Ein Kettenraupen-ähnliches, niedrig-gedrungendes, unbemanntes Spezialfahrzeug ermittelt an der Erdoberfläche eines Baugrunds am Rande  Aufspüren von Kampfmitteln.
Sondierung per INN-Technik: Oberflächeneinsatz mittels eines ferngesteuerten Messträgers | Bildquelle: Dr. P. J. Wagner

Verfahren der Kampfmittelsondierung im Vergleich

Standardmäßig werden bei der Kampfmittelsondierung Magnetik und Radarsensorik als Messverfahren eingesetzt. Wenn jedoch diese Verfahren durch Eisenkontaminationen im Boden, technische Einbauten oder angrenzende Bauwerke keine Auswertbarkeit auf definierte Räumziele ermöglichen, bietet sich das Spezialverfahren der Impuls-Neutron-Neutron-Technik (INN-Technik) an. Bei diesem Isotopenverfahren werden die Neutronen nicht von Bodenarten, Wassergehalten oder Metallen im Boden (z. B. Schrott, Schlacken, technische Einbauten, Bewehrungen etc.) beschränkt, sondern durchdringen sie.
 

Im Laufe des Zweiten Weltkriegs wurden über Deutschland Kampfmittel in Form von Bomben unterschiedlicher Größe abgeworfen. Insbesondere Städte, Grundstücke mit kriegsrelevanter Industrie oder die Infrastruktur wie Straßen, Gleise, Hafenanlagen oder Brücken waren Ziele der Bombenabwürfe. Der größte Teil explodierte oder zerschellte am Boden, jedoch sind Tausende Teile der abgeworfenen Munition als Gefahrenobjekte auch 70 Jahre nach Kriegsende erhalten. Sie bilden nach wie vor Risiken für die Bauwirtschaft durch unkontrollierte Explosionen bei Eingriffen in den Baugrund.

 

Was sind Kampfmittel?

Für die Definition von Kampfmitteln eignet sich u. a. eine Veröffentlichung des Kampfmittelräumdiensts der Hansestadt Bremen mit Stand 2018: Kampfmittel im Sinne dieses Gesetzes sind gewahrsamslos gewordene Gegenstände militärischer Herkunft oder Teile solcher Gegenstände, die Explosivstoffe enthalten oder aus Explosivstoffen bestehen – insbesondere Gewehrpatronen, Granaten, Bomben, Zünder, Minen, Spreng- und Zündmittel –, und jene, die Kampfstoffe, Nebelstoffe, Brandkampfstoffe oder Reizstoffe enthalten.

Kampfmittel sind Bomben und Gefechtsköpfe, Lenkflugkörper und ballistische Raketen, Artillerie-, Mörser- und Handfeuerwaffenmunition. Demnach sind Kampfmittel per Definition nicht auf Bomben größerer Masse beschränkt, sie beginnen bei der Gewehrpatrone und enden bei der Interkontinentalrakete.

Die Betrachtung dieser Definitionen ist wichtig, da die undifferenzierte, vertragliche Aussage der „Kampfmittelfreiheit“ dieses Spektrum an Explosivstoffen umfasst. Wie im Baurecht ist auch hier die vertragliche Regelung, welche Leistungen (Räumziel und Räumtiefe) die Suche nach Kampfmitteln umfasst bzw. umfassen soll, nach Möglichkeiten und Erfordernis vorab abzustimmen und im Vertrag festzulegen. Dabei hat der präventive Arbeitsschutz, insbesondere für die Beschäftigten von Erdbaufirmen, die größte Bedeutung.

 

Grundlagen der Kampfmittelsondierung

Das Risiko durch Kampfmittel bzw. Störkörper (explosiv) wird bei Baumaßnahmen durch den mechanischen bzw. physikalischen Eingriff initiiert. Dieser beinhaltet entweder einen direkten mechanischen Kontakt zwischen Werkzeug (Schaufel, Pfahlkopf oder Bohrgerät etc.) und Verdachtsobjekt bei Erdarbeiten und/oder einen indirekten Kontakt durch eingetragene Erschütterungen bei Abbrucharbeiten, Verdichtungsmaßnahmen, Befahrungen durch schweres Gerät, Ramm- oder Stemmarbeiten.

Grundsätzlich sind daher geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um das Arbeitsschutzrisiko und das Risiko für die Öffentlichkeit durch Kampfmittel nachweislich, präventiv und nachhaltig zu minimieren. Nachhaltig bedeutet hier die Fragestellung, ob sich Sondierarbeiten auf die geplanten Eingriffstiefen (direkt oder indirekt) beschränken sollen oder der Bombenhorizont (Tiefe der zu erwartenden Eindringtiefen von Kampfmitteln) als Sondiertiefe gewählt wird. Im Falle reduzierter Sondiertiefen, also solcher, die kleiner als der Bombenhorizont sind, besteht die Möglichkeit, nicht sondierte Kampfmittel zu überbauen. Im Falle späterer Erdbaumaßnahmen mit größeren Eingrifftiefen wären die Sondierarbeiten zu wiederholen.

 

Mess-Techniken

Basis aller Arbeiten ist die sensorische Anomalie-Vermessung (SAV). Dafür stehen verschiedene physikalische Verfahren einzeln oder in Kombination zur Verfügung. Der SAV folgt die Datenauswertung auf Kampfmittel/Störkörper (explosiv).
 

Magnetik

Das bewehrte Standardverfahren der Störkörper-/Kampfmittelbewertung ist die Magnetik, sowohl als Oberflächen-, Bohrloch- oder Triaxialmagnetik etc. Mit dieser Methode werden magnetische Eisen-Anomalien erkannt, die das Magnetfeld der Erde messtechnisch verändern. Sonden der Magnetik werden sowohl als Oberflächentechnik mit einem Fahrzeug oder im Bohrlochraster für größere Sondiertiefen eingesetzt.

Eine messtechnische Differenzierung zwischen einem Kampfmittel oder sonstigem Eisen, welches Einfluss auf das Magnetfeld hat, ist nicht möglich. Dies kann auf Industrie-, Gewerbe- oder Trümmerflächen zu einem hohen Anteil an Verdachtspunkten führen.

Im Ergebnis nach der SAV können Einzelobjekte oder flächenhaft verteilte Anomalien differenziert nach approximierter Lage, Tiefe und Masse ausgewiesen werden.

Nach der Auswertung erfolgten die Freilegung der Verdachtspunkte und, bei Kampfmitteln, die Bergung. Eisen in Auffüllungen wie Bewehrungen im Beton oder in Schlacken sowie technische Einbauten wie Stützen, Gleise, Spundwände etc. bewirken ein sogenanntes magnetisches Grundrauschen bzw. einen Messschatten. Dadurch ist eine Auswertung auf Kampfmittel physikalisch nur für solche Objekte möglich, die das Magnetfeld deutlich (dreifach) stärker beeinflussen als das Grundrauschen selbst.

 

Zu sehen ist ein Van auf einer großen Sandfläche, der eine Magnetik-Sonde auf einer Zweirad-Konstruktion an einer Anhängerkupplung hinter sich herzieht.
Einsatz von Sonden der Magnetik als Oberflächentechnik mit einem Fahrzeug
Bildquelle: Dr. P. J. Wagner


Die INN-Technik

Die Impuls-Neutron-Neutron-Technik (INN-Technik) ist ein Spezialverfahren der Kampfmittelsondierung. Bei diesem Verfahren werden Neutronen in den Baugrund emittiert. Die gemessenen Werte zeigen u. a. Dichteunterschiede zwischen dem ungestörten Baugrund und Störkörpern auf.

Es ist ein Isotopenverfahren, das von Bodenarten, Wassergehalten oder Metallen im Boden (Schrott, Schlacken, technische Einbauten, Bewehrungen etc.) nicht beschränkt wird, da die Neutronen all diese Medien durchdringen. Verfahrenstechnisch ist dies ein Vorteil, jedoch erfordern die Belange des Arbeits- und Gesundheitsschutzes hier Abstandsregelungen (10 m) und Wartezeiten (5 min) zum Schutz von Personal und Umgebung.

Bei diesem Verfahren erfolgt die Bewertung in parallel und nacheinander angeordneten Auswertungsphasen für folgende Kennwerte:

1. Metallische Anomalien
    (Eisen etc.)

2. Stickstoff N
    (Sprengstoff TNT [Trinitrotoluol bzw. C7H5N3O6])

3. Dichte-Anomalie
    (Eisenkörper-Hülle gegenüber Umgebung, z. B. Boden, Bauschutt etc.)

4. Sonstige Organik
    (C-Verbindungen) – zusätzliches Merkmal nach Bedarf.

Zusätzlich kann auf Phosphor (Brandbomben) ausgewertet werden. Die Sondierung erfolgt an der Oberfläche (GeoRover) oder im Bohrloch.

 

ein unbemanntes Kettenraupen-Fahrzeuge fährt durch ein abgebrochenes Gebäude Spezialfahrzeug für die INN-Technik ermitteln nicht nur an der Erdoberfläche Messwerte zur Kampfmittel-Beseitigung, sondern auch auf bewehrten Beton-Gründungssohlen, in Mauerwerk, durch Spundwände hindurch und in Gebäuden.
INN-Messung durch Spundwände, bewehrten Beton (Gründungssohlen), Mauerwerk oder innerhalb von Gebäuden
Bildquelle: Dr. P. J. Wagner

 

Da auch Eisen durchdrungen wird, kann die Messung direkt aus der Bohrschnecke erfolgen, ein Austausch gegen Kunststoff entfällt hier. Die Messung durch Spundwände, bewehrten Beton (Gründungssohlen), Mauerwerk oder innerhalb von Gebäuden wird ebenfalls realisiert.

Der Sondierradius (Eindringtiefe) bei der INN-Messung beträgt ca. 8 m. Für die Messung bedeutet dies in der Regel einen Profil- und Bohrlochabstand von ca. 5 m, damit sich die Sondierergebnisse noch überschneiden. Standardmäßig erfolgt eine Auswertung für Einzelobjekte > 10 kg. Auf geeigneten Flächen kann dies auf Objekte von > 5 kg reduziert werden.

 

Auf einer Sandfläche sind in der Ferne zahlreiche Bohrlöcher zu sehen.  Daneben befinden sich ein Bagger und drei Personen in Schutzkleidung
INN-Messung in einem Bohrloch
Bildquelle: Dr. P. J. Wagner

 

Ein Verfahrensvergleich in der Praxis

Das eingesetzte Standardverfahren der Kampfmittelsondierung ist die Magnetik mit ihren verschiedenen technischen Ausführungen. Ergänzt durch die Radarsensorik, in einzelnen Bundesländern, werden damit für einen sehr großen Anteil von Aufgaben belastbare Ergebnisse geliefert. Überall dort, wo durch Eisenkontaminationen im Boden, technische Einbauten oder angrenzende Bauwerke der Einsatz von Magnetik und Radar eine Auswertbarkeit auf definierte Räumziele nicht erwarten lässt oder zu einer sehr hohen Anzahl zu verifizierender Verdachtspunkte führt – die sich aber nicht als Kampfmittel erweisen –, können Spezialverfahren wie die INN-Technik im Sinne des Arbeitsschutzes sinnvoll und wirtschaftlich eingesetzt werden.

So wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Wayss & Freytag Ingenieurbau AG ein Verfahrensvergleich durchgeführt. Die zu untersuchende Fläche hat eine Größe von ca. 4.700 m². Die Fläche ist nicht bebaut, es ist jedoch von einem hohen Anteil von metallischen Fremdstoffen sowie Erdbauwerken im Untergrund auszugehen.

 

Aufgewühlter Grün- bzw. Matschstreifen neben einer Straße, auf dem Reifenspuren zu sehen sind. Auf der Straße steht ein Fahrzeug mit geöffneter Heckklappe, davor eine Person.
Fläche, auf der Kampfmittelsondierung nach der INN-Technik durchgeführt wurde
Bildquelle: Dr. P. J. Wagner

 

Für die Sondierung wurde das Standardverfahren der Bohrloch-Magnetik eingesetzt. Dafür wurden mittels Bohrgeräts diverse Bohrlöcher bis zum Bombenhorizont (max. 7 m) abgeteuft, Kunststoffrohre eingebaut und im verrohrten Bohrloch magnetische Sondierungen mittels „Förster-Sonde“ durchgeführt. Nach Abschluss der Messung wurden das Messgerät und die Verrohrung aus dem Boden gezogen. Der Messabstand der Bohrlöcher betrug ca. 1,5 m.

Zur Überprüfung, inwieweit andere Sondierverfahren den Zeit- und Kostenaufwand für die Sondierungen selbst reduzieren sowie die Ansprache von Verdachtspunkten bzw. nicht detonierten Kampfmitteln – englisch: Unexploded Ordnance (UXO) – mit einer erhöhten Zuverlässigkeit ermöglichen, wurde die INN-Technik eingesetzt. Vor allem ging es darum, die Verdachtspunkte mit den tatsächlichen UXO abzugleichen – ohne Verringerung der Sicherheit.

Die Messungen mit dem Spezialverfahren, der INN-Technik, wurde vom Sachverständigenbüro DR. WAGNER GmbH durchgeführt.

 

Ergebnisse

Auf der untersuchten Fläche wurden in einem Zeitraum von ca. zwei Monaten insgesamt 1.951 Bohrungen für die Bohrloch-Magnetik abgeteuft und vermessen,

Für 314 Sondierpunkte wurde aufgrund von ferromagnetischen Anomalien bzw. Kampfmittelverdacht (UXO) keine Freigabe erteilt. In Sondierlücken wurden aufgrund bekannter Bauwerke – durch magnetische Schattenwirkung konnten diese Bereiche nicht ausgewertet werden – keine Sondierungen durchgeführt.

Für die gutachterliche Aussage zu Kampfmitteln wurde ein Zeitraum von ca. zwei Wochen angesetzt. Die Kampfmittelsondierung mittels INN-Technik erfolgte an einem Messtag. Für sechs Punkte wurde ein Kampfmittelverdacht (UXO) nicht ausgeschlossen. Sondierlücken entstanden durch das Verfahren nicht. Die Sondiertiefe betrug ca. 8 m u. GOK.

Die INN-Auswertung zeigte insgesamt 201 sondierte metallische Anomalien (Eisen und Buntmetalle) auf dem Messfeld.

Zur Überprüfung aller Verdachtspunkte wurden im Dezember 2020 und im Januar 2021 insgesamt 106 Schürfe angelegt.

Die Freilegungen für die sechs Verdachtspunkte mittels der INN-Technik ergaben folgende Funde (T steht für Target):

            T1 und T2 Bauschutt und Müll,

            T3 Grundwassermessstelle,

            T4 Propangasflasche,

            T5 Bauschutt und Müll,

            T6 altes Elektrokabel und Müll.

 

Per INN-Verfahren gefundene Propangasflasche
Per INN-Verfahren gefundene Propangasflasche
Bildquelle: Dr. P. J. Wagner
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Per INN-Verfahren gefundenes Elektrokabel und Müll
Per INN-Verfahren gefundenes Elektrokabel und Müll
Bildquelle: Dr. P. J. Wagner
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Die Detektion rein metallischer Verdachtspunkte liegt damit deutlich höher als die Ansprachen mittels Bohrloch-Magnetik auf Eisen. Mit dem zweiten Auswertungsschritt, dem Filtern der Stickstoffkonzentrationen für den Sprengstoff TNT, reduzierten sich die Verdachtspunkte (Metall und Stickstoff) auf sechs Verdachtsobjekte (Targets) gegenüber 314 Verdachtspunkten der Bohrloch-Magnetik.

Die gemessenen Stickstoffkonzentrationen als Indikator für Sprengstoff TNT erwiesen sich nach Freilegung als sogenannte Fremd- oder Diffusquellen und nicht als Kampfmittel (UXO).

Die Freilegungen für die insgesamt 314 Verdachtspunkte mittels der Bohrloch-Magnetik (z. T. in Schürfen zusammengefasst) ergaben unterschiedlich zusammengesetzten Abfall, Schrott und Erdbauwerke wie Leitungen, Spundwände, Schächte etc.

Kampfmittel (UXO) wurden in den Schürfen nicht freigelegt.

 

Geografische Karte und INN-Auswertung von metallischen Anomalien: Ermittelt wurden hier 201 Eisen und Buntmetall-Funde auf dem Messfeld
Die INN-Auswertung zeigte insgesamt 201 sondierte metallische Anomalien (Eisen und Buntmetalle) auf dem Messfeld.
Bildquelle: Dr. P. J. Wagner
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Geografische Karte und Stickstoff-Konzentrationen: Herausgefiltert wurden hier in einem zweiten Auswertungsschritt, dass sich nur sechs Verdachtsobjekte (Targets) für den Sprengstoff TNT auf dem Messfeld befanden. Zuvor war man – laut dem Messverfahren der Bohrloch-Magnetik – von 314 Verdachtspunkten ausgegangen.
Beim zweiten Auswertungsschritt, bei dem zusätzlich nach Stickstoffkonzentra-tionen für den Sprengstoff TNT gefiltert wurde, reduzierten sich die Verdachts-punkte auf sechs Verdachtsobjekte (Targets) gegenüber 314 Verdachts-punkten der Bohrloch-Magnetik.
Bildquelle: Dr. P. J. Wagner
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Fazit

Für Flächen mit einem zu erwartenden hohen Anteil ferromagnetischer Störkörper sowie für Flächen mit Einflüssen von oberirdischen und/oder Erdbauwerken (nicht auswertbare Bereiche) bietet das Spezialverfahren der INN-Technik – als Oberflächenverfahren für Sondierteufen bis 8 m u. GOK für definierte Räumziele – eine wirtschaftliche und zeitliche Alternative.

Für Sondierteufen größer als 8 m u. GOK für Flächen mit den Merkmalen 1 und 2 wird die INN-Technik im Bohrloch relevant.

 

Umsetzung in der Praxis

Kampfmittel stellen ein reales Risiko bei Erdbaumaßnahmen dar. Um das Arbeitsschutzrisiko für Beschäftigte vor Ort und das Risiko für die Öffentlichkeit auf ein Minimum zu reduzieren, sollte vor Beginn der Arbeiten ein Räumkonzept erarbeitet werden, welches unter Abwägung von

  • zu erwartenden Kampfmitteln,
  • deren Risiken für die geplanten Erdarbeiten (maschinell, händisch),
  • der geplanten Flächennutzung und
  • des Umfelds (Störeinflüsse)

das Räumziel und die Räumtiefe beschreibt und die möglichen Sondiermaßnahmen/ -techniken einzeln oder in Kombination aufführt.

Dabei sind die spezifischen Regelungen der einzelnen Bundesländer zu berücksichtigen. Für zahlreiche Projekte ist eine Abstimmung über die Maßnahmen mit der BG BAU zu empfehlen.

Räumziel und Räumtiefe sind vertraglich zwischen Auftraggeber und ausführenden Unternehmen festzulegen, um nachträgliche Unstimmigkeiten zu vermeiden.

 

Autor

Dr. P. J. Wagner

Ö.b.u.v Sachverständiger für Baugrunduntersuchungen HK Hamburg/Bremen


Ausgabe

BauPortal 4|2021