Die geotechnische Entwicklung Kölns ist eng mit dem Rhein verknüpft, dessen quartäre Ablagerungen den Untergrund der Domstadt prägen. Die mächtigen Kies-Sand-Schichten der Niederterrasse, die in weiten Teilen des Stadtgebiets anstehen, bilden einen ergiebigen Grundwasserleiter, der für jede Tiefbaumaßnahme eine zentrale Herausforderung darstellt. Bereits beim Bau der ersten römischen Hafenanlagen vor fast 2000 Jahren mussten sich Ingenieure mit der Durchlässigkeit des anstehenden Bodens auseinandersetzen. Heute fordert die dichte Bebauung mit Großprojekten in Deutz oder entlang der Inneren Kanalstraße präzise Kennwerte. Der Felddurchlässigkeitsversuch nach Lefranc oder Lugeon liefert in diesem Kontext den entscheidenden kf-Wert direkt im anstehenden Boden, ohne dass Störungen durch Probenahme das Ergebnis verfälschen. Für Kölner Verhältnisse ist das essenziell, da die hydraulische Anbindung an den Rhein, dessen Pegel bei Hochwasser stark schwanken kann, eine realitätsnahe Bemessung von Wasserhaltungen unabdingbar macht. In Bereichen mit feinkörnigen Auelehmen, die die Kiese überlagern, ergänzen wir die Untersuchung oft mit einer Korngrößenanalyse zur vollständigen Klassifikation des Bodens nach DIN 18196, bevor die Versickerungsfähigkeit bewertet wird.
Die Kenntnis des kf-Werts aus dem Lefranc-Versuch ist in Kölns quartären Rheinschichten die Grundlage jeder wirtschaftlich dimensionierten Wasserhaltung.
Methodik und Umfang
Lokale Besonderheiten
Im Kölner Stadtgebiet liegen die Grundwasserflurabstände in den quartären Kiesen oft nur bei 3 bis 5 Metern, wobei der Pegel direkt durch den Rheinwasserstand beeinflusst wird und bei Hochwasserereignissen um mehrere Meter ansteigen kann. Die größten Risiken entstehen, wenn die Baugrube die undurchlässigen Auelehme durchstößt und in den gespannten Grundwasserleiter eintritt, ohne dass die tatsächliche vertikale Durchlässigkeit bekannt ist. Ein zu niedrig angesetzter kf-Wert führt zu einer unterdimensionierten Wasserhaltung mit der Gefahr eines plötzlichen hydraulischen Grundbruchs, während ein zu hoch angesetzter Wert die Baukosten durch überdimensionierte Pumpen und Entsorgungsleitungen unnötig in die Höhe treibt. Im rechtsrheinischen Köln, wo die Kiesschichten teils auskeilen und die tertiären Feinsande dominieren, kann eine Fehleinschätzung der Durchlässigkeit zudem zu langwierigen Setzungsproblemen bei benachbarten Bauwerken führen. Der Lefranc-Versuch reduziert diese Unsicherheit auf ein Minimum, indem er die horizontale und vertikale Anisotropie des kf-Werts direkt in situ erfasst.
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Geltende Normen
DIN EN ISO 22282-2:2012 – Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Geohydraulische Versuche – Teil 2: Wasserabpressversuche in Lockergestein (Lefranc), DIN EN ISO 22282-3:2012 – Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Geohydraulische Versuche – Teil 3: Wasserabpressversuche in Fels (Lugeon), DIN EN ISO 22475-1:2021 – Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Probenentnahme und Grundwassermessungen, DWA-A 138 – Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser, DIN 18130-1:2020 – Baugrund – Untersuchung von Bodenproben; Bestimmung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwerts
Zugehörige Fachleistungen
Lefranc-Versuch im Lockergestein
Injektions- oder Pumpversuch in einer abgepackerten Messstrecke unterhalb des Grundwasserspiegels. Ideal für die Kölner Rheinkiese und -sande zur präzisen Bestimmung des kf-Werts für Wasserhaltungs- oder Versickerungsanlagen.
Lugeon-Versuch im Festgestein
Wasserabpressversuch im Fels mit Druckstufen nach dem Lugeon-Kriterium (1 Lugeon ≈ 1 l/min pro Meter bei 10 bar). Anwendung in den devonischen Riffkalken und Grauwacken am östlichen Stadtrand Kölns.
Kombinierte Versuchsauswertung mit CPT
Korrelation der kf-Werte mit der Spitzendruckspannung aus Drucksondierungen (CPT) zur Verfeinerung des Baugrundmodells, insbesondere bei heterogenen Schichtfolgen aus Kies und Feinsand im gesamten Kölner Stadtgebiet.
Typische Parameter
Häufige Fragen
Was kostet ein Felddurchlässigkeitsversuch (Lefranc) in Köln?
Der Preis variiert je nach Bohrtiefe, Anzahl der Testhorizonte und dem Aufwand für die temporäre Verrohrung, die bei geringem Grundwasserflurabstand oft erforderlich ist.
Welcher Versuch ist bei Kölner Kiesen besser geeignet, Lefranc oder Laborversuch?
Für die grobkörnigen Rheinkiese Kölns ist der Felddurchlässigkeitsversuch nach Lefranc dem Laborversuch deutlich überlegen. Laborversuche an gestörten oder auch ungestörten Proben unterschätzen die Makroporosität und die hydraulische Anisotropie, die durch den Transport im fließenden Gewässer entstanden ist. Nur der In-situ-Versuch erfasst die tatsächliche Gebirgsdurchlässigkeit inklusive aller Heterogenitäten.
Wie lange dauert ein Lefranc-Versuch in der Praxis?
Die reine Versuchsdurchführung pro Tiefenhorizont nimmt etwa 60 bis 90 Minuten in Anspruch, sofern sich stationäre Strömungsverhältnisse einstellen. In sehr durchlässigen Kiesen, wo der Zufluss die Pumpenkapazität übersteigt, kann die Messzeit kürzer sein. Hinzu kommt die Rüstzeit für das Bohrgerät und die Packerinstallation, sodass für eine Messstelle mit zwei Tiefenhorizonten ein halber Arbeitstag in Köln einzuplanen ist.