Neues Messverfahren bei Teredo-Befall (Bohrmuschel-Befall)

Einleitung

Im Salzwasser gibt es zwei gefürchtete Holzschädlinge, die Bohrmuschel und die Bohrassel. Sie bedrohen das Holz nachhaltig. Beobachtet wurde seit einer Katastrophe in der San Francisco-Bay, dass es gewisse Phasen gibt, in denen sich diese Meeresschädlinge stärker vermehren. Seit einigen Jahren ist festzustellen, das der Befall durch die Bohrmuschel immer stärker wird.  Offensichtlich kommt die Bohrmuschel jetzt mit einem geringeren Salzgehalt im Wasser aus.

In den bundesdeutschen Seehäfen ist das Problem mit der Bohrmuschel bekannt. Vernachlässigt wird aus der Sicht des Verfassers aber das Problem der Bohrassel, die auch in der Lage ist, starke Holzzerstörungen hervorzurufen.

Bisher wurden Pfähle unter Wasser von Tauchern beobachtet, ob es Befall gibt. In der Nordsee ist das sehr schwierig, da die Sichtweite teilweise nur wenige Zentimeter beträgt und somit die Holzpfähle unter Wasser intensiv abgesucht werden müssen.

Gefunden werden Öffnungen von verlassenen Gängen oder noch lebende Tiere, bei denen letztendlich nur die Atmungsorgane (Siphone) sichtbar sind. Bei der Bohrassel ist eine Schadenssuche wesentlich einfacher, weil die Schäden deutlich an der Oberfläche sichtbar sind, zumindest in der Nordsee.

In der Ostsee zeigt sich, dass die Holzoberflächen sehr schnell besiedelt werden und dann die Identifikation eines Bohrmuschelbefalls äußerst schwierig wird.

In der Vergangenheit wurden verschiedene andere Methoden probiert, um Teredobefall nachzuweisen. So wurden in Bremerhaven Teile der Holzpfosten herausgeschnitten und auf Befall untersucht. Dabei war aber immer nur eine partielle Überprüfung möglich. Es fehlte bisher ein Nachweis über den gesamten Querschnitt des Bauteils, um daraus eine statische Beeinträchtigung ableiten zu können.

Die Zerstörung findet bei der Bohrmuschel im Inneren des Holzes statt. Bei Holz über Wasser wird bei solchen Schäden die Bohrwiderstandsmessung eingesetzt. Der Verfasser hat in jahrelanger Entwicklungsarbeit in Abstimmung mit dem Gerätehersteller ein Messverfahren entwickelt, bei dem die Bohrgänge der Bohrmuschel sicher nachzuweisen sind, ohne dass es zur Zerstörung des Holzes kommt.

Weiterhin wurde ein Monitoringsystem entwickelt, mit dem es möglich ist, die Gefährdung (also der Befallsdruck) generell in dem jeweiligen Gewässerabschnitt festzustellen. Das wird nachfolgend beschrieben.

Durchführung der Messung

Die Verwendung eines normalen Bohrwiderstandsmessgerätes funktioniert selbstverständlich unter Wasser nicht. Es macht aber auch keinen Sinn, ein vollständig neues Gerät zu entwickeln. Daher wurde bei dem klassischen Bohrwiderstandsmessgerät PD400 der Firma IML einfach eine Trennung des Bohrteils vom Steuerungsteil vorgenommen. 

zeigt das Bohrgerät auf dem Schiffsdeck

Der Bohrkopf hat eine besondere Spitze, die letztendlich nur eine Öffnung aufweist, aus der die Nadel austritt. Wenn jetzt Druckluft in das Gerät eingeleitet wird, dann kann sie nur an einer Öffnung ausströmen. Überall da, wo Luft austritt, kann kein Wasser hineinlaufen. Somit ist die Modifikation schon erreicht.

zeigt das Steuergerät mit Druckluftzufuhr und Hydraulikschlauch

Die Steuereinheit wurde dann noch mit einem Hydraulikschlauch verbunden, in dem Kabel bis zur Bohreinheit geführt werden. Nun ist es möglich, dass ein Taucher unter Wasser die Bohrungen ausführt und die Steuerung kann über Wasser auf dem Tauchschiff vorgenommen werden.

zeigt die flach gedrückte Bohrspitze, ähnlich einem Drillbohrer

Die Bohrnadel selbst ist gegenüber dem normalen PD400 nicht verändert und wird durch den Holzpfahl getrieben. Damit ist also das Messprinzip unter Wasser geklärt.

Jetzt musste ein Weg gefunden werden, wie die einzelnen Fraßgänge von der Bohrmuschel im Holz zu orten sind. Die Fraßgänge haben einen Durchmesser beim erwachsenen Tier von etwa 8 mm, bei einer Länge von 20-30 cm. Diese Fraßgänge sind mit Kalk ausgekleidet. Die Fraßgänge gehen meistens senkrecht nach oben. Im Bereich der Fraßgänge ist die Holzoberfläche des Pfahls intakt.

Wenn das Bohrwiderstandsmessgerät senkrecht auf die Pfahloberfläche gesetzt wird, bohrt es letztendlich durch die Mittelachse des Pfahls hindurch und tritt an der gegenüberliegenden Seite wieder aus. Damit werden die Vorder- und Rückseite mit einem Bohrdurchgang geprüft. Ist der Durchmesser des Holzbauteils bekannt, kann die Nadel so eingestellt werden, dass sie nach Erreichen des theoretischen Querschnitts automatisch wieder zurückfährt. Damit ist ein Arbeiten in relativ undurchsichtigem Wasser möglich.

Um den gesamten Pfahl zu prüfen, sind bei dieser Messvorrichtung von außen (Freiwasserseite) möglichst 180° des Umfangs abzudecken. Je nach Abstand der Pfähle ist das nicht immer möglich. 

nach diesem Schema werden die Bohrlöcher zur Aufnahme des Bohrkopfs gebohrt.

Würden diese Messungen alle in einer Ebene stattfinden, wäre das Bauteil an dieser Stelle durchtrennt. Daher wurde die Messanordnung so gewählt, dass in der Form der Alpha helix die Bohrungen eingebracht werden und somit der Pfahl rundum gemessen werden kann, ohne dass es zu einer statisch relevanten Querschnittsminderung durch die Bohrnadel kommt.

an einem Holzpfosten über wasser ist die Bohrschablone befestigt

Hier ist eine solche Schablone gezeigt, mit der es möglich ist, die Messungen genau zu platzieren. Unter Wasser ist es recht einfach möglich, die Schablone mit einem Gummiband um den Pfahl zu fixieren. Dann können die Bohrungen ausgeführt werden.

Die Schablone hat auch gleichzeitig den Vorteil, dass sie bei Auswaschungen an der Holzoberfläche, wie sie häufig in der Nordsee vorkommen, diese Absenkungen überbrückt und somit die Bohrnadel weitestgehend senkrecht in das Holz eindringt. Die Löcher sind so dimensioniert, dass der Bohrkopf des Gerätes in der Schablone fixiert wird.

die Bohrungen in der Schablone sind für  die Bohrspitze angepasst.

Die Weiterentwicklung besteht aus einem Bohrkopf, bei dem insgesamt vier Spitzen in einem Lochraster einrasten und somit eine Verkantung des Bohrgerätes ausgeschlossen wird. Diese Schablone befindet sich zurzeit in der Produktion.

Die Erfahrungen an Prüfstationen der Holzschutzindustrie im Meerwasser haben gezeigt, dass bei Wassertiefen zwischen 4 m und 6 m am häufigsten die Bohrmuschel anzutreffen ist. Die Bohrassel verteilt sich mehr über dem Grund. Für die professionelle Anwendung sind daher Taucher notwendig, die mit dem Tauchboot auch über die ausreichende Menge an Druckluft verfügen, um das Gerät betreiben zu können. Nach dem Versuchsstadium sind in mehrjähriger Praxis bisher keine Ausfälle des Gerätes bekanntgeworden, die auf das Eindringen von Wasser zurückzuführen sind. Somit kann dieses Messsystem als sicheres Verfahren in der Anwendung angesehen werden.

 

Auswertung der Bohrungen

 

In einem speziellen Probenahmeprotokoll wird aufgeführt, an welcher Station geprüft wurde. Die Wassertiefe insgesamt und die Tiefe der Messungen unter der Wasseroberfläche werden notiert. Dann wird der Umfang des Pfostens gemessen.  Damit ist der Radius bzw. der Durchmesser bekannt. Danach wird die Bohrtiefe im Steuerungsteil eingestellt und die Messungen können beginnen. Das Messgerät speichert alle Bohrungen, die dann später ausgewertet werden. Durch dieses Probenahmeprotokoll kann die geprüfte Stelle wieder gefunden werden und z. B. nach 3 - 4 Jahren eine weitere Untersuchung zur Abschätzung des Schadensverlaufs durchgeführt werden.

die Zeichnung zeigt die Verteilung der Fraßgänge nach der Auswertung der einezelnen MessprotokolleIn einer schematischen Darstellung des Querschnitts des Holzpfahls werden die einzelnen Messungen eingetragen und dann ist es auch möglich, anhand der einzelnen Messprotokolle die verschiedenen Fraßgänge zu kennzeichnen. Daraus ergibt sich ein Bild des Befalls.

Hier sind 50 Messungen vorgenommen worden. Die Nummern stehen für die laufenden Messungen der Versuchsserie und stimmen mit den Messprotokollen überein. Die roten Punkte zeigen die Versteilung der Fraßgänge der Bohrmuschel. Zu beachten ist, dass hier immer noch ein gewisser Abstand zur Oberfläche des Pfahls besteht.

Der blaue Punkt zeigt eine Stelle, wo direkt unter der Holzoberfläche ein etwa 3 mm tiefes "Loch" festgestellt wurde. Das sind typische Merkmal der Bohrassel. Somit ist also eine Zuordnung der einzelnen Schädlinge möglich.

Es ist nicht immer möglich, 180 Grad des Umfangs auf dem Holzpfahl zu messen. Dennoch lässt sich anhand der Verteilung der restlichen Bohrungen und Bohrkanäle etwas über den Befallsumfang aussagen.

Aus dem Verlauf der Bohrkanäle ist auch zu sehen, dass je tiefer die Bohrmuschel ins Holz eingedrungen ist, umso geringer der Abstand der einzelnen Messachsen ist. Unter rein theoretischen Betrachtungen ist das auch vollkommen ausreichend, wenn nicht jeder einzelne Fraßgang unter der Oberfläche gefunden wird. Sind nur vereinzelte Fraßgänge vorhanden, dann gibt es keine signifikante Querschnittsminderung. Erst dann, wenn die äußere Schicht zerstört ist, dringt die Bohrmuschel mit ihren neuen Gängen tiefer in den Pfahl ein. Betrachtet man diese fortschreitende Zerstörung über längere Zeit, ist irgendwann der Punkt erreicht, wo der Pfahl von außen nach innen soweit zerstört ist, dass keine Tragfähigkeit mehr vorhanden ist.

Monitoring

Die bisherigen Messungen wurden in jedem Pfosten immer nur einmal vorgenommen. Es besteht also keine Klarheit darüber, in welcher Zeit dieses Schadensbild entstanden ist. Die bisher geprüften Pfähle sind durchschnittlich hundert Jahre im Wasser und nur in ganz seltenen Fällen wurden bei den Messungen in Bremerhaven Totalschäden festgestellt.

Da es in der Entwicklung der Bohrmuschel auch gewisse Zeiträume gibt, in denen nur eine geringe Ausbreitung stattfindet, muss ein System gefunden werden, mit dem es möglich ist, den Befallsdruck zu prüfen.

Verwendet werden dazu Dachlatten, die entsprechend vor den Pfählen (an denen gemessen wurde) festgeschraubt werden. Die Erfahrung aus den Prüfstationen der Holzschutzindustrie hat gezeigt, dass bei Kiefernsplintholz die Befallswahrscheinlichkeit am größten ist. Damit lässt sich dann prüfen, ob an der Stelle ein starker Neubefall stattfindet. Die Versuche in Bremerhaven haben ein erschreckendes Bild gezeigt.

Dachlatten mit Markierung der Station nach 2 Jahren im Hafenwasser

Äußerlich ist nicht viel zu sehen. Selbst die verzinkten Bolzen sind nach 2 Jahren unter Wasser noch funktionsfähig und konnten aus dem Pfahl ohne Bruch herausgedreht werden.

innen ist die Dachlatte komplett zerstört.

So gründlich ist eine Dachlatte innerhalb von zwei Jahren unter Wasser zerstört. Hier liegt ein großer Befallsdruck vor.

Daraus ist aber nicht abzuleiten, wie schnell die Pfähle unter Wasser zerstört werden. Wenn diese Zerstörungsgeschwindigkeit über Jahrzehnte geherrscht hätte, dürften diese Pfähle gar nicht mehr da sein. Sicher ist nur, dass die Bohrmuschel sich weiter vermehrt. Und es ist festzustellen, dass zur Zeit ein erheblicher Befallsdruck herrscht.

Anmerkungen

Die hohe Anzahl der Messungen verbietet aus wirtschaftlichen Gründen eine komplette Untersuchung jedes einzelnen Pfostens. Um statistische Werte zu erhalten, sind in Absprache mit der MPA Eberswalde pro tausend Pfählen die Kontrolle von 2 Pfählen sinnvoll.

Die Messungen können aufgrund der Größe des Bohrgerätes in aller Regel nur in der äußeren Reihe vorgenommen werden. Die bisherigen Messungen haben gezeigt, dass es bestimmte Hafenabschnitte gibt, wo die Bohrmuschel von der Freiwasserzone im Holz häufiger anzutreffen ist. Es gibt aber auch Abschnitte, wo auf der dem Freiwasser abgewandten Seite der stärkere Befall vorliegt. Somit sind immer noch einige Unsicherheiten gegeben, was die Beurteilung der Konstruktion betrifft.

Bisher fehlt eine zeitliche Abfolge, wie schnell ein Befall sich in den Pfählen auswirkt. Aus dem Monitoringsystem lässt sich, wie bereits weiter oben gesagt, nicht direkt auf die Zerstörungsgeschwindigkeit in den Pfählen schließen. Hier laufen zur Zeit Versuche, ob es Holzarten für das Monitoring gibt, die bessere Rückschlüsse auf die Zerstörung der Pfähle ermöglichen.

Je schneller die erste Messreihe durchgeführt wird, umso früher ist über eine nachfolgende Messung der zeitliche Ablauf der Zerstörung festzustellen.

Es wurden auch Abschnitte gefunden, in denen keine oder nur sehr geringe Schäden vorhanden sind. Hier scheint die Strömung im Wasser einen großen Einfluss zu haben. Bewährt hat sich daher das Anlegen eines Katasters, in dem die Schädigungen aufgeführt sind. Damit sind die Untersuchungsintervalle besser zu planen.

Die hier ermittelten Ergebnisse müssen in kritischen Fällen (also große Querschnittsverluste durch Fraßgänge) von erfahrenen Statikern ausgewertet werden. Dazu sind auch die weiteren Konstruktionsdetails unter den Kajen zu prüfen.

Es gibt einen Gebrauchsmusterschutz mit der Nummer 20 2015 106 936 für die Vorrichtung zum Untersuchen eines, insbesondere unter Wasser befindlichen, Holzkörpers auf Befall mit Holzschädlingen (Inhaber der Verfasser). Unter dem Aktenzeichen EP15201284.5 ist das Verfahren vom Verfasser beim Europäischen Patentamt angemeldet.

Lastrup, den 12.11.2017

Joachim Wießner
Heinrich-Heine-Straße 6
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