Felddichtebestimmung nach Sandkegelverfahren in Gelsenkirchen

Die ZTV E-StB 17 fordert für jede künstlich verdichtete Lage im Erdbau einen Nachweis des Verdichtungsgrads, und in Gelsenkirchen ist diese Anforderung wegen der heterogenen Untergrundverhältnisse besonders ernst zu nehmen. Die Stadt liegt im Emscherland, wo Auenlehme, Sande und Kiese in unregelmäßiger Schichtenfolge mit anthropogenen Auffüllungen aus über 150 Jahren Bergbau- und Industriegeschichte wechseln. Wer hier ein Bauwerk, eine Straße oder einen Kanaldamm errichtet, braucht eine prüffähige und normenkonforme Felddichtebestimmung, die vor Ort und ohne aufwendige Laborlogistik auskommt. Das Sandkegelverfahren nach DIN 18125-2 liefert genau diesen direkten Nachweis des Trockenraumgewichts in-situ und ist in Gelsenkirchen das bevorzugte Verfahren, wenn feinkörnige und gemischtkörnige Böden zu beurteilen sind, bevor die nächste Lage aufgebracht wird. Ergänzend bieten wir für rollige Böden unterhalb des Grundwasserspiegels den CPT-Versuch an, um die Lagerungsdichte indirekt zu profilieren.

Die Sandkegelmethode bleibt das Referenzverfahren, wenn es um die direkte Bestimmung des Trockenraumgewichts in feinkörnigen, bindigen Böden geht.

Vorgehen und Leistungsumfang

Gelsenkirchen zählt rund 265.000 Einwohner und ist mit einer mittleren Geländehöhe von etwa 48 m ü. NHN eine der flacheren Großstädte Nordrhein-Westfalens, doch die geotechnische Herausforderung liegt im Untergrund: Die quartären Lockergesteine der Emscherniederung sind oft nur wenige Meter mächtig und lagern auf kreidezeitlichem Mergel, der bereichsweise durch alte Grubenbaue gestört ist. Bei der Felddichtebestimmung mit dem Sandkegel interessiert uns genau diese oberflächennahe Zone bis etwa 30 cm Tiefe, wo Verdichtungsgrade DPr von mindestens 97 % für Straßenplanum und 100 % für Leitungsgräben nachzuweisen sind. Der Prüfablauf ist in DIN 18125-2 standardisiert: Eine zylindrische Grube wird ausgehoben, das entnommene Material gewogen, und das Volumen mit geeichtem Prüfsand rückbestimmt. In Gelsenkirchen achten wir besonders auf die Trocknung des Aushubs vor Ort, weil die natürlichen Wassergehalte der Auenlehme oft über 18 % liegen und das Ergebnis sonst verfälschen würden. Für das übergeordnete Verständnis des Bodenaufbaus greifen wir auf unsere Schürfgruben zurück, die eine direkte Ansprache der Schichtgrenzen und Entnahme gestörter Proben ermöglichen.

Lokaler geotechnischer Kontext

Ein Tiefbauunternehmen sanierte vor zwei Jahren einen Mischwasserkanal entlang der Kurt-Schumacher-Straße in Gelsenkirchen und verfüllte den Graben lagenweise mit einem Sand-Kies-Gemisch. Der Bauleiter verzichtete auf eine begleitende Felddichtebestimmung und verließ sich auf die statische Walzenverdichtung. Drei Monate nach Wiederherstellung der Asphaltdecke zeigten sich Setzungsmulden von über 8 cm, weil die unteren Lagen im Bereich der alten Bergsenkungszone unzureichend verdichtet waren — die Nachverdichtung unter Verkehrslast hatte den Schaden verursacht. Die Kosten für den Deckenschlitz und die erneute Verdichtung überstiegen das Budget einer vollständigen Qualitätssicherung um ein Vielfaches. In Gelsenkirchen mit seinen bekannten Tagesbruch- und Senkungsbereichen ist die lückenlose Dokumentation jeder Verdichtungslage kein Komfort, sondern eine versicherungstechnische Notwendigkeit gegenüber dem Bauherrn und dem Bergbauversicherungsträger.

Technische Daten

Parameter	Typischer Wert
Prüfnorm	DIN 18125-2:2020-11, ZTV E-StB 17
Prüftiefe	Bis ca. 30 cm unter Planum / Oberkante Lage
Messgröße	Trockenraumgewicht ρd [g/cm³] in-situ
Verdichtungsgrad	DPr = (ρd,vor Ort / ρd,Proctor) × 100 [%]
Prüfdauer vor Ort	Ca. 20–30 Minuten pro Messstelle
Prüfsand	Geeichter Normsand, Korngröße 0,2–0,6 mm
Anwendungsgrenzen	Fein- und gemischtkörnige Böden, Dmax ≤ 31,5 mm

Ergänzende Leistungen

Proctorversuch als Referenz

Die einfache Proctordichte nach DIN 18127 ist der Sollwert für den Verdichtungsgrad DPr. Unser Labor in der Region bestimmt sie am gleichen Material, das vor Ort geprüft wird, und vermeidet so systematische Abweichungen durch Probeninhomogenität.

Plattendruckversuch nach DIN 18134

Für grobkörnige Böden und Schottertragschichten, bei denen das Sandkegelverfahren an seine Grenzen stößt, liefert der statische Lastplattendruckversuch den Verformungsmodul Ev2 als ergänzendes Verdichtungskriterium.

Korngrößenanalyse im Labor

Die Klassifikation des Aushubmaterials erfolgt durch Nasssiebung und Sedimentation. In Gelsenkirchen ist das relevant, weil bindige Auenlehme oft schluffige Beimengungen enthalten, die das Verdichtungsverhalten stark beeinflussen.

Dokumentation und Abnahme

Jeder Messpunkt wird mit Lageplan, Prüfprotokoll und Fotodokumentation erfasst. Die Berichte sind konform mit den Anforderungen der kommunalen Tiefbauämter in Gelsenkirchen und der Emschergenossenschaft für Gewässerbaumaßnahmen.

Referenznormen

DIN 18125-2:2020-11 – Bestimmung der Dichte des Bodens – Feldversuche, Teil 2: Sandkegelverfahren, ZTV E-StB 17 – Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau, DIN 18127:2012-09 – Proctorversuch – Grundlage für den Sollwert der Felddichtebestimmung, TP BF-StB, Teil B 8.2 – Technische Prüfvorschriften zur Dichtebestimmung mit Sandkegel

Fragen und Antworten

Was kostet eine Felddichtebestimmung mit dem Sandkegelverfahren in Gelsenkirchen?

Für eine einzelne Prüfung in Gelsenkirchen und Umgebung liegen die Kosten je nach Anzahl der Messstellen und Anfahrt zwischen €100 und €120 pro Punkt. Bei größeren Messkampagnen mit mehr als zehn Punkten pro Tag reduzieren sich die Stückkosten. Das Angebot umfasst die vollständige Dokumentation inklusive Prüfprotokoll und Verdichtungsgradberechnung.

Für welche Bodenarten ist das Sandkegelverfahren geeignet?

Das Verfahren ist ideal für feinkörnige und gemischtkörnige Böden mit einem Größtkorn bis 31,5 mm, also für Auenlehme, Geschiebemergel, Löss und sandige Schluffe, wie sie in Gelsenkirchen typisch sind. Bei grobkörnigen Böden mit viel Kies oder Schotter weichen wir auf den Plattendruckversuch oder das Ersatzverfahren mit Flüssigkeitsvolumenmessung aus.

Wie viele Messpunkte pro verdichteter Lage sind erforderlich?

Die ZTV E-StB 17 gibt in Abhängigkeit von der Fläche und der Homogenität des Bodens Richtwerte vor. Für Leitungsgräben in Gelsenkirchen empfehlen wir mindestens einen Punkt alle 25 m Grabenlänge pro Lage; bei flächigen Auffüllungen ab 500 m² sind drei bis fünf Punkte pro Lage und Fläche üblich. Der genaue Prüfplan wird mit dem Bauherrn und dem Baugrundgutachter abgestimmt.

Ist das Sandkegelverfahren auch bei Regen durchführbar?

Die Prüfung ist bei Niederschlag problematisch, weil der Prüfsand feuchtigkeitsempfindlich ist und verklumpen kann. In Gelsenkirchen mit seinen häufigen Schauerwetterlagen planen wir die Einsätze möglichst in Trockenfenstern oder schützen die Messstelle mit einem Prüfzelt. Sollte der Aushub durchnässt sein, muss er vor der Wägung schonend getrocknet werden, was die Prüfdauer verlängert.