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Neubau 2. Schleuse WusterwitzErrichtung der Baugrube im natürlichen Dichthorizont

Dipl.-Ing. Christian Puscher, Bundesanstalt für Wasserbau, Dienststelle Hamburg, Referat Geotechnik Nord

Dipl.-Ing. Christian Jöckel, WNA Magdeburg,Sachbereichsleiter Schleusenbau

www.wna-magdeburg.wsv.de

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Gliederung

1 Geotechnik Geologischer Überblick Baugrundaufbau Eignung der dichtenden Schicht

- Durchlässigkeit (Dichtheit)- Einstufung des Baugrundes

nach DIN 1054 hydraulische Nachweise

- Auftrieb- hydraulischer Grundbruch- räumlicher Einfluss

Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube

Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

2 Bauausführung Bauvertrag Baugrubenkonzept Herstellung der Baugrube

- Arbeitsschritte- Pumpversuch Baugrube- Druckentlastung Unterer

Grundwasserleiter

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Lage der 2. Schleuse Wusterwitz

2. Schleuse Wusterwitz

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Geologischer Überblick

Urstromtal:

- Schmelzwasser-sedimente

- untergeordnetGeschiebemergel

Schleuse Wusterwitz

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Geologischer Überblick

Tiefenlage Tertiäroberkante

Schleuse Wusterwitz

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- Entstehung der dichtendenSchicht im Tertiär:

Entstehung der dichtenden Schicht

Pflanzenreste Torf/Mudde

Braunkohle/Braunkohleschluff

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Baugrundaufbau

Baugrunderkundung:

- 38 Rammkernbohrungen

- 71 Drucksondierungen- 1135 Bodenproben

(Bohrproben/Sonder-proben/Kernproben)

- Untersuchung des Grundwassers

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BaugrundaufbauGeotechnischer Längsschnitt Süd

Obere Sande

Braunkohleschluff

Untere Sande

Wechsellagerung Mg/S

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BaugrundaufbauGeotechnischer Längsschnitt Nord (Sand im Mg / Schleuse)

Obere Sande

Braunkohleschluff

Untere Sande

Wechsellagerung Mg/S

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Eignung der dichtenden Schicht

Der Dichthorizont muss folgende Eigenschaften erfüllen:

- Geringe Wasserdurchlässigkeit des Materials- Dichtende Schicht im gesamten Baugrubenbereich- Ausreichende Tiefenlage/Auflasten für hydraulische Nachweise

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WasserdurchlässigkeitKörnungsband Braunkohleschluff

Korndurchmesser in mm

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Wasserdurchlässigkeit

Berechnung nach Kaubisch mit Korndurchmesser d10 und Feinkornanteil p (Masseanteil der Fraktion mit d < 0,063 mm in %)

k = 10 0,0005 p2 – 0,12 p – 3,59

p = 25 % → k = 5 x 10-7 m/s

p = 70 % → k = 3 x 10-10 m/s

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Durchlässigkeitsversuche

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Dissipationstests (Drucksondierung) Braunkohleschluff (Bereich Oberhaupt, 2007)

t50t50

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Auswertung Dissipationstests

kh ≈ 1 x 10-9 m/s

kh ≈ 4 x 10-9 m/s

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Angaben im Baugrundgutachten:

- Abschätzung nach vorliegenden Korngrößenverteilungen aus Voruntersuchung

k = 1 x 10-7 m/s bis 1 x 10-8 m/s (schwach durchlässig)

- Angaben für k aus Baugrundgutachten nach neueren Untersuchungenfür Wassermengenabschätzungen weit auf der sicheren Seite

eher k < 1 x 10-8 m/s (sehr schwach durchlässig)

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Hydraulische Nachweise

Sicherheit gegen Aufschwimmen

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Hydraulische NachweiseSicherheit gegen hydraulischen Grundbruch

Aus Wudke/Witt: „Einfluss von

Bodenwiderständen beim Hydraulischen

Grundbruch“

Berechnungsvorschlag der BAW zur Nachweisführung des

hydraulischen Grundbruchs in bindigen Böden

nichtbindiger Boden bindiger Boden

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Teilsicherheitsbeiwerte in 2. Berichtigung (2007) der DIN 1054 geändert:

Einstufung des Braunkohleschluffs als günstiger Baugrund- Konsistenz mind. steif, vorwiegend halbfest- überwiegend toniger Boden mit ausgeprägt bindigen Eigenschaften

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Hydraulische NachweiseRäumlicher Einfluss in den Baugrubenecken

Potenzialdifferenz wird mit einem Formfaktor ψ multipliziert

mit Formfaktor

ohne Formfaktor

Baugrube

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Hydraulische NachweiseKammerbereich- Mindesteinbindung Dichtwand 3 m in den Braunkohleschluff - Mindesteinbindung bis NN +10 m - Potenzial oberer und unterer GW-Leiter bei NN +32,5 m

μHGB = 0,81 μAuftrieb = 1,01

BGS NN +20,70m

NN +32,50m

NN +20,20m

obere Sande

untere Sande

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Kammerbereich, wie vor, aber Potenzial unterer GW-Leiter NN +30,5 m

μHGB = 0,72 μAuftrieb = 0,94

BGS NN +20,70m

NN +32,50m

NN +20,20m

obere Sande

untere SandeNN +30,50 m

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μHGB = 0,97 (0,86) μAuftrieb = 0,94

BGS NN +18,65 m

NN +30,50m

NN +18,15m

obere Sande

untere Sande

NN +28,40 m

0,91 m(3,4 %)

Nur räuml. Anteilmit multiplizieren

Unterhaupt- BGS NN +18,65 m - Potenzial untere Sande NN +28,4 m (Druckentlastung) - Potenzial obere Sande NN +30,5 m aus Messung + Vorhaltemaß

26,99 m

26,08 m

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Gliederung

1 Geotechnik Geologischer Überblick Baugrundaufbau Eignung der dichtenden Schicht

- Durchlässigkeit (Dichtheit)- Einstufung des Baugrundes

nach DIN 1054 hydraulische Nachweise

- Auftrieb- hydraulischer Grundbruch- räumlicher Einfluss

2 Bauausführung Bauvertrag Baugrubenkonzept Herstellung der Baugrube

- Arbeitsschritte- Pumpversuch Baugrube- Druckentlastung Unterer

Grundwasserleiter

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Bauvertrag

Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube

Bauvertrag am 05.06.2008 geschlossen Bauablauf und Bauzeitenplan

Wesentliche Termine:

Baubeginn: Herbst 2008

Geplante Fertigstellung:

1. Bauabschnitt: Sommer 2012

2. Bauabschnitt Sommer 2013

Auftraggeber: WNA Magdeburg

Auftragnehmer: Arge Neubau

Schleuse Wusterwitz

Heitkamp / Bauer / Bunte

Bauinvestition: rd. 63 Mio. €

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Abmessungen / Konzept

NN +22,90

NN +21,10

2,0 1,8 12,50

1,22,0

NN +33,50

6,15UW NN +29,20m

NN +27,35

O W NN +32,50m

U nterbeton

Nutzlänge 190 m

Nutzbare Breite 12,50 m

Drempeltiefe 4,0 m

Hubhöhe max. 4,75 m

Hydraulisches System

Seitenfüllsystem mit Längskanälen

Baustoff

Stahlbetonbau – im Kammerquerschnitt

offener Rahmen

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Baugrubenkonzept der Ausschreibung

- 600 m Baugrubenumschließung- Zweiphasenschlitzwand D = 80

cm in C20/25- 3 m Einbindung in Braunkohle-

schluff, bis 33 m unter GOK- ca. 1.400 Verpressanker in bis zu

4 Lagen, Verpresslängen bis 36 m- ca. 80.000 m³ Bodenaushub- Baugrubentiefe bis 14,85 m

Schnitt Kammer

OK BKS

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Bau – Soll Baugrube

Nebenangebot:Dichtwand mit eingestellter Spundwand

Unterschiede:- Einphasen - Dichtwand mit

eingestellter Spundwand, D = 80cm- Spundwand bis L = 21,50 m,

Profile PU 28+1 und L 606, insgesamt etwa 2000 t Stahl

Draufsicht Unterhaupt

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Bauablauf Baugrube - Herstellen der Leitwand

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Bauablauf Baugrube - Aushub Schlitz

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Bauablauf Baugrube – Überwachung Aushub

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Bauablauf Baugrube – Fertiger Stich Dichtwandlamelle

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Bauablauf Baugrube – Spundbohlen mit Ankertöpfen

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Dichtigkeitsprüfung Baugrube - Pumpversuch

29,4128,43

1. Absenkung Baugrube (37 h)

2. Beharrungs-zustand (12 h)

3. Wiederanstieg bei Δh = 1,61 m (13 h)

Δh1 = 1,61 m

Q1 = 21 m³/h 1 cm/h

4. Auswertung für Endaushub

Δh2 = 10,28 m18,15

Q2 = 42 m³/h oder 0,9 l/s*1000 m²

Baugrube dicht

Höhen in [mNN]

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Bauablauf Baugrube - Anker A-Lage

3,0 m unter GOK / 30,50 mNN 483 Anker / 11.147 m

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Bauablauf Baugrube - Aushub

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Bauablauf Baugrube - Anker B bis D-Lage

B - Lage9,0 m unter GOK / 24,50mNN811 Anker / 18.716 m

Unterhaupt C - Lage11,0 m unter GOK / 22,50mNN75 Anker / 1.766 m

Unterhaupt D-Lage12,0 m unter GOK / 21,50mNN75 Anker / 1.859 m

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Bauablauf Baugrube – Endaushub und Filtereinbau

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Druckentlastung Unterer GrundwasserleiterRandbedingungen

Gelände ca. 33,50 mNN

Aushub Unterhaupt 18,65 mNN

Aushub Kammer 20,70 mNN

Unterkante Braunkohleschluff

ca. 3 mNN

Druckpotential Unterer Grundwasserleiter

ca. 29,50 mNN

erforderliche Druckentlastung auf

28,40 mNN

Absenkziel 25,00 mNNLängsschnitt Unterhaupt

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Druckentlastung Unterer GrundwasserleiterMaßnahmen

- 6 Wochen mit 13 Brunnen- Absenkziel im Brunnen ca. 14 mNN- Überwachen mit Druckaufnehmern inkl.

Alarmwerten- zusätzlich manuelle Messung alle drei

Stunden- Referenzbrunnen- Pumpenwache, Ersatzpumpen und

Notstromaggregat durchgehend vor Ort- Möglichkeit Teilflutung der Baugrube- Ende Druckentlastung nach Betonage

Sohle Unterhaupt

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Bauablauf Baugrube - Fertige Baugrube

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Bauablauf Baugrube - Fertige Baugrube

Weitere Informationen: www.wna-magdeburg.wsv.de

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