Info

Blick über die im Betrieb befindlichen Schleusenkammern.

Foto

© HeidelbergCement (Steffen Fuchs)

Ausgabe 3/2016Thema: Stadt|Land|Fluss

Operation Schleusenkammer

Zusätzliche Schleuse für den Nord-Ostsee-Kanal

Ein Bypass für eine der wichtigsten Verkehrsadern der Schifffahrt: Das Westende des Nord-Ostsee-Kanals erhält eine fünfte Schleusenkammer – mitten zwischen den bereits vorhandenen Schleusen. Gute Planung und Feinarbeit sind auf der riesigen Baustelle gefragt.

Er ist nicht nur eine beliebte Abkürzung, sondern die meistbefahrene künstliche Seeschifffahrtsstraße weltweit: der Nord-Ostsee-Kanal. Er führt von Brunsbüttel im Westen direkt nach Kiel im Osten und ist rund 100 Kilometer lang. Schiffe, die ihn nutzen, verkürzen damit ihre zu fahrende Strecke rund um die Spitze Dänemarks um etwa 500 Kilometer ab. Das spart nicht nur Zeit, sondern vor allem auch Sprit – und damit Kosten.
Je zwei Doppelkammer-Schleusen, die den Höhenunterschied des Wasserstands von Elbe und Ostsee überwinden, sind in Brunsbüttel die Eingangstore zum Kanal: zum einen die „Kleine Schleuse“, mit ihren zwei 135 mal 25 Meter großen Kammern und zum anderen die „Große Schleuse“ bei der sie je 330 mal 45 Meter messen. Durch letztere strömt vor allem der internationale Container-Schiffsverkehr in den Kanal. Dabei hat sich die Transportmenge auf der künstlichen Seeschifffahrtsstraße seit Ende der 1990er Jahre mehr als verdoppelt. Gleichzeitig verdreifachte sich die Anzahl der größeren Schiffe, mit weiter steigender Tendenz.

Info

Auf der aktuell größten Wasserbaustelle kommen auch so genannte Dichtwandgreifer zum Einsatz (im Vordergrund), zum Beispiel beim Bau von Schlitzwänden.

Foto

© HeidelbergCement (Steffen Fuchs)

Info

Vorbereitende Abdichtungsarbeiten, die vor dem Aushub der Baugrube zum Bau der fünften Schleusenkammer notwendig sind.

Foto

© HeidelbergCement (Steffen Fuchs)

Foto

© HeidelbergCement (Steffen Fuchs)

Foto

© HeidelbergCement (Steffen Fuchs)

Foto

© HeidelbergCement (Steffen Fuchs)

Foto

© HeidelbergCement (Steffen Fuchs)

Foto

© HeidelbergCement (Steffen Fuchs)

Das Nadelöhr Schleuse ist dabei bereits seit über 100 Jahren durchgehend in Betrieb. Während an den Schleusen in Kiel bereits in der Vergangenheit umfangreiche Sanierungsmaßnahmen vorgenommen wurden, muss nun die Große Schleuse in Brunsbüttel dringend instand gesetzt werden. Dazu müsste jeweils eine der Kammern über mehrere Jahre gesperrt werden. Für eine solch wichtige Verkehrsader käme das einem Herzinfarkt gleich. In Brunsbüttel wird daher ein Bypass gebaut, in Form einer fünften Schleusenkammer. Dieses neue Bauwerk findet Platz auf der Insel zwischen der bisherigen Kleinen und Großen Schleuse. Die Schleuse soll es ermöglichen, in der alten großen Doppelschleuse eine Kammer nach der anderen instand zu setzen. Bei ihrem Bau ist besondere Behutsamkeit geboten, denn die vorhandenen Schleusen in unmittelbarer Nähe dürfen nicht beeinträchtigt oder gar beschädigt werden.

Die geplanten 1.690 Anker der Schleusenkammer sollen mindes-tens 100 Jahre lang halten.

So begannen die Arbeiten an der Baugrube mit der Errichtung vertikaler Schlitzwände, in die dann Trag- und Füllbohlen eingestellt werden. Dieses Spezialverfahren zur Herstellung von Schleusen- und Uferwänden wurde gewählt, um die Erschütterungen des Bodens so gering wie möglich zu halten und die nahe gelegenen Bauwerke vor Beschädigungen zu schützen. Im Gegensatz zu alternativen Verfahren, wie dem Bau von gerüttelten oder gerammten Spundwänden, ist bei dieser Vorgehensweise mit relativ geringen Erschütterungen zu rechnen. Umfangreiche Messanlagen kontrollieren eventuelle Auswirkungen auf die benachbarten Schleusen, um ein Höchstmaß an Sicherheit zu garantieren. Falls Grenzwerte bezüglich erhöhter Erschütterungen überschritten werden, ist es so möglich, zeitnah einzuschreiten, um entsprechende Korrekturen vorzunehmen. Schäden an den bestehenden Bauwerken würden fatale Folgen für den bestehenden Schiffsverkehr mit sich bringen. Für ein derartig großes Bauvorhaben gleicht die Arbeit vor Ort einer minimalinvasiven Operation am Herzen über die Blutbahn.

Die neue Schleusenkammer wird ganze 20 Meter länger sein als die bisherige Große Schleuse.


Foto

© HeidelbergCement (Steffen Fuchs)

Selbst die Verankerung der Schleusenkammer im Boden geht einen Sonderweg, um Erschütterungen des Erdreiches nach Möglichkeit zu vermeiden: Mit schrägen, sogenannten Düsenstrahlpfählen werden ihre Wände gegen den Erd- und Wasserdruck gesichert. Die Düsenstrahlpfähle werden quasi in den Boden gespritzt: Über ein Bohrloch wird eine Zement-Suspension mit Hochdruck in den Boden gedüst, schneidet diesen dabei auf, vermischt sich mit dem Untergrund und wird zum so genannten Düsenstrahlkörper. In diesen zylinderförmigen Corpus wird ein Tragglied eingestellt, das den Düsenstrahlkörper mit der Wand verbindet und die Verankerung bildet. Diese Anker tragen Diese Anker tragen den horizontalen Erddruck ab und ermöglichen so den dann folgenden Aushub der Schleusenkammer. Der Kammerboden wird als Unterwasserbetonsohle mit den gleichen Pfählen vertikal gegen den Auftrieb im Erdreich rückverankert.
Alleine in der Schleusenkammer sind 1.690 solcher Anker geplant. Da sie mindestens die kommenden 100 Jahre halten sollen, sind die Ansprüche an sie besonders hoch. Die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) stellt dementsprechend an diese Verankerungselemente im Rahmen einer Einzelfallbetrachtung hohe geometrische und materialtechnische Anforderungen. Bereits im Vorfeld hat daher die bauausführende Arbeitsgemeinschaft (ARGE) „Neubau 5. Schleusenkammer Brunsbüttel“ eine Reihe von Probepfählen angefertigt. Sebastian Grote, Bauleiter der ARGE, erklärt: „Hier gibt es keine Standardlösung. Bei den Probebohrungen haben wir Herstellparameter wie Pumpendruck, Pumpmenge, Umdrehungs- und Ziehgeschwindigkeit des Düsengestänges in enger Abstimmung mit BAW und Wasser- und Schifffahrtsamt immer wieder angepasst, um die geforderte Qualität und Langlebigkeit in den Böden vor Ort zu erreichen.“
In fünf Jahren soll der Bypass gesetzt, also die fünfte Schleusenkammer fertiggestellt sein, und der Schiffsverkehr selbst bei Instandsetzungsarbeiten an den alten Anlagen ungehindert durch das Herz, die Schleusen des Nord-Ostsee-Kanals, strömen können. Dabei wird die neue Schleusenkammer – mit einer Länge von 350 Metern – ganze 20 Meter länger sein als die bisherige Große Schleuse und damit noch größeren Schiffen die beliebte Abkürzung durchs Land ermöglichen.Anke Biester

Zusätzliche Informationen

Feste Verankerung

Auf die Schleusenkammer wirken große Kräfte: Sie muss sowohl dem Erd- als auch dem Wasserdruck standhalten. Dazu wird sie mit Düsenstrahlpfählen im Boden verankert. Bei diesem Spezialverfahren namens Hochdruckinjektionsverfahren (HDI-Verfahren) werden sogenannte Düskörper als Verankerungselemente durch einen flüssigen Hochdruckstrahl aus Zementsuspension mit dem vorhandenen Boden im Untergrund vermischt. Im Einzelnen heißt das: Erst wird mit Hilfe eines Bohrrgerätes per Überlagerungsbohrverfahren ein 244 Millimeter großes Loch 30 bis 40 Meter tief in den Boden gebohrt. Im zweiten Schritt wird mit dem HDI Gerät über Hochdruckschläuche und ein spezielles Düsengestänge eine Zementsuspension mit rund 400 Bar ins Erdreich gedüst, dabei wird der Boden erodiert und Zement eingebracht – alles per Computer gesteuert. Der Düsenstrahl schneidet den Boden auf und die Suspension vermischt sich mit dem Untergrund – in Brunsbüttel sind dies Sande mit Kies – und wird zum so genannten Düsenstrahlkörper. Dieser ist etwa sieben Meter lang und hat einen Durchmesser von 1,10 Metern. Noch vor dem Aushärten werden in ihn die Zugglieder aus geripptem Rundstahl eingebaut und das Bohrloch mit Zementsuspension verfüllt.
https://www.youtube.com/channel/UCiy5_lvOOhWb8Vu9eNU24Sg

Sanft in den Boden

Beim Bau der fünften Schleusenkammer können die Spundwände zur Baugrubensicherung nicht einfach in den Boden gerammt oder gerüttelt werden. Zu groß ist die Gefahr, durch die Erschütterungen die nebenan liegenden bestehenden Schleusenkammern zu beschädigen. Es werden daher vertikale Dichtwände im Schlitzwandverfahren errichtet: Ein Spezialgreifer hebt den Boden über eine Breite von 1,20 Meter und eine Länge von jeweils acht Metern (in drei Stichen) lotrecht bis zu 40 Meter Tiefe aus, während gleichzeitig eine tonhaltige Suspension, das Tonmineral Betonit, als Stützflüssigkeit in den entstehenden Schlitz gepumpt wird. Diese verhindert das Einstürzen des Schlitzes. In ihn können nun die Schlitzwandlamellen überlappend eingestellt werden. Eine absolute Präzisionsarbeit, da die einzelnen Schlitzwandlamellen lotrecht eine durchgehende Wand bilden müssen.
Ist der Schlitz bis auf die erforderliche Tiefe ausgehoben, wird der Spundwandfuß durch Zugabe von Zement in die untere Stützwandflüssigkeit betoniert. Auf ihn werden dann die Trag- und Füllbohlen abgestellt. Eine Tragbohle wiegt circa 40 Tonnen – so viel wie acht ausgewachsene Elefantenbullen. Durch weitere Zugabe von Zement in die noch vorhandene Stützwandflüssigkeit bei fortlaufendem Austausch entsteht ein Gemisch im Wandschlitz, das beim Aushärten eine tragfähige Stützung der Trag- und Füllbohlen sicherstellt.
http://www.wsa-brunsbuettel.wsv.de/aktuelles/projekte/5_schleuse/5._Schleusenkammer/Videos/index.html

Das Wasser als Straße

Nicht nur über die Straße oder die Schiene, sondern auch über das Wasser werden Güter transportiert. Innerhalb von Deutschland bilden Flüsse und Kanäle die „Binnenwasserstraßen des Bundes“. Die Summe all dieser offiziellen nassen Verkehrsadern beträgt insgesamt rund 7.290 Kilometer, davon sind rund 1.754 Kilometer Kanalstrecke.

Objektsteckbrief

Projekt:
Neubau einer 5. Schleusenkammer im Nord-Ostsee-Kanal bei Brunsbüttel

Nutzlänge:
330 m, Breite: 42 m, Drempeltiefe bei Normalhöhennull: 14 Meter

Bauherr:
Wasser- und Schifffahrtsamt (WSA) Brunsbüttel

Objekt- & Tragwerksplanung, Bauoberleitung & -bewachung:
WTM Engineers GmbH, Hamburg

Bauausführung:
ARGE Neubau 5. Schleusenkammer Brunsbüttel (Wayss & Freytag Ingenieurbau AG, Hamburg; Wayss & Freytag Spezialtiefbau GmbH, Düsseldorf; Bam Civiel, Gouda, Niederlande)

Zement:
diverse CEM III Zemente, insgesamt ca. 35.000 t

Dichtwandmasse:
Diverse DiWa-mix, ca. 15.000 t, HeidelbergCement

Lieferwerk:
HeidelbergCement, Werk Ennigerloh

Fertigstellung:
voraussichtlich Ende 2020

Top

Dieser Inhalt ist schon bald verfügbar!

Zur Webseite zurückkehren