Felddurchlässigkeitsversuch (Lefranc/Lugeon) in Ludwigshafen – In-situ-Permeabilität zuverlässig bestimmen

In Ludwigshafen stößt man bei Baugrundaufschlüssen oft auf eine Wechsellagerung aus quartären Kiesen und Sanden des Oberrheingrabens, durchsetzt von schluffigen Zwischenlagen – ein Untergrund, bei dem Laborversuche allein kein vollständiges Bild der Wasserdurchlässigkeit liefern. Der Felddurchlässigkeitsversuch nach Lefranc oder Lugeon erfasst die reale Durchlässigkeit im ungestörten Kornverband und berücksichtigt Inhomogenitäten, die im Rheinvorland zwischen Friesenheim und Mundenheim typisch sind. Gerade bei Bauvorhaben mit Grundwasserhaltung oder Versickerungsanlagen ist der vor Ort gemessene kf-Wert entscheidend für die Dimensionierung. Das Verfahren wird in Ludwigshafen häufig mit einer Sondierbohrung (SPT) kombiniert, um Schichtenprofile und Durchlässigkeitsbeiwerte parallel zu ermitteln – ein Ansatz, der sich auf den hochverdichteten Niederterrassen-Schottern bewährt hat.

Ein einzelner Feldversuch im Oberrheingraben liefert oft realistischere kf-Werte als zehn Laborproben – die Inhomogenität des Schotterkörpers lässt sich nur in situ erfassen.

Vorgehen und Leistungsumfang

Zwischen den Hochuferlagen der Parkinsel und den grundwassernahen Flächen nahe den BASF-Werksgrenzen variieren die hydraulischen Eigenschaften des Untergrunds erheblich. Während die sandig-kiesigen Ablagerungen im Stadtteil Süd kf-Werte um 1×10⁻³ m/s erreichen können, fallen die Durchlässigkeiten im Bereich der Hochflutlehmdecken auf Werte unter 1×10⁻⁶ m/s ab. Der Lefranc-Versuch mit konstanter oder fallender Druckhöhe eignet sich für Lockergesteine und liefert in Kombination mit einer Korngrößenanalyse eine abgesicherte Datengrundlage für Wasserhaltungskonzepte. Im klüftigen Buntsandstein, der in tieferen Lagen ansteht, kommt das Lugeon-Verfahren mit Packer zum Einsatz. Für die Bewertung flach gegründeter Bauwerke ergänzt ein Plattendruckversuch die Durchlässigkeitsmessung um Verformungsmoduln, sodass Setzungs- und Strömungsverhalten gemeinsam beurteilt werden können.

Örtliche Baugrundfaktoren

Ein Doppelpacker-System mit mechanischem oder pneumatischem Verschluss wird im Bohrloch oberhalb der Prüfstrecke gesetzt, um den Zufluss auf den definierten Abschnitt zu begrenzen. In Ludwigshafen kann unzureichendes Absperren in stark durchlässigen Kiesschichten dazu führen, dass Wasser unkontrolliert entlang der Bohrlochwandung aufsteigt und den Versuch unbrauchbar macht. Auch die Spülungsinfiltration beim Bohren verfälscht die Ergebnisse – deshalb arbeiten wir mit klarem Wasser ohne Bentonitadditive. Der größte methodische Fehler liegt in der Annahme eines homogen isotropen Mediums: Im Oberrheingraben mit seinen eingelagerten Tonlinsen und altpleistozänen Rinnenfüllungen ist das selten gegeben. Werden mehrere Druckstufen nicht korrekt gefahren, übersieht man klüftungsbedingte Turbulenzeffekte und erhält kf-Werte, die um eine Größenordnung danebenliegen.

Technische Daten

Parameter	Typischer Wert
Prüfnorm	DIN EN ISO 22282-2 (Lefranc) / -3 (Lugeon)
Bohrdurchmesser Lefranc	100–300 mm
Packerposition Lugeon	Im anstehenden Fels, oberhalb Prüfstrecke
Prüfdruckstufen Lugeon	5 Stufen (z. B. 1–5–10–5–1 bar)
Messgröße	kf-Wert [m/s] oder Lugeon-Wert [l/min·m·MPa]
Typische Prüftiefe Ludwigshafen	5–30 m unter GOK
Grundwassererfassung	Lichtlot vor und nach Versuchsdurchführung

Zugehörige Fachleistungen

Lefranc-Versuch im Lockergestein

Durchführung mit konstanter oder instationärer Druckhöhe in Kies, Sand und Schluff. Ermittlung des kf-Werts für Versickerungsgutachten und Grundwasserabsenkung nach DWA-A 138.

Lugeon-Test im klüftigen Fels

Fünfstufige Druckinjektion mit Doppelpacker im anstehenden Buntsandstein. Auswertung der Klüftigkeit und Durchlässigkeit nach Houlsby für Tunnel- und Tiefbauprojekte.

Kombinationsmessung mit Sondierbohrung

Integration des Durchlässigkeitsversuchs in die laufende Bohrkampagne. Schichtenaufnahme, Probenentnahme und Feldversuch in einem Arbeitsschritt – effizient bei beengten innerstädtischen Flächen in Ludwigshafen.

Häufige Fragen

Wann ist ein Lefranc-Versuch einem Laborversuch vorzuziehen?

Sobald das Bodengefüge heterogen ist – wie in den Kies-Sand-Wechselfolgen Ludwigshafens – erfasst der Feldversuch die Durchlässigkeit des ungestörten Kornverbands inklusive Grobporen und Wurzelkanälen. Laborversuche an gestörten Proben unterschätzen den kf-Wert oft um den Faktor 2 bis 5.

Welche Kosten entstehen für einen Felddurchlässigkeitsversuch in Ludwigshafen?

Ein einzelner Lefranc-Versuch im Rahmen einer laufenden Sondierbohrung liegt bei €500 bis €700. Ein Lugeon-Test mit separatem Bohrgerät und Packertechnik kostet zwischen €750 und €1.010, abhängig von Tiefe und Zugänglichkeit der Ansatzstelle.

Wie viele Druckstufen sind beim Lugeon-Test vorgeschrieben?

Die DIN EN ISO 22282-3 gibt fünf Stufen vor, üblicherweise 1-5-10-5-1 bar. Diese Sequenz deckt Hysterese-Effekte auf: Steigt die Durchlässigkeit mit dem Druck, liegt Erosion oder Aufweitung der Klüfte vor; fällt sie, deutet das auf Zusetzung hin.

Kann der Versuch auch unterhalb des Grundwasserspiegels durchgeführt werden?

Ja, sowohl Lefranc als auch Lugeon funktionieren unter GW-Niveau. Die Druckhöhe wird auf den Ruhewasserspiegel bezogen. In Ludwigshafen mit Grundwasserständen oft bei nur 2–4 m unter GOK ist das der Regelfall; die Messanordnung wird entsprechend eingerichtet.