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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
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2 Bauausführung Bauvertrag Baugrubenkonzept Herstellung der Baugrube
- Arbeitsschritte- Pumpversuch Baugrube- Druckentlastung Unterer
Grundwasserleiter
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Lage der 2. Schleuse Wusterwitz
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2. Schleuse Wusterwitz
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Geologischer Überblick
Urstromtal:
- Schmelzwasser-sedimente
- untergeordnetGeschiebemergel
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Schleuse Wusterwitz
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Seite 5
Geologischer Überblick
Tiefenlage Tertiäroberkante
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Schleuse Wusterwitz
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Seite 6
- Entstehung der dichtendenSchicht im Tertiär:
Entstehung der dichtenden Schicht
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Pflanzenreste Torf/Mudde
Braunkohle/Braunkohleschluff
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Seite 7
Baugrundaufbau
Baugrunderkundung:
- 38 Rammkernbohrungen
- 71 Drucksondierungen- 1135 Bodenproben
(Bohrproben/Sonder-proben/Kernproben)
- Untersuchung des Grundwassers
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BaugrundaufbauGeotechnischer Längsschnitt Süd
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Obere Sande
Braunkohleschluff
Untere Sande
Wechsellagerung Mg/S
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BaugrundaufbauGeotechnischer Längsschnitt Nord (Sand im Mg / Schleuse)
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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
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Mas
sean
teil
Sie
bdur
chga
ng in
%
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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Wasserdurchlässigkeit
Durchlässigkeitsversuche
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Wasserdurchlässigkeit
Dissipationstests (Drucksondierung) Braunkohleschluff (Bereich Oberhaupt, 2007)
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t50t50
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Wasserdurchlässigkeit
Auswertung Dissipationstests
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kh ≈ 1 x 10-9 m/s
kh ≈ 4 x 10-9 m/s
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Wasserdurchlässigkeit
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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Seite 18
Hydraulische NachweiseSicherheit gegen hydraulischen Grundbruch
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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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Seite 19
Hydraulische Nachweise
Teilsicherheitsbeiwerte in 2. Berichtigung (2007) der DIN 1054 geändert:
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23 %
Einstufung des Braunkohleschluffs als günstiger Baugrund- Konsistenz mind. steif, vorwiegend halbfest- überwiegend toniger Boden mit ausgeprägt bindigen Eigenschaften
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Seite 20
Hydraulische NachweiseRäumlicher Einfluss in den Baugrubenecken
Potenzialdifferenz wird mit einem Formfaktor ψ multipliziert
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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
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μHGB = 0,81 μAuftrieb = 1,01
BGS NN +20,70m
NN +32,50m
NN +20,20m
obere Sande
BkU
untere Sande
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Seite 22
Hydraulische Nachweise
Kammerbereich, wie vor, aber Potenzial unterer GW-Leiter NN +30,5 m
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Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg
μHGB = 0,72 μAuftrieb = 0,94
BGS NN +20,70m
NN +32,50m
NN +20,20m
obere Sande
BkU
untere SandeNN +30,50 m
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Seite 23
Hydraulische Nachweise
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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
BkU
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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Seite 24
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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Seite 25
Bauvertrag
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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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Seite 26
Abmessungen / Konzept
Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube
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NN +22,90
1,8
NN +21,10
2,0 1,8 12,50
22,50
1,22,0
NN +33,50
12,4
0
6,15UW NN +29,20m
3,25
1,8
1,2
1 ,2
10
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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Seite 27
Baugrubenkonzept der Ausschreibung
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- 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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Seite 28
Bau – Soll Baugrube
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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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Seite 29
Bauablauf Baugrube - Herstellen der Leitwand
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Seite 30
Bauablauf Baugrube - Aushub Schlitz
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Seite 31
Bauablauf Baugrube – Überwachung Aushub
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Seite 32
Bauablauf Baugrube – Fertiger Stich Dichtwandlamelle
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Seite 33
Bauablauf Baugrube – Spundbohlen mit Ankertöpfen
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Seite 34
Dichtigkeitsprüfung Baugrube - Pumpversuch
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29,4128,43
26,82
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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Seite 35
Bauablauf Baugrube - Anker A-Lage
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3,0 m unter GOK / 30,50 mNN 483 Anker / 11.147 m
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Seite 36
Bauablauf Baugrube - Aushub
Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube
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Bauablauf Baugrube - Anker B bis D-Lage
Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube
Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg
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
Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube
Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg
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Druckentlastung Unterer GrundwasserleiterRandbedingungen
Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube
Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg
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
Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube
Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg
- 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
Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube
Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg
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Bauablauf Baugrube - Fertige Baugrube
Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube
Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg
Weitere Informationen: www.wna-magdeburg.wsv.de