NaturaGart-Unterwasserpark: Das auf Folie angelegte Gewässer ist über 100 m lang, 60 m breit und etwa 7 m tief. Der Wasserspiegel liegt etwa 5 m über dem normalen Geländeniveau. Das Becken enthält etwa 35.000 m³ Wasser. Anstau in 2006.
NaturaGart hat im eigenen Park einen 7 m tiefen Teich mit 35.000 Kubikmetern Fassungsvermögen gebaut. Dabei wurde eine dynamische Abdichtungstechnik entwickelt, die im Schadensfall auch die Fähigkeit zur Selbstreparatur hat. Diese Modellanlage existiert seit 2006. Seitdem wurde das Material bei Tausenden von Schwimmteiche eingesetzt. Die Vlies-/Folienschichten werden dabei mit einer zusätzlichen Mörtelschicht gepanzert.
Es gibt einen zunehmenden Bedarf an großflächigen Teichanlagen. Die Zukunft wird gekennzeichnet sein durch
Die Umsetzung von Schwammstadt-Konzepten erfordert immer das Brechen von Hochwasserspitzen und die Anlage von Wasser-Reserven. Solche Anlage werden heute oft zu teuer und zu empfindlich gebaut. Reine Folienteiche können mit einem Messerstich zum Totalschaden werden. Dicke Lehm-/Tonpackungen sind oft nur Scheinlösungen, denn sie werden nicht durch darüber liegende Erdlasten verdichtet. Sie quellen an der Oberfläche auf können dadurch ihre Funktion verlieren.
An einem konkreten Beispiel wird gezeigt, wie sich maximale Sicherheit mit minimalem Einsatz erreichen lässt. Das Verfahren ist skalierbar und wurde in Zehntausenden von Teichen eingebaut.
Das sind die typischen Anwendungsfälle:
Baustelle des NaturaGart-Unterwasserparks. Die Erfahrung ist, dass die Stabilität des Untergrundes überschätzt wird. Bei solch großen Flächen sind dynamische Abdichtungen mit einer Option für Selbstreparatur sinnvoller als starre Beton- oder Asphalt-Becken.
Folien werden meist in einer Dicke von 1 – 1,5 mm eingebaut. Diese Schicht wird in sicherheitsempfindlichen Bereichen (z.B. Deponieabdichtungen) meistens als zu dünn eingeschätzt. Eine Lösung wird in solchen Fällen dann auch eher von anderen Folientypen erwartet (z.B. HDPE). Die höhere Steifigkeit und rechnerische Belastbarkeit führt dann allerdings zwangsläufig zu einem höheren Bruchrisiko. Bei Speicherbecken treten die folgenden Risiken auf:
Von geologischen Laien wird in der Regel unterschätzt, in welchem Umfang es zu Bodenbewegungen kommt. Mit den neuen Sentinel-Satellitendaten lässt sich das für die gesamte Republik darstellen.
Für den NaturaGart-Standort Ibbenbüren sind das Höhen-Änderungen bis zu 10 mm pro Jahr. Messbare Änderungen werden in der Legende mit unterschiedlichen Farben dargestellt.
Bodenbewegungen und Höhenänderungen am NaturaGart-Standort Ibbenbüren (ehemaliges Bergbau-Gebiet).
Diese Bodenbewegungen gibt es auch im Bereich des NaturaGart-Betriebsgeländes an den grün markierten Stellen.
Auch kleine Änderungen im Millimeter-Bereich können über mehrere Jahrzehnte zu deutlichen Änderungen im Untergrund führen. Das Risiko wächst mit der Größe des Beckens. Die Änderungen sind immer dann extrem, wenn es im Umfeld größere Änderungen im Wasserhaushalt gibt (Entnahme, Speicherung, Tidenhub).
Beispiel: Braunkohleabbau am Niederrhein
Grundbruch auf der Unterwasserpark-Baustelle: Der Bereich war mehrfach zu befahren – dann jedoch brach der Kettenbagger ein. Der Grund war eine Bombe, die 60 Jahre vorher eine tiefer liegende Tonschicht durchschlagen und instabil gemacht hatte.
Unvermeidbar ist in oberflächennahen Bereichen auch der Frosthub von Steinen. Damit können langfristig Dichtungsrisiken entstehen, die beim Bau nicht erkennbar sind.
Hochfrierende Steine können in seitlichen Bereichen die Folie beschädigen.
Auch auf felsigen Böden können jederzeit Oberflächenänderungen stattfinden, wenn unterirdische Hohlräume einstürzen oder auch nur geringfügig ihre Form verändern. Auf Kalkböden sind Auswaschungen durch saure Sickerwässer klassische Ursachen für Höhlenbildungen. Das passiert aber auch bei anderen Lagerstätten. Die Auswirkungen reichen von kleinen Bodenwellen bis zu großen Dolinen, Erdfall-Seen und Bruchlinien.
Das Dickenwachstum der Wurzel ist in den ersten Jahren eher unauffällig, kann dann aber eine Dehnbarkeit der Dichtung um mehrere hundert Prozent erfordern. Spröde Dichtungen brechen, dynamische Dichtungen werden durch die Dehnung zwangsläufig dünner.
Ursprünglich kleine Wurzeln können dicker werden und eine Abdichtung so dehnen, bis sie bricht.
Beispiel für das Wurzel-Dickenwachstum eines Mammutbaumes im NaturaGart-Park: Noch in 10 m Entfernung wird der Asphalt um 14 cm angehoben und bricht an der Hauswand.
Typischerweise sind das relativ kleine Gänge und Nester von Mäusen im ufernahen Bereich. Kritischer sind die Bauten von Schermaus, Bisam und Nutria, die gern unterhalb der Wasserlinie beginnen und nach bis zu 6 m in einem Kessel bis 60 cm Durchmesser enden können. Schäden entstehen dann auch durch die Beschädigung der Dichtung von der Wasserseite aus (s.u.).
Mehr theoretische Worst-Case-Szenarien sind die unterirdischen Gangsysteme von Dachsen, die bis in eine Tiefe von 6 m reichen können und gelegentlich 100 m lang sind. Da mag schon eindringendes Regenwasser zu Erdverlagerungen führen, die bis unter die Abdichtung reichen und einen Grundbruch verursachen können.
Mausegang unter der Teichfolie im Randbereich eines Teiches
In den meisten Fällen gibt es einen Erdaushub, der zu einer Entlastung des Bodens führt, der dadurch aufsteigen kann. Beim anschließenden Befüllen mit Wasser kann es dann zu Setzungen kommen
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Beim Bau des Unterwasserparks waren beide Effekte durch den Fließsand-Boden zu erwarten. Es wurden daher Dehnreserven eingebaut, die das Bauwerk dann auch teilweise in Anspruch genommen hat:
Unterwasserpark-Höhle im Bereich der Arkaden: Der linke Teil der Mauer steht auf dem Land, der rechte Teil steht auf der Abdichtung.
Die Last von 35.000 Tonnen Wasser sowie der Stein-Einbauten haben das Bauwerk auf etwa 6.000 m² Fläche ca. 6 cm tief in den Boden gepresst.
Oft wird auf eine sehr statische Abdichtungstechnik vertraut. Das können z.B. Schotterschichten mit einer Beton- oder Asphaltabdeckung sein. Das kann für eine Lastverteilung sinnvoll sein, bei einer Überlastung wird es aber dennoch zu Materialbrüchen kommen. Der Abdichtung fehlt dann die Elastizität.
Die beiden spektakulärsten Dammbrüche an Kanälen fanden über vergleichsweise unelastischen Asphalt-Dichtungen statt. Bei Querungen (Bäche, Leitungen) steigt das Risiko, dass Bodenpartikel an Leckstellen abtransportiert werden.
Eine Folie hat je nach Typ eine Dehnfähigkeit zwischen 300 und 650%. Andererseits wird sie dadurch zwangsläufig dünner und damit verletzlicher als eine Betonschicht. Seit über 40 Jahren kombiniert NaturaGart eine Folie daher mit einem stabilen Vlies seiner 900-Gramm-Klasse. Jeder Quadratmeter des etwa 8 mm dicken Materials enthält etwa 500 km Fasern. Durch die starke Verdichtung ist das Vlies kaum dehnfähig, sorgt für eine Lastverteilung und verhindert damit eine Beschädigung der Folie.
Bei einem höheren Sicherheitsbedarf kann man diese Schichtung von Vlies und Folie mehrfach wiederholen. Im Fall des Unterwasserparks haben wir dadurch (rechnerisch) die Belastbarkeit einer 20 mm dicken Kunststoffplatte erreicht. Im Gegensatz zu einer starren Platte bleibt dabei allerdings die Flexibilität der Komponenten weitgehend erhalten.
Die Kombination kann dadurch an das jeweilige Sicherheitsbedürfnis angepasst werden.
In jedem Falle erforderlich ist eine Stabilisierung des Untergrundes.
Sollte eine Foliendichtung beschädigt werden, dringt sedimenthaltiges Wasser durch das entstandene Loch. Wenn sich unterhalb der Folie das sehr stark verdichtete NaturaGart-Vlies 900 befindet, werden Sedimentpartikel auf das Vlies gespült, dringen dort ein und verstopfen die Lücken zwischen den Fasern. In diesem Video ist zu sehen, wie das NaturaGart-Vlies innerhalb weniger Minuten verstopft.
Teichabdichtung mit Teich-Vlies
Ein mehrlagiger Vlies-/Folienwechsel verstärkt diesen Effekt. Beim Unterwasserpark-Projekt haben wir zusätzliche Ton-Speicher eingebaut. Der Ton liefert die Partikel, die auch zwischen Folienschichten zu einer etwaigen Schadstelle transportiert werden können.
Eine Foliendichtung kann auch von der Oberseite beschädigt werden. Das geschieht langfristig immer durch den UV-Anteil des Sonnenlichtes.
Die häufigste Ursache im öffentlichen Bereich sind Vandalismus-Schäden, z.B. durch in den Teich geworfene Eisenstangen, Fahrräder etc.
Schäden durch wühlende Tiere treten besonders im Uferbereich auf. Das ist allerdings fast immer das Ergebnis einer „falschen“ Bauweise. Vor realen oder vermuteten Steilwänden können Schermäuse, Bisam und Nutria versuchen, unterhalb der Wasseroberfläche einen Bau zu graben. Das geschieht fast immer von der Wasserseite aus und kann durch flache Uferbereiche oder eine Panzerung der Dichtung zuverlässig verhindert werden.
Fraßspuren einer Schermaus, die - von der Wasserseite aus - einen Gang zu einem Nest angelegt hat.
Beim Bau großer Teichanlagen sollte man auch die spätere Zugänglichkeit beachten. Bei großen Teichen mag es erforderlich sein, den geleerten Teich mit Fahrzeugen zu befahren, um z.B. Sedimente zu entfernen.
Bei Sonderkonstruktionen wie dem NaturaGart-Unterwasserpark wurden zusätzliche Lasten oberhalb der Dichtung eingebaut. Entstanden sind Höhlen, Felsformationen, ein Tempel-bauwerk etc.
Unterwasserpark-Baustelle vor dem Füllen mit Wasser. Auf der Foliendichtung stehen 6 m hohe, tonnenschwere Felsformationen.
Hier gibt es ein Video aus der Bauphase: Video Unterwasserpark-Bauphase//p>
Und hier der Zustand und die Nutzung in 2023: NaturaGart Unterwasserpark Ibbenbühren 2023
Beim Bau des Unterwasserparks wurde eine ca. 15 cm dicke Betonschicht über der Foliendichtung eingebaut. Dafür wurden 105 km Baustahlstangen und 4800 m² Baustahlmatten verflochten
Eine der größten Betonpumpen mit einer Reichweite von 54 m verteilte den Beton auf dem Grund des Gewässers.
Der Untergrund wurde dadurch so stabil, dass er mit Radladern und einem 16-Tonnen-Bagger befahren werden konnte.
Radlader zwischen den 6 m hohen Felswänden der Schlucht.
Abgeleitet von dieser Bautechnik haben wir eine Mörtelpanzerung für Schwimmteiche entwickelt. Im einfachsten Fall wird auf eine Foliendichtung eine Verbundmatte geklebt, die mit einer Mörtelschicht verputzt wird. Die Schicht ist je nach zu erwartender Belastung zwischen 7 und 50 mm dick.
Die einfachste Variante für einen beidseitigen Schutz: Auf dem Untergrund liegt NaturaGart-Vlies900, darüber eine PVC-Teichfolie, darüber die Verbundmatte, die mit Mörtel abgefüllt ist.
Der typische Anwendungsfall sind private Schwimmteiche. Das NaturaGart-System sieht dafür eine einfache Erdbau-Technik vor. Vlies und Folie liegen auf gewachsenem oder verdichtetem Boden, darüber gibt es eine Verbundmatte, die den Mörtel hält. Die meist nur dünne Mörtelschicht wird in der Regel eingefärbt und wirkt wie ein natürlicher Sandboden.
Muster-Schwimmteich im NaturaGart-Park mit ca. 650 Kubikmetern Wasservolumen.
Solche gepanzerten Oberflächen lassen sich auch sehr einfach mit Pool-Robotern sauberhalten.
Die Bautechnik ist u.a. in diesem Video ausführlicher beschrieben: Video Schnee-Bautechnik Gartenteich
Für Schwimmteiche empfiehlt NaturaGart eine Glättung der Mörteloberfläche, für große Freilandteiche ist das überflüssig. Beide Wege werden in diesem Video gezeigt: Video Nachbearbeitung der Teichabdichtung
Durch weitere Vlies-/Folien-Kombinationen lässt sich jedes Anforderungsprofil erfüllen.
Vlies-Einbau mit Hilfe eines Baggers. Die Bahnen werden miteinander verschweißt.
Abwechselnde Vlies-/Folienbahnen wurden mit einem Baustahlgeflecht überdeckt.
NaturaGart hat den eigenen Park angelegt, um durch die Praxisnähe Erfahrungen zu sammeln und um neue Produkte zu entwickeln. Der Bau des Unterwasserparks war mit bis zu 19 gleichzeitigen Handwerkern die größte Ausbaustufe einer eigenen Baustelle.
NaturaGart-Baumaschinen beim Bau des Unterwasserparks
Für die üblichen Kundenbaustellen unterhält NaturaGart keine eigenen Einbau-Teams. Die Teiche werden von den Kunden in Eigenleistung gebaut. Lediglich schwere Erdarbeiten, das Verputzen etc. werden an spezialisierte Unternehmen vergeben. NaturaGart bereitet die Baustellen organisatorisch vor. Dafür gibt es über 1000 Seiten Bauanleitungen, ein Web-Seminar mit über 6 Stunden Videos sowie einen Online-Service, der die Kunden durch die Baustellen lotst.
NaturaGart beschränkt sich also auf strategische Planungshilfe, macht selbst also auch keine VOB-konformen Ausführungspläne. Wo das erforderlich ist, muss auf regionale Dienstleister zurückgegriffen werden.
Für Großbaustellen gibt es die Kooperation mit einem Verlegeservice, der auch Einbauten vor Ort vornimmt. Folien werden dafür in Segmenten bis 1.500 m² vorkonfektioniert und auf der Baustelle zusammengefügt. Dafür gibt es zertifizierte Fachkräfte mit Schweißmaschinen, die abnahmefähige Nähte mit Prüfkanälen herstellen.
Vorkonfektionierte Folien von jeweils ca. 1.500 m².
Für das Panzern der Folie mit einer Verputzmaschine gibt es inzwischen spezialisierte Betriebe, die diese Leistungen europaweit ausführen. Bei sehr großen Anlagen beschränkt sich das meistens auf die Hangflächen. Die Sohle kann dann wirtschaftlicher mit Fahrmischern und Betonpumpen gesichert werden.
NaturaGart betreut meistens über 1.000 Baustellen gleichzeitig. Das ist nur möglich, wenn die Bauweise standardisiert ist. NaturaGart liefert daher Anweisungen für einen „Handlungskorridor“. Mit Checklisten stellen die Kunden sicher, dass sie den „Roten Faden“ nicht verlieren und sich nicht verzetteln. Für Rückfragen und Problemsituationen gibt es eine Hotline.
Ungetestete Sonderkonstruktionen müssen Kunden auf eigenes Risiko bauen. In solchen Fällen beschränkt sich NaturaGart auf die Lieferung des Baumaterials.
Der Materialeinsatz lässt sich ziemlich genau abschätzen: Typische Schwimmteich-Bauweise: Mörtelschicht: ca. 13 Euro Verbundmatte: ca. 11 Euro Teichfolie: ca. 12 Euro (7 – 17 Euro) Vlies 900: ca. 6 Euro Gesamt: ca. 45 Euro/m² Bauweise für große Wasserspeicher: (ähnlich Unterwasserpark) Mörtel/Betonschicht: ca. 20 € Verbundmatte: ca. 10 Euro 2 x Teichfolie: ca. 24 Euro (14-34 Euro) 3 x Vlies 900: ca. 18 Euro Gesamt: ca. 72 Euro/m²
Dabei wird davon ausgegangen, dass keine Infrastruktur für Filtertechnik eingebaut werden muss. Mehr dazu finden Sie bei einer Beschreibung großer Parkteiche: Teichbautechnik für grosse Naturteiche und Parkteiche
Die Personalkosten müssen im Einzelfall angeboten werden.
Die Verlegung von Vlies und Folie hängen ab von der Erreichbarkeit und Befahrbarkeit der Baustelle sowie den Wetterbedingungen, wenn große Segmente verschweißt werden müssen.
Für die Panzerung von Hangflächen kann man von etwa 13 – 15 Euro/m² ausgehen.
Der Einbau einer Betonsohle ist eine Aufgabe für örtliche Betonbauer.
