Geotechnische Berichte für Nassbaggerarbeiten · 2013-03-18 · BOB1 BOB2 BOB3 BOB4 Gesamtgebiet: Konsistenz, undränierte Scherfestigkeit (Bsp. Geschiebemergel) Geotechnische Berichte

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Geotechnische Berichte für Nassbaggerarbeiten

Dipl. Geol. Anne Heeling

Bundesanstalt für WasserbauDienststelle HamburgReferat Geotechnik Nord

Seite 2Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012

Aufgabenstellung

• Planung der Nassbaggerarbeiten (geeignetes Gerät, Zeitaufwand)Lösen, Transport, (Zwischen- / End-) Ablagerung, Verwendung / Verwertung

• Beurteilung des Baugrundes oberhalb der Sollsohle

- Beschreibung der relevanten geotechnischen Eigenschaften DIN 18311 „Nassbaggerarbeiten“

Veränderung der in situ Bodeneigenschaften infolge Nassbaggerarbeiten Auflockerung, Aufweichung, …

- charakteristische Bodenkennwerte nur für spezielle Fragestellungen (z.B. Standsicherheit UW-Böschungen)


Sollsohle

Istsohle

Baggertoleranz

Aufgabenstellung

EAU (2004), Tabelle E139-1:Richtwerte für vertikaleBaggertoleranzen in cm

Baggergerät Nichtbindige Böden Bindige Böden Zuschläge für


Sollsohle

Datengrundlage Unterhaltung:überwiegend Erfahrungen aus früheren Baggerungen

DatengrundlageUnterhaltungsbaggerung

„mobile Sedimente“ der Unterhaltungsbaggerung:• Böden geringer Festigkeit (Schlick, Sand) • Fremdmaterial (Bsp. Netze, Wasserbausteine, Residualmaterial)


BaggertoleranzPlan-Sollsohle

DatengrundlageVertiefung / Verbreiterung

Ist-Sollsohle

?

Informationen zum Baugrund • Geologische Karten • Altaufschlüsse

Kanal Fluss


Baugrunderkundung

• Direkte Methoden Gewinnung von Bodenproben:- Greiferproben:

Teufe: wenige Dezimeter, Proben: gestört (Güteklasse 5)- Vibrationskernbohrung (Vibrocoring):

Teufe: wenige Meter, Proben: Kerne (Güteklasse 3 – 4)- Bohrungen:

Teufe: bis > 100m, Proben aller Güteklassen

• Indirekte Methoden :- Geophysik Schichtenverlauf, Fremdkörper- Drucksondierungen Festigkeiten


Baugrunderkundung

• Anzahl Bohrungen: abhängig von der Heterogenität des Baugrundes und der Komplexität der Aufgabenstellung

PIANC (2000): “Site investigation requirements for dredging works”

• Lage: repräsentativ• Teufe: etwas tiefer als die Plan-Sollsohle + Baggertoleranz

50)(3 33,05,0 DA

BohrungenAnzahl

A = zu baggernde Fläche in m²D = durchschnittliche Mächtigkeit des zu baggernden Materials in m

A = 10.000 m² / D = 1 m 2 BohrungenA = 1.000.000 m² / D = 10 m 43 Bohrungen

Bates (1981)


Geotechnischer Bericht

GeotechnischerBericht

Aufgabenstellung

Methodik

Beschreibungder Homogenbereiche

Empfehlungen

Versuchsergebnisse

Darstellung Baugrund

A. Heeling:Die Struktur eines BaugrundgutachtensVortrag BAW-Kolloquium, Hamburg 2010http://vzb.baw.de/digitale_bib/kolloquien.php


Geotechnischer Bericht für Nassbaggerarbeiten

• großräumiges Untersuchungsgebiet- oft mehrere Baggerabschnitte- oft mehrere Ausbauschritte


Aufgabenstellung

Methodik


nach DIN 18311

Empfehlungen

Gesamtgebiet

Baggerabschnitt 1

Baggerabschnitt 2

Baggerabschnitt 3

Baggerabschnitt 4

…Versuchsergebnisse





Aufgabenstellung

Methodik


nach DIN 18311

Empfehlungen


• große Datenmengen- Erfahrungen / Versuchsergebnisse

aus Unterhaltungsbaggerungen- aktuelle Baugrunderkundung, Altbohrungen

Versuchsergebnisse


Fahrrinnenanpassung Elbe: ca. 110 km / 17 Baggerabschnitte / 3 Ausbauschritte

• 1289 Kornverteilung aus Unterhaltung• 269 Wasserbohrungen• 10 Greiferproben

Unterhaltung NOK: ca. 90 km / 21 Baggerabschnitte• 69 Wasserbohrungen in den Weichen• 498 Greiferproben




• große Datenmengen- Erfahrungen / Versuchsergebnisse

aus Unterhaltungsbaggerungen- aktuelle Baugrunderkundung, Altbohrungen

• Boden tritt vollständig zu Tage hohes Nachtragspotenzial

StrukturierenVisualisierender relevanten Parameter


Aufgabenstellung

Methodik


nach DIN 18311

Empfehlungen

Versuchsergebnisse



• Nichtbindige Böden: Kies-, Feinkornanteil• Bindige / Organische Böden: undränierte Scherfestigkeit, Konsistenz• Fels: Verwitterungsgrad, Trennflächenabstand

entfestigtangewittertunverwittert

Verwitterungs-grad

beliebig≤ 10> 10

Trennflächen-abstand in cmKlasse

F1

F2

≤ 20> 20 bis 200

> 600> 200 bis 600

undrän. Scherfestigkeit cu in kPaKlasse

flüssig-breiigweich-steif

festhalbfest

Konsistenz

BOB1BOB2BOB3BOB4

≤ 15> 15

> 15≤ 15

Feinkorn-anteil in %

≤ 10

> 10 - 40

Kiesanteilin %

NB1NB2NB3NB4

beliebig> 40NB5

Klasse

≤ 200> 200 bis 400

> 400

Durchmesser der Steine und Blöcke in mm

Zusatz-Klasse

S1S2S3

DIN 18311 „Nassbaggerarbeiten“

Beschreibung der Homogenbereiche


• Schichtenaufbau• Korngrößenverteilung• Konsistenz• natürlicher Wassergehalt• undränierte Scherfestigkeit • Lagerungsdichte • mineralische Zusammensetzung• Anteil und Größe von Steinen und Blöcken

DIN 18311 „Nassbaggerarbeiten“


Konsistenzzahl nur an Proben der Güteklassen 1-3

nur an Proben der Güteklassen 1-3

• manuelle Ansprache und Interpretationder Versuchsergebnisse nach DIN EN ISO 14688

• Klassifikation nach DIN 18196

indirekte Verfahren

z.B. Tonminerale




Aufgabenstellung

Methodik


nach DIN 18311

Empfehlungen

Gesamtgebiet

Baggerabschnitt 1

Baggerabschnitt 2

Baggerabschnitt 3

Baggerabschnitt 4

…

Versuchsergebnisse


• auftretende Böden• potenziell zusätzlich auftretende Böden


Beschreibung der HomogenbereicheM

asse

nant

eile

ade

r Kör

ner <

din

%

der G

esam

tmen

ge

0

20

40

60

80

100

Korndurchmesser d in mm

SchluffTon Sand Kies Stei

ne0,002 0,06 2 600,2 0,6 6 200,006 0,02

Gesamtgebiet: Kornverteilung (Bsp. Sand und Kies)

Kies

Ton und Schluff

Sand

T+U: 15%

G: 40% G: 10%

NB5

NB3

NB4

NB2

NB1

für nicht bindige Böden


Beschreibung der HomogenbereicheGesamtgebiet: Kornverteilung (Bsp. Sand und Kies)

Mas

sena

ntei

le a

der K

örne

r < d

in %

de

r Ges

amtm

enge

0

20

40

60

80

100



ne0,002 0,06 2 600,2 0,6 6 200,006 0,02

Muscheln:• immer im Text beschreiben• bei relevanten Anteilen:

getrennte KV mit / ohne Muscheln

auf Steine, Blöcke und Fremdmaterial im Text explizit hinweisen !

Seite 17Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012Geotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · Juni 2012

0

20

40

60

80

100

BA17

BA16

BA15

BA14

BA13

BA12

BA11

BA10

BA09

BA08

BA07

BA06

BA05

BA04

BA03

BA02

BA01

Baggerabschnitt

Kie

s-G

ehal

t in

%SchwankungsbreiteMittelwert

Westen Osten

Beschreibung der HomogenbereicheGesamtgebiet: Kornverteilung (Bsp. Kies-Gehalt im Sand und Kies)



Häu

figke

it in

%

Festigkeit nach DIN EN ISO 14688-2, Tab. 5

0

20

40

60

äußerstgering

sehrgering

gering mittel hoch sehrhoch

äußersthoch

Undränierte Scherfestigkeit cu in kPa

0

20

40

60

0 200 400 600 800 >900

Konsistenz

0

20

40

60

breiig weich steif halbfest fest

Bodenklasse nach DIN 18311

0

20

40

60

BOB1 BOB2 BOB3 BOB4

Gesamtgebiet: Konsistenz, undränierte Scherfestigkeit (Bsp. Geschiebemergel)



Häu

figke

it in

%

Festigkeit nach DIN EN ISO 14688-2, Tab. 5

äußerstgering

sehrgering

gering mittel hoch sehrhoch

äußersthoch

Undränierte Scherfestigkeit cu in kPa Konsistenz

breiig weich steif halbfest fest

BOB1 BOB2 BOB3 BOB4

0 200 400 600 800 >9000

6080

100

4020

0

6080

100

4020

0

6080

100

4020

0

6080

100

4020

Gesamtgebiet: Konsistenz, undränierte Scherfestigkeit (Bsp. Schlick)

Bodenklasse nach DIN 18311

Auch Ergebnisse der manuellen Ansprache berücksichtigen !




Aufgabenstellung

Methodik


nach DIN 18311

Empfehlungen

Gesamtgebiet

Baggerabschnitt 1

Baggerabschnitt 2

Baggerabschnitt 3

Baggerabschnitt 4

…

Versuchsergebnisse



Beschreibung der Homogenbereicheje Baggerabschnitt

Baggerabschnitt BA01

Soll-Sohltiefen in mNHN (ohne Baggertoleranz):Ist-Soll-Sohle: -16,7 bis -16,0Ausbaumodul 2: -16,7Ausbau-Soll-Sohle: -17,3

Baugrundaufschlüsse:WBKF01, WBKF01A, WBKF02, 47/99, 94 –104, 94A

Anlagen:Lageplan: 1.01Bohrprofile: 2.02.01 – 2.02.03Körnungslinien: 3.01.01 – 3.01.03 Laborversuche, Klassifikation: 4.01.01

Gleiche Farben für gleiche Homogenbereichein Anlehnung an DIN 4023

Mas

sena

ntei

le a

der K

örne

r < d

in %

de

r Ges

amtm

enge

0

20

40

60

80

100



ne

0,002 0,06 2 600,2 0,6 6 200,006 0,02

Sand und Kies Baggerabschnitt BA01Sand und Kies Gesamtstrecke• auftretende Böden

• potenziell zusätzlich auftretende Böden


Darstellung des Baugrundesabhängig von der Heterogenität des Baugrundes und

der Komplexität der Aufgabenstellung

• Tabelle: Bodenansprache, Versuchsergebnisse, Klassifizierung- nach Homogenbereichen- nach Baggerabschnitten

• Zeichnerische Darstellung


Lageplan der Bodenprobenmit Kornverteilung, Konsistenzund Bodenklassen(Bsp. Unterhaltung NOK)

NB1

fS,ms,u‘139M

Darstellung des Baugrundes


Grobsandund Kies

Mittelsand

Klei

Geotechnischer Profilschnittder Homogenbereiche(Bsp. Warteplatz Brunsbüttel)



M. Kneppenberg:Nassbaggerarbeiten Containerterminal AltenwerderVortrag BAW-Kolloquium, Hamburg 2008http://vzb.baw.de/digitale_bib/kolloquien.php

3D-Modell der Homogenbereiche (Bsp. Hamburger Hafen)



Übersicht Bodenklassen


Aufgabenstellung

Methodik


nach DIN 18311

Empfehlungen

Versuchsergebnisse


abhängig von der Heterogenität des Baugrundes und der Komplexität der Aufgabenstellung

• keine Baggerabschnitte- Textliche Benennung der Bodenklassen- Histogramm der Bodenklassen

NB1 NB2 NB3 NB4 NB5 BOB1 BOB2 BOB3 BOB40

20

40

60

80

Bodenklassen nach DIN 18311

Häu

figke

it in

%

100

NB1 NB2 NB3 NB4 NB5 BOB1 BOB2 BOB3 BOB40

20

40

60

80

Bodenklassen nach DIN 18311

Häu

figke

it in

%

100

Nördliche Fahrrinne

Südliche FahrrinneFahrrinnenmitte


Übersicht Bodenklassen

Baggerabschnitt

Häu

figke

it in

%

0

20

40

60

80

100

BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 BA6 BA7 BA8 BA9 BA10

NB1BOB1

NB3NB2

Bodenklassen


Geotechnischer Bericht

Vertiefung(Bsp. Fahrrinnenanpassung Elbe)

Hinweis auf Zusatzklassen S1 – S3

Schematische Übersicht der Bodenklassen


Geotechnische Berichtefür Nassbaggerarbeiten• Strukturierung und Visualisierung der Daten:

- ermöglicht besseres Verständnis der Baugrundsituation- Voraussetzung für die unabhängige Bearbeitung von Teilaufgaben

• Bauherr:- Baggerabschnitte / Ausbauschritte frühzeitig festlegen- Erfahrungen aus Unterhaltungsbaggerungen vollständig dokumentieren- realistischen Zeitrahmen für die Gutachtenbearbeitung festlegen

• Geotechnischer Sachverständiger:- mehr Aufwand- Bodenproben nach DIN EN ISO 14688 ansprechen und interpretieren

geplante Neufassung DIN 18311 statt Bodenklassen: detaillierte Beschreibung von Homogenbereichen


Geotechnische Berichtefür Nassbaggerarbeiten• BAW-Kolloquium „Neue Normen und Regelwerke in der Geotechnik“,

8. November 2012, Hannover Congress Centrum:Dr.-Ing. Jan Kayser (BAW Karlsruhe): „VOB-Normen im Umbruch“

• PIANC (voraussichtlich 2013): „Classification of soils and rocks for the maritime dredging process”

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

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