•• Von Helga Krémer
Welches ganz spezifische Verfahren bezüglich Wasser könnten U-Bahn-Bauprojekte – auch die Sanierung des im Zuge dessen eingestürzten Historischen Archivs in Köln –, aber auch etwa der Port Said-Tunnel unter dem Suezkanal gemein haben? Ein Tipp: Das Verfahren macht wassergesättigten Untergrund für ein Bauvorhaben beherrschbar – auch dann, wenn Spundwände, Injektionsdichtungen oder eine Grundwasserabsenkung an den Bodenverhältnissen scheitern –, und hat zwei Varianten. Die eine ist schon seit über 100 Jahren in Gebrauch, die andere noch nicht so lange, seit den frühen 1970er-Jahren, funktioniert aber umso schneller. Richtig, die Baugrundvereisung. Bei ersterer mit Sole, bei zweiterer mit flüssigem Stickstoff.
Coole Sache
„Beim Erdreichgefrieren wird der Boden rund um Ihre Baugrube oder Ihren Vortrieb zu einem tragfähigen, wasserundurchlässigen Körper vereist. Flüssiger Stickstoff, oft auch nach ‚Liquid Nitrogen‘ als ‚LIN‘ bezeichnet, entzieht dem Erdreich mit –196 Grad Celsius so viel Wärme, dass das Bodenwasser gefriert und eine geschlossene Dichtwand entsteht“, erklärt Silvio Hödl, Experte für Erdreichgefrieren bei Messer Austria, und betont: „Damit schützen Sie Personal und Gerät vor Erd- und Wassereinbrüchen und gewinnen auch noch Zeit dabei.“
Denn gegenüber der Vereisung mit Kühlsole verkürze sich die Gefrierdauer um ein Vielfaches, LIN sei mindestens sechsmal schneller als die Kühlsole-Variante. „Bei knappen Terminplänen entscheidet dieser Zeitgewinn oft über die gesamte Bauabwicklung und weil sich die Wirkung objektiv messen lässt, wissen Sie jederzeit, woran Sie sind. Anders als bei vielen herkömmlichen Abdichtungsverfahren lässt sich die Wirkung der Vereisung präzise erfassen und laufend überwachen. Temperatur- und Stabilitätswerte liegen jederzeit dokumentiert vor. Gegenüber Auftraggebern und Prüfinstanzen entsteht dadurch eine belastbare Nachweislage statt einer Schätzung“, so Hödl.
Tempo und Temperatur
Das schnellere Einfrieren bewährt sich etwa ganz besonders dann, wenn man es mit einer starken Grundwasserströmung zu tun hat. Fließt das Grundwasser zu flott, transportiert es die Kälte einer Sole-Anlage ab, bevor der Boden gefrieren kann. Außerdem hält ein durch Stickstoff auf etwa –40 °C bis –50 °C tiefgekühlter Frostkörper deutlich höheren statischen Belastungen und Erddrücken stand als ein wärmerer Sole-Frostkörper. Denn die Festigkeit von gefrorenem Boden, sogenanntem Frostbeton, steigt, je tiefer seine Temperatur sinkt.
Baustellen-Ökologie
Auf noch einen Punkt macht Hödl aufmerksam: „Das Erdreichgefrieren kommt vollständig ohne Chemikalien aus, arbeitet geräuschlos und hinterlässt keine Abwässer. Im dicht bebauten innerstädtischen Umfeld und in sensiblen Gebieten ist das ein entscheidender Unterschied zu lärm- oder eintragsintensiven Alternativen.“
Ohne den Teufel an die Wand malen zu wollen, aber was passiert am direkten Bauort, mit dem Grundwasser und der Umwelt? Auch im Falle eines Lecks?
Stickstoff ist zu 78% Bestandteil unserer Atemluft. Er ist absolut ungiftig, nicht brennbar und chemisch neutral. Sollte es an einer Gefrierlanze zu einem Leck kommen, strömt einfach gasförmiger Stickstoff aus und verflüchtigt sich spurlos in die Luft. Es gibt keinerlei Gefahr für das Grundwasser, das Erdreich, die Umwelt im Allgemeinen. Dieser Umstand macht die Messer-LIN-Lösung auch dann zum Mittel der Wahl, sobald ökologische Auflagen, etwa von Behörden, zum Tragen kommen.
Anders ist es bei der Sole: Die verwendete Salzsole (meist Calciumchlorid) ist zwar kein hochgefährliches Gift, aber ein wassergefährdender Stoff. Ein Leck im Rohrsystem kann dazu führen, dass Salz in das Grundwasser gelangt, was streng kontrolliert und vermieden werden muss. Zudem müssen die zumeist sehr lauten Aggregate – und das rund um die Uhr – mit Kältemitteln betrieben werden, die bei Unfällen die Umwelt belasten können.
Wie es abläuft
Zurück zum Idealfall. Wie könnte es auf (m)einer Baustelle zugehen? „Zunächst bestimmen wir gemeinsam mit Ihnen das Bodenvolumen, das stabilisiert werden soll. Danach wird der Boden präpariert: In bestimmten Abständen werden wärmeleitende Rohre eingebracht, sogenannte Gefrierlanzen, die an ihrem unteren Ende geschlossen sind. Anschließend versorgt ein mit Sensoren und Reglern versehenes Rohrleitungssystem diese Lanzen mit exakt dosierten Mengen von Flüssigstickstoff. Das Medium wird zuvor mit speziellen Tankwagen an die Baustelle geliefert und dort in Tanksilos vorgehalten“, beschreibt Hödl das Procedere. Ob Versorgungskanäle verlegt, massive Fundamente gesetzt oder alte Fliegerbomben geborgen werden müssten: Die Vereisung schaffe in jedem Fall den nötigen Arbeitsraum.
