgrund ihreszahelastisehen, amorphen Charakters unter Druek und Verformungeine Selbstheilwirkung.Die grosse Zahigkeit verleiht dem Asphaltbeton (7 em Tragsehieht,8 em Diehtungssehieht) eine ausserordentliehe Festigkeit. Sie kannsogar mit Baumasehinen (sorgfaltig) befahren werden. Die Zahigkeitbleibt im Temperaturbereieh -30°C bis +70°C erhalten, sodass Windund Wetter keinen Sehaden zufügen. Dureh den hohen Gehalt an alterungsbestandigem,natürliehem Bitumen ist sie aueh gegen Sonnenliehtresistent.In d er Sehiehtwirkung zusammen mit d em tragfesten Untergrund undOberbau kéinnen gréissere Beanspruehungen aufgenommen und plastisehausgleiehen werden. Setzungsmulden mit d em Verhaltnis Tiefe:o bis 1 : 10 werden in jedem Fali ausgegliehen.Die hohe Replastifizierbarkeit und Alterungsbestandigkeit erméiglieheneinwandfreien Fugenverbund, Naehbesserungs- und Erweiterungsarbeiten.2.2.2 Chemische EigenschaftenNatürliehes Bitumen reagiert ehemiseh sehr trage und ist praktisehnu r von Léisungsmitteln (und einigen starken Sauren) abbaubar. Di ebis an h in durehgeführten Tests in erstellten Bauwerken haben keinennennenswerten ehemisehen oder mikrobiellen Abbau erkennen lassen(Siehe Kapitel 5).3. AUFBAU BASIS UND BÓS CHUNGEN3.1 Untergrund, VorarbeitenDie optimalen Diehtungseigensehaften des Asphaltbetons (Diehtungsasphaltes)kéinnen nu r bei sorgfaltiger Ausführung von entspreehendgesehulten Faehleuten erreieht werden. Zur Bettung und demEinbringen der Verdiehtungsenergie ist ei ne ausreiehend steife Fundationssehiehterforderlieh. Je naeh Sehiehtstarke und Verwendungszweeksind Werte ME = 60 - 80 MN/m' erforderlieh. Wiehtig istebenso die gleiehmassige Steifigkeitsverteilung über die Flaehe.In der Regel ist eine frostsiehere Bemessung des Untergrundes unerlasslieh,vor allem aueh um Weehselbeanspruehungen aufzufangen.Zur Vorbereitung des Untergrundes gehéirt selbstredend eine Feinplanie(+/- 4 em). Di e Ausgleiehssehieht sollte durehlassig sein, damitWarme und Regenwasser naeh unten entweiehen kéinnen. Aus diesemGrund wird in d er Regel e ine Sehotter-Ausgleiehssehieht gewahlt.Abb. 2: Tagliche Fraktionierung des Mischgutes im mobilen Labor3.2 Aufbau Basis und BõschungenEntspreehend der naehfolgenden Skizzen wird die grobkéirnige Asphalttragsehieht,Starke 6 -8 em, aufgebraeht. Die poréise Kornstrukturmit 0/20 erméiglieht beim Diehtungseinbau das Abführen derWarme naeh unten sowie eine optimale Verzahnungsoberflaehe.Über der Tragsehieht aut vorbereitetem Untergrund folgt die eigentlieheDiehtungssehieht (Asphaltbeton) von 7 -8 em. Auf gutem Untergrundgarantiert diese Sehiehtstarke bei versehiedensten Belastungeneine gleiehmassige vollkommene Abdiehtung. Der Porengehaltdes Diehtungsasphaltes liegt bei ea. 1.5 - 2%.Die mehrfaeh verwalzte Oberflaehe ist von glatter Struktur.An lan g e Zeit offenen Oberflaehen ade r speziellen Beanspruehungenlasst sieh als Porenversehluss zusatzlieh ein Mastix aufbringen.Die Asphaltbeton-Sehieht behalt ihren «zah-plastisehen" Zustand, istaber so steif, dass die Béisehungen aueh bei starker Sonnenbestrahlungnieht krieehen.Typisehe Aufbauten von Basis und Béisehungen sind in den naehfolgendenSkizzen dargestellt (Abb. 3 und 4)3.3 Filter- und SchutzschichtenDas Rüekgrat jeder Deponie bildet die Entwasserung. Unabhangigvon der Qualitat der Abdiehtung soi l eine rasehe vollstandige Drainageerfolgen kéinnen. Empfohlen wird eine Ausführung mit kurzenSiekerwegen und resultierenden Gefallen von ea. 5%. Die wellenféirmigeBasisausbildung bietet sieh als praktikable Léisung an.Die Sieker- und Sehutzsehieht über der Basis besteht aus gut durehlassigemKiessand. Bei Gefahr von Kolmatierungen empfiehlt sieh de rEinbau einer oberen Sehottersehieht (Rundkies!). Über der Siekersehiehtfolgt d er Flaehenfilter, d er aus ausgewahlten Materialien odereinem Filterflies bestehen kann.76

6. KOSTEN BASISABDICHTUNG IN ASPHALTBETON{DICHTUNGSASPHALT)Di e Kosten differenzieren j e nach Qualitaten und Rohstoffpreisen. Beider Sohlenabdichtung macht der Asphalt n ur etwa die Halfte der Kostenaus. Sohlen- und Bõschungskosten differieren nur minim.Ungefãhre Quadratmeterpreise Sohle BoschungenHauptposit ionender BasisEi n hunge fahreDicke rn2 Preise Dickeungefahrern2PreiseAus h ub bzw_ DarrunschüttungmErstellen, Verdichten desUnterbauesmPlanum erstellt und ve r-dichttetAuftrag Bitumenemulsionmkg/m23.00 5.002.50 3.10FundationWandkiesm0.4026.00Ausgleichsschicht Schottermit Feinplanie & WalzenDichtungsasphaltmm0.060.146.00 0.20 21 .0065 .00 0.16 86.00Ma stix, na eh Anforderung,ca .j eSchut z- un d Sickerschichtkg/m2ml. so0.256.0017 .00 0 .25 17 .00TotalSFr .123 .00 132 .10Adresse der Autoren: W. RyserChr. SchelkerRytec AG, 3110 MünsingenH. P. PfiffnerWalo-Bertschinger AG, Zürich7. LITERATU RHINWEISEH. P. Pfiffner, Walo-Bertschinger AGdiverse Firmenangaben und PrüfberichteBericht EMPA Nr. 104 026Hohlraumgehalt der Dichtungsschicht, Baustelle Homberg Sackingen,August 1973Bericht EMPA N r. 198 676Untersuchungen am Dichtungsbelag der DeponieLufingen ZH, August 1987WBK-Institut BochumÜberprüfung der Wasserdurchlassigkeit einer Probe einer Asphalt­Dichtung, Juli 1989M. Aragno, J. Keller, D. JobRisque de biodeterioration de l'asphalte bitumineux utilisé commelapis isolant au fond d'une décharge de déchets organiguesBot. lnstitut, Uni Neuenburg, Juli 1989M. WolfMikrobieller Abbau von Bitumenlnstitut für Pflanzenbiologie, Uni Zürich, April 1989J. MessmerUmweltvertraglichkeitsbericht Deponie TürliacherBüro für Kies + Abfall AG, 3118 UttigenF otas:Freundlicherweise z ur Verfügung gestellt vonAG für Abfallverwertung AVAG, CH - 3118 UttigenWalo-Bertschinger AG, CH - 8023 ZürichBotanisches lnstitut, Universitat Neuenburg, 2000 Neuchâtel81

Abb. 16: Schema 1. Kombi-Abdichtung aus DichtungsasphaltVorteile: - Doppefte Abdichtung- Die ho h e Dichtikeit gewãhrleistet der Dichtungsasphaft- Totale Kontrolle durch ausinjzierbare Verbindungsschicht- lnjektionsgut mineralisch (Benton-Vergütung) und org. PufferAbb. 17: Schema 2. Doppelte Basisabdichtung aus OichtungsasphaltNachteile: - lnjektionen nur mit wenig Druck mõglich- Frage de r Homogenitãt!DichtigkeitVorteile :Nachteile:- Doppelte Abdichtung mit zwei unterschiedlichen Materialien- Die hohe Dichtikeit gewãhrleistet der Dichtungsasphalt- Tonbeton gewãhr1eistet "Selbstrheileffekt", Dehnbarkeit, Sãu repuffer- Rel. dünne Tonbetonschicht mit hohem Tonanteil und wenig Zement auftadelloser Unter1age- Neutralisierung angriffiger Sickerwãsser in der mineralischen Schicht- Abdichtung ohne separate Kontrollentwãsserung- An Bõschungen Abdeckung des Tonbetons mii Schotter oder "Gerõllbeton"82

MITTEILUNGEN der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und FelsmechanikPUBLICAT ION de la Société Suisse de Mécanique des Sols et des Roches124Herbsttagung, 8. November 1991 , Bern - Réunion d'automne, 8 novembre 1991Prétraitement des eaux résiduaires d'une décharge de déchets de chantierWerner Heerde, ing. eivilDés que nous parlons «déeharge", une image s'impose à nous, aveeet pendant de longues années, un eortége d'inévitables nuisanees:saletés, feu, fumées, mauvaises odeurs, pollution de l'air et du soi,ete ...U ne déeharge eolleetant les déehets de eonstruetion non triés, selanl'aneienne elasse 11, ne se présente pas différemment (Fig. 1).Notre exposé a pour objet de vous présenter une déeharged'entreprise située à une vingtaine de kilométres de Lausanne, dontaueun l'aeeés ne pose probléme.Aneienne graviére désaffeetée, reeonvertie en déeharge il y environ8 ans, aueune mesure d'étanehement du fond n' a été à l'époque.Depuis quelques temps déjà, au fond et au pied des talus, une aeeumulationde liquide fut eonstatée: noir, nauséabond, sorte de purin quise répand dans le voisinage et pollue le petit ruisseau. Assez rapidement,on peut expliquer l'origine de eette nuisanee.Elle provient prineipalement du gazon (déversé par bennes), qui fermentesous pression et par sureharge du remblai. Cette fermentationde gazon, produetriee de trés fortes ehaleurs, a souvent provoqué lefeu en profondeur, quelquefois jusqu'à 8 m. L'extinetion de ees foyersnéeessite l'intervention de gros trax qui ereusent dans les remblais.Néanmoins, la souree de pollution n'est pas imputable au feu, maisen grande partie à ee fameux «jus de gazon", dénomination donnéeà eette eau résiduaire, qui se trouve eneore mélangée aux résidusd'autres matériaux «lavés" par les pluies.La grande question est alors posée:Comment peut-on résoudre ce probleme, avec des moyens techniquesrationnels et fiables, dont le cout d'exploitation reste raisonnable,supprimer les odeurs nauséabondes e t éviter la pollution du soi?11 est évident qu'un étanehement du fond de la déeharge n'est plusréalisable.Fig. 1: image d' u ne déchargeEn 1990, le Laboratoire cantonal vaudois procéde à une séried'analyses atin de déterminer la eonsistanee de eette eau résiduaire.Je vous en montre iei les résultats : (Fig. 2)Au eours des prélévements, le Laboratoire reléve, dans le puitseolleeteursitué au bas de la déeharge, un débit journalier d'eau résiduairevariant entre 5 à 10 m' par temps see, et 35 à 40 m' lors depréeipitations, eette eau s'éeoulant direetement dans le ruisseau quipasse en eontre-bas de la déeharge.Avant d'arriver à la solution finalement adoptée, notre bureaud'ingénieur effeetue des essais de préeipitation par floculation à l'aidede macromoléeules organiques.Les résultats son! déeevants, la préeipitation se fai! en sens inverse,soit vers la surfaee de l'eau, et montre done qu'une précipitationeontrôlée s'avére impossible.Ce phénoméne de la préeipitation inversée fui déjà observé lorsd'essais effeetués avee du purin, et à notre avis, il est surtout du audegré de fermentation des matiéres.Dans les faits, il s'agit de neutraliser les eaux de pluie infiltrées dansles eouehes de la déeharge, et d'attaquer les matiéres biodégradablespar u ne aetion d'aérobie. Les matiéres non dégradables ne peuventêtre traitées.Une étroite eollaboration avee le Laboratoire eantonal vaudois, a finalementconduit vers u ne solution intéressante et effieace en matiérede prétraitement des eaux résiduaires.Ainsi, le systéme dit du TUMULUS AMERICAIN fui mis à l'essai.11 s'agit là d'un li! de sable propre de 3 à 6 m m, qui fonetionne eommeune petite station d'épuration, permettant par simple filtrage, u ne aetiond'aérobie sur les matiéres gênantes eontenues dans l'eaurésiduaire.Dés qu'il est question d'épuration des eaux, presque automatiquementon pense à une «STEP·•. avee ses bassins, ses maehines etses organes de eontrôles sophistiqués, eomme si ee systéme était leseul envisageable.Pourtant, preuves à l'appui etdepuis u ne eentaine d'années, les Etats­Unis ont largement éprouvé le systéme du TUMULUS, allant jusqu'à83

LABORATOIRE DU SEPEFeuiile d'analysesechantillon n?date prélêvement li 25-Avr :j 02·Mai l 03-Mailieu prélevementIPHllPO 29 l P0 30 P0 31 P03207-Mai os-Mai :l 20.J un iruiss. l i puits puits puits puits 11 euits7,61 :j 7,30 l 7.00 l 7,08 l 7.08 i 7,25 1lllllii!PU 33 :j ?O 37conductivité uS/em 717 !l 5120 l 5060 l 5160 l 5130 !l 5940 l0805 mg 02/ll!l 628 1 485 1 760 l 1634 li 1196 loco mg 0211 11 11 1320 l 1700 l 1765 l 1800 !l 2925 1orthophosohates m g P /1 11 0.002 :1 0,48 l 0,48 l 0.54 l 0.26 illohosohore total mg P/1llohosph. toL filtré mg P/1 11 ij 0,52 l 0,70 iammonlum mg N/1 !l 0,48 il 30,51 lnítrltres mg N/1nltrates mg N/1matleres en suspenslon mg/10.054 :j 1.28 l 1.29 l 94.00 l 0.89 iJ 1.07 li lOOC mg C/1 j 51.5 460.0 l1 chlorures mq Cl/1!lll0,66 l33.49 l 40,56 ·l 35.96 l0.20 1 0,14 l 0,10 l 0.09 ,,:J 0,02 1 0.02 1 0.02 1 0,02 !l67,68 1il 65 1 48 1 36 l 60 il l430,0 ll570.0 j 522.5 !l 943 1!l 284.0 l 284.7 j 356.6 l 297.7 11 426 li sulfates mg 504/1 l 571.9 l 551.9 l 501.8 l 489.0 il 129 l, bromures mg Br/1HOéDitChm3Jtour. . 'arges JOurna aeresIOB05 g 02/JOUfDCO Q 02/lourP total g P/JOUrAzote minéral g N/Jourll l!l 4,44 1 3,50 l 4,83 l 6,61 !l l28,8 l 28,8 l 28.8 l 28,8 l 21.6 l;, 1S036.4 , 3250,0 l 21SSS.O l 47059.2 l 25833.6 l 38016.0 48960,0 l 50832.0 l 51840.0 l 63180.0 l 36.9 l 31:2. l 'Z101.2 l 25,6 1 23.1 l 885,0 l 1953,8 l 968.0 l 1171.3 r 776.7 lllllllPu 3321.Jun leuits7,1 1ill5990 l1417 i331 5 i0.35 .Íf35.74 il835 ;350 'l271 i!17,28 1124485,8 !57283.2 i6.0 ;617.6 ilFig. 2: tabelle d'analysesFig. 3: Schéma de l'installationPuits dedécantatlo;n -de boue ,ARRPvtE84

emplacer avantageusement la classique station d'épuration pour solutionnerdes cas particuliers.Peu couteux, ne nécessitant pratiquement ni entretien ni surveillance,le systême du TUMULUS AMERICAIN fut do ne choisi, sa mise enplace s'effectuant avec l'étroite coopération des Autorités, aide activeet intéressée, en raison du caractêre expérimental de la réalisation.La création d' un TUMULUS AMERICAIN, pose néanmoins un certainnombre de questions techniques telles que:- Dimensionnement des installations.- Choix des pompes et des équipements techniques.- Systêmes d' alarme.- lnstallation d'un débit-mêtre (permettant de mesurer et d'enregistrerla quantité d'eau prétraitée et de contrôler sa qualité en laboratoire).- Assurer la fiabilité et la simplicité d'entretien.La durée d'activité de l'installation réalisée est absolument imprévisible.Néanmoins, o n estime la durée de «Vie" de cette décharge à quelquesdécennies.L'ensemble de l'installation est formé de 3 parties essentielles:- Un puits collecteur alimenté par drainage (au point le plus bas de ladécharge) .- Un puits de décantation des boues et un double puits de pompage(dans la partie supérieure).- Tu mulus américain et organes de contrôle indispensables (en surface).Donc, par drainage, le puits-collecteur situé en partie basse de la déchargerecueille la plus grande partie des eaux résiduaires à traiter.li faut alors «remonter" ces eaux résiduaires dans la partie haute dela décharge (Fig. 4).La liaison entre le puits-collecteur et le puits de décantation, soit environ200 m de long avec une hauteur statique de 30 m, est établie àl'aide d'une conduite de pompage à pression élevée, en polyéthylênede 0 2 W', et posée dans une íouille profonde de 1.30 m. Danscette fouille passent également l'alimentation électrique et la canalisation«de retour" (Fig. 5 et 6):Atin d'éviter que le tassement, inhérent à toute décharge, provoqueune rupture, le tuyau de pompage est en u ne seule piêce.Egalement en prévision du tassement inévitable, les deux puits depompage et le puits de décantation sont posés su r un radier communen béton armé.Pour des raisons de commodités et de rationalité, le choix s'est portésur un systême de double-puits d'env. 22 m3• Ce choix a permisl'utilisation d'éléments préfabriqués «Standard" plus avantageux etFig. 4: Profil de la déchargeFig. 5: Schéma du prétraitementPuits-collecteur en bas de la décharge alimenté parConduite de pompage. L- 200 m. H-30 m. PE " 2.5"Puits-décanteur de boue. V = 15 m3Double-puits de pompage, V - 22 m32 pompes immergées de 3.5 Vs commandées par flotteurset travaillant en alternance chacune pour une demisurface du tumulus.TUMULUS AMERICAIN, composé de :cuvette de glaise compactée sur 500 m2lit de sable d'env. 1.0 m d'épaisseurserpentins troués en tuyau Somoflex S-8 sur 2 x250 m220 em de gravillon de drainagegéotextile spécial en TREVIRA30 em de terre vé étale de couvertureEnrégistrement surArmoire électrique avec tableau de commande et centraleplus faciles à transporter que la mise en place d'un puits unique degrande capacité qu'il aurait fali u construire su r mesures.En principe, les puits nécessitent seulement de u x vidanges par an, eti l reste en tout et pour tout le seul entretien de l'installation.De plus, les boues inertes vidangées constituent un excellent engrais,qui, aprês vidange, pourront être épandues dans un champ voisin.Selan le projet, ce TUMULUS AMERICAIN devait avoir initialement400 m' de superficie (carré de 20 x 20 m), correspondant à env. 250équivalents-habitants.En fait, et en raison d'une livraison de sable un peu surévaluée, il attein!500 m', mais ceci n'est qu'un détail.Ce tumulus se compose de six éléments différents:1. Le fond en glaise compactée, do ne étanche, et la pente de 4%, permettentd'assurer l'écoulement des eaux vers le centre.85

...---...,.-----.., Légende:CQUPE DU TUMULUSem""'l Niveau définittl de ladécharge2 Couche de glaise compactéeet mise en forme pour le!ond du TUMULUS3 Lit de sable spéc:ial4 Serpentins en tuyaux perforés5 Couche de 20 em de gravillon0 6 Géotextile tissé.""' recouvrement de 15 em7 Couche de 30 em de terre végétale___...J 8 Drainage riphériqueFig. 6 (en haut et en gauche): Présentation schématique de /'ensemble2. Ensuite, un lit de sable spécial spécial dont l'épaisseur moyenneest de 1.20 m, fait office de lit bactériologique.3. La surface du lit de sable est divisée en deux. Chaque moitié comporteun serpentin indépendant en tuyaux PE troués de 0 1.5", dontl'alimentation par le centre permet d'assurer un arrosage alternatifbien dosé et régulier de toute la surface.4. Les conduites, recouvertes par 20 em de gravillons, sont ventiléespar des tuyaux de drainage posés tous les 4 m et assurent la réactiond'aérobie.5. La protection contre la croissance des racines est assurée par ungéotextile en TREVIRA aiguilleté, posé sur le lit de gravillons et, celava sans dire, tout-à-fait perméable à l'eau.6. Enfin, une couche de protection de 30 em de terre végétale recouvrele TUMULUS AMERICAIN (Fig. 7 à 9).L'eau ainsi projetée par arrosage, effectue le parcours suivant:- elle tombe sur le lit de sable;- traverse le lit bactériologique qui «neutralise» les matiêres biodégradables;- filtrée, elle atteint la couche de glaise et le drainage du fond en PVCdur de 0 100 mm, passant encore par le débit-mêtre avant des'écouler vers le bas;Fig. 7: Serpentins d'arrosage sur le lit de sable86

Fig. B:Serpentins en action.L'arrosage est régulier surtoute la surfaceFig. 10:Les puits: décanteur de boue, doublepuitsde pompage, regard du débitmetreet armoire électrique87

c:oc:oETAT DE VAUDLABORATOIRE DU SERVIeE DES EAUXET DE LAPROTEeTION DE L'ENVIRONNEMENTLABORATOIRE DU SERVIeE DES EAUXET DE LAPROTEeTION DE L'ENVIRONNEMENTEpalinges , le 29-0ct-1991Epalinges , le 29-0et-1991Station d'épuration de : Sottens (décharge)Station d'épuration de : Sottens (déeharge)Prélevement du : 18-Avr-91 au 19-Avr-91Prélevement du : 30-Avr-91 au 1-Mai-91Traitement tertiaire , quantité de produit employée :mlfmin .Traitement tertiaire , quantité de produit emp 1oyée :m1fmin .Météo : Pluie : mm Energie: kWh .Météo : Pluie : mm Energie : kWh .ANALYSES ENTRE E SORTIEDEVER SEANALYSES ENTREE SORTIEDEVERSEDébit m3 fjour 3 3p H 7.32 7.19eonduetivité us em-l 4490 2790Matieres en suspension m g /1 36Snellen em 3oDébit m3 fjour l lp H 7.39 7.52eonduetivité us em-l 4230 2580Matieres en suspension m g /l 33Sne1len em loMAT IERES ORGANIQUESRendement %MATIERES ORGANIQUESRendement %D B O 5 m g 02 /1 578 39DB05 (+déversé) m g 02 /1 39D e o m g 02 /1 1507 384T o e m g efl 565D o e m g efl 7893 .393 .386 .2D B O 5 m g 02 /1 457 25DB05 (+déversé) m g 02 /1 25D e o m g 02 /1 1349 304T o e m g ef1 506D o e m g efl 20094 .594 .560.5PHOSPHOREPHOSPHOREPhosphore ortho m g P/l .01 .01Phosphore Tota1 m g P/l .65 .09P total (+déversé) m g P/l .09Phosphore Total filt. m g P/l86.286 .2Phosphore ortho m g P/l .22 .01Phosphore Tota1 m g P/ 1 .81 .26P total (+déversé) m g P/l .26Phosphore Total filt . m g P/l67 .967 .9AZOTEAZOTEAmmonium m g N/ l 31.85 15 .64Nitrites m g N/ 1 .17 .02Nitrates m g N/ 1 .01 . 07Ammonium m g N/ 1 36.18 20.10Nitrites m g N/ l .06 .01Nitrates m g N/l .30 .41MINERALehlorures m g elfl 377 .60 252 .80Sulfates m g S04 /l 89.20 253 .80!MINERALehlorures m g e1fl 330.70 224 .00Sulfates m g S04/l 144 .00 340 .00----------Le ehef dulaboratoireLe ehef du1aboratoireVisas :Laboratoire : ________Visas :Laboratoire : ________eontrôles Ph . Viogeteontrôles Ph . ViogetFig. 11: Analyse lFig. 12: Ana/yse 11

......- ce collecteur (posé dans la même fouille que le tuyau de pompage)reconduit actuellement l'eau prétraitée dans le ruisseau. 11 se peutqu'à l'avenir ces eaux prétraitées soient raccordées à un e canalisationpublique (actuellement inexistante) (Fig. 10).Les résultats et le bon fonctionnement du filtrage par le systêmed'arrosage en surface, sont fonction du temps de «passage» par lacouche filtrante, écoulement qui ne doit pas s'effectuer trop rapidement.Cette réflexion ajustifié la m i se en place du double-puits de pompage.Chacun est équipé d'une pompe immergée et alimente «Sa•• moitiéde tuyaux serpentant à la surface du tumulus.L'eau ainsi répandue est estimée à une moyenne de 20'000 litres/24heures, respectivement à 5 x 10 min de pompage par pompe et parj ou r.10 min de pompage correspondent à un arrosage de 2100 litres sur250 m2 de tumulus, ou de 8.5 l/m2, alimentés 5 tais par jour.Le débit d'eau à traiter dépend de l'intensité des pluies et varie entre5 et 35 m3 par jour. Pour cette raison l'installation du