Geoelektrische Untersuchungen zur

Geoelektrik Baufeld Feuerwehrhaus Kürten-Biesfeld
Geoelektrische Untersuchungen zur Lokalisierung
möglicher Stollen aus historischer Bergbautätigkeit
sowie Hohlräumen aufgrund von Verkarstung im
Baufeld Feuerwehrgerätehaus in Kürten – Biesfeld
Neue Untersuchungen nach Änderung des Bauplans
Auftraggeber:
Gemeinde Kürten
Der Bürgermeister
61 – Gemeindeentwicklung und Umwelt
Dipl.-Ing. Henning Herberholz
Karlheinz-Stockhausen-Platz 1
51515 Kürten
Ansprechpartner:
Retz Architekten PartG
Herr Daniel Buchholz
Oberblissenbach 42b
51515 Kürten
Tel.: 0162 4 45 51 30
Auftragnehmer:
geoFact GmbH
Von-Hymmen-Platz 1
53121 Bonn
Tel.: 0228 25 71 02
[email protected]
Feldarbeiten:
Dr. Tomas Feseker, Sebastian Wege
Bericht:
Dr. Tomas Feseker
Ort und Datum:
Bonn, 09.05.2016
Seiten:
8
Abbildungen:
1
Tabellen:
2
Anlagen:
4
1
Geoelektrik Baufeld Feuerwehrhaus Kürten-Biesfeld
Inhaltsverzeichnis
1
Auftrag und Aufgabenstellung ................................................................... 4
2
Untersuchungsgebiete................................................................................ 4
3
Hohlraumsuche mit geoelektrischen Messungen .................................... 5
4
Feldarbeiten ................................................................................................. 5
5
Auswertung und Interpretation .................................................................. 7
6
Zusammenfassung ...................................................................................... 8
2
Geoelektrik Baufeld Feuerwehrhaus Kürten-Biesfeld
Verzeichnis der Anlagen
1
Lageplan der Geoelektrikprofile
2
Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstands, Profile 1 - 3
3
Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstands, Profile 4 - 6
4
Verdachtsbereiche und vorgeschlagene Bohrpunkte
3
Geoelektrik Baufeld Feuerwehrhaus Kürten-Biesfeld
1
Auftrag und Aufgabenstellung
Die Firma geoFact GmbH Bonn (Auftragnehmer, AN) wurde von der
Gemeinde Kürten (Auftraggeber, AG) beauftragt, am geplanten Standort für das
neue
Feuerwehrhaus
im
Kürten-Biesfeld
geoelektrische
Messungen
durchzuführen, um abzuklären, ob im Baugrund mit Stollen aus historischer
Bergbautätigkeit oder Hohlräumen durch Verkarstung zu rechnen ist. Dazu wurden
bereits im März 2016 im Bereich des geplanten Standorts 12 Profile gemessen.
Inzwischen wurde jedoch der Bauplan so geändert, dass das geplante neue
Baufeld in einem Bereich liegt, der durch die im März durchgeführten
Untersuchungen nicht erfasst wurde. Somit wurden weitere Messungen
beauftragt, mit denen der Untergrund des neuen Baufelds untersucht werden
sollte.
Die Stellen, an denen die geoelektrischen Messungen Hinweise auf
Hohlräume zeigen, sollten dem AG als Verdachtspunkte angezeigt werden. Die
Überprüfung der Verdachtspunkte durch Sondierungen in einem geeigneten
Raster sollte durch den AG erfolgen.
2
Untersuchungsgebiete
Der geplante Standort für das neue Feuerwehrhaus liegt auf einer Wiese
auf der Nordseite der Wipperfürther Str. in Kürten-Biesfeld. Westlich der Wiese
befindet sich der Parkplatz eines Supermarkts. Nach Nordwesten hin grenzt die
Wiese an einen Schulhof. Sowohl der Parkplatz als auch der Schulhof liegen
deutlich höher als die Wiese und sind von dieser durch eine steile Böschung
getrennt. Östlich grenzt die Wiese an ein Privatgrundstück. Die Wiese ist von der
Straße nach Nordwesten hin abschüssig. Das neue Baufeld liegt im südlichen Teil
der Wiese nahe der Straße. Ein ca. 3 m breiter Streifen am südlichen Rand des
Baufelds konnte wegen des Bestands von Bäumen und Sträuchern nicht
untersucht werden. Ein Lageplan der gemessenen Profile ist diesem Bericht als
Anlage 1 beigefügt. Zum Zeitpunkt der Geländearbeiten war die Wiese stark
durchnässt.
4
Geoelektrik Baufeld Feuerwehrhaus Kürten-Biesfeld
3
Hohlraumsuche mit geoelektrischen Messungen
Die 2D-Geoelektrik ist eine indirekte Untersuchungsmethode, bei der auf
Grundlage von Messungen der scheinbaren spezifischen elektrischen Leitfähigkeit
ein Modell erzeugt wird, das die Verteilung der spezifischen Leitfähigkeit im
Untergrund beschreibt. Aus diesem Modell können dann Schlussfolgerungen auf
den Aufbau und die Struktur des Untergrunds gezogen werden. Bei der
vorliegenden Aufgabenstellung werden vor allem luftgefüllte Hohlräume im
Untergrund gesucht, die sich durch einen sehr hohen elektrischen Widerstand
auszeichnen. Wenn die Hohlräume nach anhaltenden Niederschlägen mit Wasser
gefüllt sind, kehrt sich dieses Verhältnis um, und die Hohlräume zeichnen sich in
den Modellen als Bereiche mit sehr geringen spezifischen Widerständen ab. In
jedem Fall kann jedoch mit einem deutlichen Kontrast zum umgebenden Gestein
gerechnet werden.
Wenn die Hohlräume bereits eingestürzt und mit lockerem Sediment verfüllt
sind, ist der Kontrast in der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit gegenüber der
Umgebung entsprechend geringer. Eine Detektion ist dann schwierig. Auf jeden
Fall
müssen
alle
aus
den
2D-Geoelektrik-Messungen
abgeleiteten
Verdachtsbereiche mit Bohrsondierungen in einem geeigneten Raster überprüft
werden. Die Anwendung des geophysikalischen Verfahrens der 2D-Geoelektrik
stellt eine Reduzierung des Baugrundrisikos dar. Eine Garantie kann
verfahrensbedingt nicht gegeben werden.
4
Feldarbeiten
Die
geoelektrischen
Messungen
wurden
in
einer
Schlumberger-
Konfiguration durchgeführt. Insgesamt 6 Profile wurden im Abstand von 2 m
parallel zur Längserstreckung des Baufelds gemessen. Die Lage des Baufelds
wurde vor Beginn der Feldarbeiten anhand von Plänen ermittelt, die durch Herrn
Buchholz von der Firma Retz Architekten PartG zur Verfügung gestellt wurden. Im
Gelände wurde die Lage des Baufelds und der Geoelektrikprofile mit D-GPS
(Topcon GRS-1 RTK Differential GPS mit SAPOS) eingemessen. Der Abstand der
Elektroden entlang der Profile betrug 1 m. Der Ablauf der Feldarbeiten ist in Tab. 1
5
Geoelektrik Baufeld Feuerwehrhaus Kürten-Biesfeld
dargestellt. Abb. 1 zeigt die Messauslage für Profil 6.
Tab. 1: Ablauf der Feldarbeiten
Datum
03.05.2016
Feldarbeiten
Profile 1-6, Gesamtlänge 315 m
Bemerkung
einzelne kurze Schauer, überwiegend
trocken
Abb. 1: Blick auf das Untersuchungsgebiet von Osten aus. Die Profile beginnen
auf der Böschung im hinteren Teil des Bildes. Hier wird das Profil 6 gemessen.
6
Geoelektrik Baufeld Feuerwehrhaus Kürten-Biesfeld
5
7
Auswertung und Interpretation
Für jedes Profil wurde aus den Messdaten durch Inversion mit dem
Programm Res2DInv ein zweidimensionales Modell der Verteilung des
spezifischen Widerstands im Untergrund entlang des Profils erzeugt. Die Modelle
der
Verteilung
des
spezifischen
Widerstands
im
Untergrund
des
Untersuchungsgebiets sind diesem Bericht als Anlagen 2 und 3 beigefügt.
Die spezifischen Widerstände im Untergrund des Untersuchungsgebiets
liegen überwiegend im Bereich zwischen 50 und 200 m und weisen damit auf
einen leitfähigen, vermutlich lehmigen Boden hin. Der oberflächennahe Bereich im
östlichen und mittleren Teil des Baufelds weist die geringsten spezifischen
Widerstände auf. Höhere spezifische Widerstände nahe der Oberfläche im
westlichen Teil sind vermutlich auf Auffüllungen zurückzuführen.
Im tieferen Untergrund sind im östlichen Teil des Baufelds höhere
spezifische Widerstände von etwa 200 bis 500 m festzustellen, die vermutlich
auf Festgestein hinweisen. In diesem Bereich fallen drei deutlich begrenzte
Bereiche mit besonders hohen spezifischen Widerständen von z.T. über 1000 m
auf, die sowohl auf kompaktes, trockenes Festgestein als auch auf Hohlräume
zurückzuführen sein könnten. Es wird empfohlen, wenigstens zwei der drei
Verdachtsbereiche durch geeignete Bohrungen näher zu untersuchen, um
Hohlräume auszuschließen. Eine Karte mit der Lage der Verdachtsbereiche ist
diesem Bericht als Anlage 4 beigefügt. Die Koordinaten der vorgeschlagenen
Bohrpunkte sind in Tab. 2 aufgelistet.
Tab. 2: Vorgeschlagene Bohrpunkte
Bohrpunkt
x (m, UTM 32)
y (m, UTM 32)
Tiefe (m)
A
377048.7
5653528.4
3
B
377060.8
5653534.4
5
Geoelektrik Baufeld Feuerwehrhaus Kürten-Biesfeld
6
Zusammenfassung
Nach einer Änderung der Baupläne wurde die Firma geoFact GmbH von der
Gemeinde Kürten beauftragt, im Bereich des geplanten neuen Standorts für das
neue Feuerwehrhaus in Kürten-Biesfeld mit geoelektrischen Messungen nach
Hohlräumen im Untergrund zu suchen.
Am 03.05.2016 wurden 6 Profile mit einer Gesamtlänge von 315 m gemessen,
die parallel zur Längserstreckung des geplanten Baufelds verlaufen. Ein ca. 3 m
breiter Streifen am südlichen Rand des Baufelds konnte wegen des vorhandenen
Baum- und Strauchbestands nicht untersucht werden. Auf Grundlage der durch
Inversion der Messdaten erzeugten Modelle der Verteilung des spezifischen
Widerstands im Untergrund wurden drei Verdachtsbereiche identifiziert. Es wird
empfohlen, mindestens zwei der Verdachtsbereiche durch Bohrungen von 3 bzw.
5 m Tiefe zu untersuchen, um Hohlräume im Untergrund des Baufelds
auszuschließen.
8
Anlage 1
Lageplan der Geoelektrikprofile
zuvor gemessene Profile
altes Baufeld
(45,0)
neues Baufeld
(44,10)
(0,0)
x
y
(-9,0)
neu gemessene Profile
(-9,10)
Koordinatenangaben in Metern
(0,10)
d,
stan
e
b
m
Bau
s
Mes
e
n
kei
lic h
mög
n
e
ung
Maßstab 1:500
Anlage 2
2D-Modelle der Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstands
Profile 1-3
265
Auffüllung
260
255
260
255
Verdachtsbereich 1
UTM-Höhe (m)
265
Festgestein
Profil 1: y = 0 m
250
250
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Distanz entlang des Profils (m)
265
Auffüllung
260
255
260
Verdachtsbereich 1
255
Festgestein
UTM-Höhe (m)
265
Profil 2: y = 2 m
250
250
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Distanz entlang des Profils (m)
265
Auffüllung
260
260
255
255
Profil 3: y = 4 m
UTM-Höhe (m)
265
Festgestein
250
250
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Distanz entlang des Profils (m)
Maßstab: 1:350
Spezifischer elektrischer Widerstand (Wm)
00
10
0
77
4
59
7
45
2
35
1
27
9
20
1
16
4
12
96
74
57
44
34
26
20
0
Anlage 3
2D-Modelle der Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstands
Profile 4-6
265
Auffüllung
Bohrpunkt B
260
260
Verdachtsbereich 2
255
255
UTM-Höhe (m)
265
Verdachtsbereich 3
Profil 4: y = 6 m
Festgestein
250
250
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Distanz entlang des Profils (m)
265
Bohrpunkt A
260
255
260
Verdachtsbereich 2
Verdachtsbereich 3
255
UTM-Höhe (m)
Auffüllung
265
Festgestein
Profil 5: y = 8 m
250
250
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Distanz entlang des Profils (m)
Auffüllung
265
260
255
260
Verdachtsbereich
255
Festgestein
UTM-Höhe (m)
265
Profil 6: y = 10 m
250
250
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Distanz entlang des Profils (m)
Maßstab: 1:350
Spezifischer elektrischer Widerstand (Wm)
0
0
10
0
77
4
59
7
45
2
35
1
27
9
20
1
16
4
12
96
74
57
44
34
26
20
0
Anlage 4
Verdachtsbereiche und vorgeschlagene Bohrpunkte
(45,0)
(44,10)
x
y
(0,0)
(-9,0)
(-9,10)
(0,10)
Koordinatenangaben in Metern
Maßstab 1:250