Instandsetzung der Schleuse Raffelberg

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Oskar Weiner
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1 Instandsetzung der Schleuse Raffelberg Vortrag beim BAW-Kolloquium am 19. Juni 2002

2 Instandsetzung der Schleuse Raffelberg Geschichte der Schleuse Raffelberg Veranlassung der Grundinstandsetzung Vergabeverfahren und die Schleusensperrzeit Modelluntersuchungen Schützfahrkurven, Füll- u. Entleerungskurven Vorgesehene Maßnahmen für die Instandsetzung Besonderheiten beim Bauablauf Erfolgreicher Abschluss der Baumaßnahme

4 Übersicht der Ruhrwasserstraße

5 Staustufe Raffelberg

6 Vorhandene Schleuse mit Klapptor

7 Torbrücke Untertor

8 Gründe der Grundinstandsetzung laut Entwurf-HU Defekte Buckelbleche zwischen dem 5. Und 7. Riegel des Untertores Risse am 6. Horizontalriegel am Untertor An- und Unterrostungen an den Dichtungsanschlägen der Tore und Schützen Mangelnde Sprödbruchsicherheit des Untertores bei niedrigen Temperaturen (< 0 0 C) Schlechte Betonqualität im Oberhauptblock (B 0) Schädigende Alkalireaktionen im Beton Verschlissene Antriebe, die eine Betriebssicherheit nicht mehr gewährleisten

9 Betonproben vom Oberhaupt

10 Im HU waren folgende Maßnahmen vorgesehen: Ersatz des Schiebetores einschließlich Torbrücke am Unterhaupt Ersatz der Rollkeilschütze am Unterhaupt Ersatz des Klapptores am Oberhaupt Ersatz der Glockenschütze am Oberhaupt Instandsetzung der Kammerwand Veranschlagt waren 11,895 Mio. DM!

11 Im 1. Nachtrag zum HU waren folgende Maßnahmen veranschlagt: Umstellung der Planung von Klapptor auf ein Drucksegmenttor am Oberhaupt Umstellung des Kammerfüllsystems von kurzen Umläufen mit Schützen auf ein Drehsegmenttor mit Füllmuschel Teilerneuerung des Oberhauptes Verzicht auf die Instandsetzung der Kammerwände Erneuerung des Untertores mit Torbrücke und Rollkeilschützen Anpassung an den Preisstand 1996 Veranschlagt waren 16,488 Mio. DM!

12 Vergabeverfahren und die Schleusensperrzeit Laut Entwurf-AU von April 1997 war eine Schleusensperrzeit von 15 Wochen vorgesehen Laut Ausschreibungsunterlagen von Aug war eine Schleusensperrzeit von 34 Wochen (239 Tage) vorgesehen Aufgrund von Protesten wurde die Bauzeitverkürzung als Wertungskriterium eingeführt Aus dem Wettbewerb heraus ist keine Verkürzung der Schleusensperrzeit erfolgt

14 Zeitlicher Ablauf der Genehmigungen Gutachten der BAW aus dem Jahre Erneuerung des Untertores in 5 Jahren. Reparatur des Obertores für eine mittelfristige Nutzung April 1994 Genehmigung des Entwurfes-HU Juni 1996 Genehmigung 1. Nachtrag zum HU April 1997 Genehmigung des Entwurfes-AU Dez Genehmigung zur Vergabe April 1999 Genehmigung 2. Nachtrag zum HU

15 Modelluntersuchungen zur Hochwasserabfuhr durch die Schleuse Raffelberg durch das Institut für Wasser-bau und Wasserwirtschaft der Technischen Universität Berlin (Prof. Dipl.-Ing. Peter Franke) vom April 1997 Die Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Schleusenkammer als Hochwasserentlastung in Abhängigkeit von den Wasser-ständen im Ober- und Unterwasser und der Stellung des Drehsegmenttores (Kalibrierung) Die Bestimmung der Wasserstände und Druckhöhen in der Schleusenkammer in Abhängigkeit von den Unterwasserständen bei der Hochwasserabfuhr und total gelegtem Drehsegmenttor Die Bestimmung der Drehmomente infolge hydrodynamischer Belastung auf das Drehsegmenttor während des kontinuierlichen Öffnens und Schließens bei verschiedenen Ober- und Unterwasserständen sowie Drehwinkelgeschwindigkeiten Die Druckkräfte infolge hydrodynamischer Belastung auf das Drehsegmenttor während des Öffnens oder Schließens bei verschiedenen Ober- und Unterwasserständen sowie Drehwinkelgeschwindigkeiten

16 Bilder vom Modellaufbau und den Versuchen

17 Molenkopf

18 Drehsegmenttor im Modell

19 Strömungsverhältnisse

20 Strömungsverhältnisse an der Mole

21 Ergebnisse der Modelluntersuchungen Die Modellversuche haben gezeigt, dass der vorgegebene Bemessungsabfluss von 400 m 3 /s bei einer Wasserspiegelhöhe von NN + 33,40 m (Stauziel = NN + 31,85 m) erreicht wird! Die vom Auftraggeber (BAW) vorgegebene Form der Mole unterstützt den Durchfluss in optimaler Weise! Bei maximalem Hochwasserabfluss durch die Schleuse ist eine ausgeglichene Geschwindigkeitsverteilung im Oberhaupt vorhanden!

22 Torantriebsmomente Vorgegeben war eine auf den Radius der Stauwand von R = mm bezogene Umfangsgeschwindigkeit des Drehsegmenttores von V b1 = 5 mm/s und für den Schnellgang von V b2 = 50 mm/s Die größten Momente traten bei ca. 87, d.h. kurz vor oder nach dem völlig gelegten Zustand auf Die größten Momente betrugen max. M dyn = knm

23 Schützfahrkurven, Füll- und Entleerungskurven Die Fahrkurven der Schütze wurden vor der Instandsetzung aufgenommen Die Fahrkurven der neuen Rollkeilschütze wurden den Kurven der alten Schütze angepasst Die Füllkurve des Drehsegmenttores mit Füllmuschel wurde der Füllkurve durch die alten Glockenschütze angepasst

24 Vorgesehene Maßnahmen für die Instandsetzung

25 Neue Schleuse mit Drehsegmenttor

26 Tor geschlossen

27 Tor geöffnet

28 Nr. Vorgangsname 1 Bauphase 1 ( Vorbohren, 130 cm ) 2 Nördl. Wand Turm II von Land 3 Turm I vom Ponton 4 Turm II Rest vom Ponton 5 Querwand vom Ponton ( Sohlbalken ) 6 Bauphase 2 (Einbau Spundwände ) 7 Nördl. Wand Turm II von Land 8 Bauphase 3 (Einbau Spundwände ) 9 Südl. Wand Turm I u. südl. Uferwand vom Ponton 10 Bauphase 4 (Einbau Spundwände ) 11 Turm I Rest vom Ponton 12 Bauphase 5 (Einbau Spundwände ) 13 Mole 14 Bauphase 6 (Einbau Spundwände ) 15 Turm II Rest u. Leitwand vom Ponton 16 Bauphase 7( Bau der Oberhauptwände) 17 Aussteifung u. Aushub Turm I 18 Aussteifung u. Aushub Turm II 19 Betonarbeiten Turm I 20 Betonarbeiten Turm II Bauphase 8 ( Einbau Sohlbalken ) 23 Einbau Sohlbalken Bauphase 9 (Bodenaushub) 26 Bodenaushub zwischen den OH-Türmen Schiffahrtssperre 14 Wochen 29 Bauphase 10 ( Bauarbeiten am neuen Oberhaupt ) 30 Bauphase 11 ( Umbauarbeiten am alten Oberhaup 31 Bauphase 12 ( Umbauarbeiten am Unterhaupt ) 32 Bauzeitenplan (Stand ) 33 Wiederinbetriebnahme der Schleuse 1. Qtl 2. Qtl 3. Qtl 4. Qtl 1. Qtl 2. Qtl 3. Qtl Normaler Schiffahrtsbehinderungen Schiffahrtssperren

29 Erneuerung des Oberhauptblocks Erster Bauabschnitt Errichtung der Wände im Schutz von Spundwandbaugruben unter Aufrechterhaltung der Schifffahrt Zweiter Bauabschnitt Einbau eines Sohlauflagers (Schleusensperrzeit 11 Tage) Dritter Bauabschnitt Fertigstellung des neuen Oberhauptes Umbau des alten Oberhauptes zu einem Kammerblock Erneuerung des Untertores und der Rollkeilschütze

30 1.Anker und Spundwandteile ausgebaut (NN + 27,50 m) Anker durchbohrt (NN + 25,30m) Betonhindernis (NN + 21,70 m) 9. Anker durchbohrt ( NN + 18,55 m) 10. Anker durchbohrt (NN + 23,55 m und 18,55 m) Flusssteine, Geröll und Betonbrocken (NN + 25,75 m) Abwasserrohr der Stadt Mülheim

31 Umbauphase der Schleuse

34 Baugrube Turm I

35 Riss der Stauhaut am

36 Schweißarbeiten am Untertor

37 Kosten der Baumaßnahme Parallel zu den Arbeiten erfolgt die Veranschlagung der Kosten im 2. Nachtrag zum Entwurf-HU Mehrkosten von 17,467 Mio. DM Gesamtsumme: 33,955 Mio. DM Ausgabestand am : 20,356 Mio.

38 Blick in die Baugrube Oberhaupt

39 Abbruch Dammbalkenauflager

40 Aussteifung im 1. Schleusenblock

41 Blick in die Oberhäupter

42 Abbrucharbeiten alter OH-Block

43 Schalarbeiten an der Gitterwand

44 Bohrarbeiten im alten OH-Block

45 Verankerung alte OH-Sohle

46 Kappenbewehrung alter OH-Block

47 Altes und neues Oberhaupt

48 Antriebszylinder Oberhaupt

49 Kurvenscheibe für Torantrieb OH

50 Torsionsrohr für Torantrieb OH

51 Einbau Obertor

52 Einbau Obertor

53 Obertor in unplanmäßiger Stellung

54 Antriebszylinder nach...

55 Defekte Fußverankerung

56 Defekte Fußverankerung

57 Neues Oberhaupt

58 Montage des neuen Untertores

59 Montage der neuen Torbrücke

60 Neue Torbrücke am UH

61 Neues Untertor

62 Erfolgreicher Abschluss der Baumaßnahme

63 Hochwasserabfuhr

64 Hochwasserabfuhr

65 Hochwasserabfuhr

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