Brunsbüttel
Neubau der 5. Schleusenkammer
Brunsbüttel, Deutschland / 12.2016 - 05.2022
Am westlichen Ende des Nord-Ostsee-Kanals wird die bestehende Schleusenanlage in Brunsbüttel um eine fünfte Schleusenkammer ergänzt. Das Bauwerk entsteht auf der mittleren Schleuseninsel zwischen den vorhandenen Schleusenkammern. Mit einer Nutzlänge von 330 m und einer Nutzbreite von 42 m schafft die zusätzliche Kammer die Voraussetzung dafür, Instandhaltungsarbeiten an den bestehenden Schleusen durchführen zu können. PORR Spezialtiefbau übernahm Gründungs- und Verankerungsarbeiten für die Schleusenkammerwände und die Kammersohle. Die Leistungen umfassten unterschiedliche Pfahlsysteme. Im ersten Bauabschnitt wurden rund 580 Pfähle in verschiedenen Ausführungen hergestellt. Im zweiten Bauabschnitt folgten rund 560 DSV-Auftriebspfähle in der Schleusenkammersohle sowie weitere 280 Auftriebsverpresspfähle.
Facts & Figures
Unternehmen
PORR Spezialtiefbau GmbH
Projektart
Gründung
Bauzeit
12.2016 - 05.2022
DSV-Pfähle und Verpresspfähle für die Verankerung von Schleusenwänden und Kammersohle
Spezialtiefbau zwischen Nord-Ostsee-Kanal, Elbe und Schleusenbetrieb
Die fünfte Schleusenkammer entsteht auf der mittleren Schleuseninsel bei laufendem Schiffsverkehr auf dem Nord-Ostsee-Kanal. Die Lage der Baustelle erforderte eine auf den Inselstandort abgestimmte Logistik. Baustellenpersonal, Maschinen sowie Baumaterialien wie Bewehrungsstahl, Zement und Gesteinskörnungen wurden teilweise über den Wasserweg zur Baustelle transportiert. Die Spezialtiefbauarbeiten waren dabei mit den übrigen Bauabläufen und dem fortlaufenden Betrieb der bestehenden Schleusenanlage abzustimmen.
Verankerung der Schleusenkammerwände
Die Wände der neuen Schleusenkammer bestehen aus einer kombinierten Spundwandkonstruktion mit Stahlbetonüberbau. Zu ihrer Rückverankerung gegen Erd- und Wasserdruck stellte PORR Spezialtiefbau geneigte Pfähle her. Die Schrägpfähle wurden in einem Winkel von 45 Grad und mit Bohrlängen von bis zu 40 m in den Baugrund eingebracht. Für die Herstellung kamen Bohr- und Düsenstrahlverfahren zum Einsatz. Rammverfahren waren im vorgesehenen Ausführungskonzept aufgrund der Nähe zu den bestehenden Schleusenanlagen nicht vorgesehen.
Auftriebssicherung der Unterwasserbetonsohle
Die Kammersohle wurde als verankerte Unterwasserbetonsohle ausgeführt. Zur Sicherung gegen Auftriebskräfte kamen DSV-Auftriebspfähle und Auftriebsverpresspfähle zum Einsatz. Die Herstellung der Auftriebspfähle erfolgte von einer Arbeitsplattform oberhalb der späteren Unterwasserbetonsohle. Die Pfähle führten zunächst rund 25 m durch den wassergefüllten Bereich der Schleusenkammer. Anschließend wurden sie weitere rund 27 m in den Baugrund eingebunden. Im zweiten Bauabschnitt stellte PORR Spezialtiefbau rund 560 DSV-Auftriebspfähle sowie 280 Auftriebsverpresspfähle her. Diese Gründungselemente übernehmen die Verankerung der Kammersohle gegen die am Bauwerk wirkenden Auftriebskräfte.
Pfahlbohrungen bis 64 m Länge
Die Pfahlbohrungen wurden mit einem Durchmesser von rund 245 mm und Längen von bis zu 64 m hergestellt. Im Bereich der vorgesehenen Krafteinleitungslänge erfolgte anschließend eine Aufweitung im Düsenstrahlverfahren. Dieser Arbeitsschritt wurde in zwei Durchgängen ausgeführt. Danach wurde der Kernbereich der DSV-Säulen durch Zementsuspension mit einem Wasser-Zement-Wert von etwa 0,45 ersetzt. In die noch frischen Düsenstrahlkörper wurden anschließend die Stahltragglieder eingebaut. Durch die Bearbeitung im Düsenstrahlverfahren entstanden DSV-Körper mit Durchmessern von rund 1,1 m und Längen von bis zu 7,5 m. Die eingebauten Stahltragglieder weisen Durchmesser von bis zu 125 mm auf. Die Verzahnung der Düsenstrahlkörper mit dem umgebenden Baugrund ermöglicht die Übertragung von Pfahllasten bis zu 4.000 kN.
Ausführung unter geotechnischen und hydraulischen Randbedingungen
Die Verankerungselemente wurden auf die Baugrund- und Grundwasserverhältnisse am Standort Brunsbüttel abgestimmt. Bei der Planung und Ausführung waren unter anderem die Sulfat- und Ammoniakkonzentrationen im Grundwasser zu berücksichtigen. Für das kombinierte Bohren und Düsen wurde eine auf die Arbeitsschritte abgestimmte Maschine eingesetzt. Sie ermöglichte das Abteufen der Bohrungen und die anschließende Herstellung der Düsenstrahlkörper innerhalb des vorgesehenen Ausführungsablaufs.
Zustimmung im Einzelfall für das eingesetzte Verfahren
Für die Anwendung des Düsenstrahlverfahrens bei der Herstellung der Pfähle wurde eine Zustimmung im Einzelfall durch die Bundesanstalt für Wasserbau erteilt. Die Zustimmung bezog sich auf die projektspezifische Anwendung des Verfahrens beim Neubau der fünften Schleusenkammer. Sie dokumentiert die genehmigte Verwendung unter den für dieses Bauvorhaben festgelegten technischen Randbedingungen.
Grundlage für Schleusenwände und Kammersohle
Die Pfähle und Verankerungen befinden sich nach Abschluss der Bauarbeiten überwiegend unterhalb der später sichtbaren Bauwerksbereiche. Sie übernehmen die Rückverankerung der Schleusenkammerwände sowie die Auftriebssicherung der Unterwasserbetonsohle. Mit der Herstellung der DSV-Pfähle, Schrägpfähle und Auftriebsverpresspfähle schuf PORR Spezialtiefbau die gründungstechnischen Voraussetzungen für die Schleusenkammerwände und die Kammersohle. Die Arbeiten bildeten damit eine Grundlage für die nachfolgenden Ingenieurbauarbeiten an der fünften Schleusenkammer in Brunsbüttel.
