Hafenbautechnik Container-Terminal (CT) 4. bremenports

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1 Hafenbautechnik Container-Terminal (CT) 4 bremenports

2 ➊ ➋ Bild ➊ Bild ➋ Bild ➌ Bild ➍ Bild ➎ Bild ➏ Beeindruckende Hafenanlage: Blick auf den Terminal mit seiner 3237 Meter langen Kaje Boom im Hafen: Der Umschlag von Containern wird sich in kurzer Zeit erneut verdoppeln Containerbrücke an der Stromkaje: In Bremerhaven wurden 2004 etwa 3,5 Millionen Boxen umgeschlagen Schiff bei der Abfertigung: Der Terminal braucht neue Liegeplätze und Arbeitsflächen Der Hafen ist erreicht: Containerschiff auf dem Weg zum Terminal Wilhelm Kaisen Reger Verkehr vor Bremerhaven: Die Seestadt gehört zu den größten Containerhäfen der Welt ➌ bremenports ➍

3 Bremerhaven rüstet sich für den Wettbewerb CT 4: Neue Liegeplätze sichern die Zukunft des Welthafens In Bremerhaven nimmt ein Großprojekt Gestalt an. Die Freie Hansestadt Bremen investiert in die Zukunft des maritimen Standorts und baut ihre modernen Hafenanlagen an der Wesermündung weiter aus. Mit dem Bau von Container-Terminal (CT) 4 reagiert der Zwei-Städte-Staat auf den anhaltenden Boom an den Kajen und die Prognosen der Verkehrswissenschaftler: In den kommenden acht bis zehn Jahren wird sich der Umschlag von Containern in Bremerhaven erneut verdoppeln die Folge einer ausgeprägten internationalen Arbeitsteilung und einer wachsenden Nachfrage auf neu entstehenden Märkten in aller Welt, vor allem in den osteuropäischen EU-Mitgliedsländern und in Russland. Um den Hafen auf diese Entwicklung vorzubereiten, wurde die längste Stromkaje der Erde bereits um 340 Meter verlängert. Doch dieser im Jahre 2003 beendete Bauabschnitt bildete lediglich den Auftakt für eine deutlich umfangreichere Baumaßnahme: Bis 2008 entstehen bei einer weiteren Nordverlängerung der Bremerhavener Containerkaje vier zusätzliche Liegeplätze für Großcontainerschiffe eine unverzichtbare Investition, wenn der Standort im harten Wettbewerb bestehen will. Mit einem Umschlag von 3,5 Millionen TEU gehörte Bremerhaven im Jahre 2004 zu den größten Containerhäfen der Welt. Der Umschlag der standardisierten Transportbehälter und die damit verbundenen Dienstleistungen bilden das Zentrum der maritimen Wirtschaft im Zwei-Städte-Staat. Der Welthafen an der Weser sichert im Land Bremen und seiner niedersächsischen Umgebung die Beschäftigung von mehr als Menschen. Die bevorstehende Verdoppelung des Umschlags auf mehr als 6 Millionen TEU ist mit starken wirtschaftlichen Impulsen verbunden. Bei steigender Auslastung des Zukunftsprojekts CT 4 wird die Zahl der vom Containergeschäft abhängigen Arbeitsplätze weiter zunehmen. Gutachter rechnen als Folge der Hafenerweiterung bis zum Jahre 2020 mit mehr als neuen Arbeitsplätzen im Großraum Bremen/Bremerhaven. ➎ ➏

4 ➊ Bild ➊ Bild ➋ Bild ➌ Bild ➍ Szene am Deich: Der Terminal rückt nach Norden vor Lageplan: CT 4 wird bis an die Landesgrenze geführt Vor Beginn der Arbeiten: Blick auf das Deichvorland Im Gegenlicht: Deutschlands größte Hafenbaustelle 1681 Meter Kaje, 90 Hektar Hafenfläche Anlage folgt dem Verlauf des Fahrwassers Neue Mündung für Außentief Europas viertgrößter Containerhafen dehnt sich nach Norden aus. Die Fläche, auf der CT 4 entsteht, liegt im Watt und am Rand des Weser-Fahrwassers. Das Deichvorland wird im südlichen Bereich der neuen Anlage teilweise überbaut. Die Kaje von Container-Terminal 4 ist 1681 Meter lang. Auf den ersten 537 Metern verläuft sie in direkter Verlängerung der bestehenden Stromkaje. Dann knickt sie in einem 10-Grad-Winkel nach Nordwesten ab und folgt dem Verlauf der Fahrrinne. Vor Weddewarden nimmt durch die Erweiterung des vorhandenen Terminals ein nutzbares Hafenareal mit einer Tiefe von 570 Metern und einer Größe von 90 Hektar Gestalt an. Die neue Hafenfläche wird vom Außentief des Grauwallkanals durchschnitten. Dieser Vorfluter entwässert Teile der Stadt Bremerhaven und ihres nördlichen Umlandes. Damit ein zusammenhängender Terminalbereich geschaffen werden kann, muss das Außentief verlegt und im Osten um die entstehende Hafenanlage herumgeführt werden. Der Wasserlauf wird nördlich von Container-Terminal 4 in die Weser münden. Im Norden und Osten der Hafenerweiterungsfläche entstehen neue Landesschutzdeiche. Außerdem werden vor der neuen Containerkaje Liegewannen gebaggert, die den Schiffen jederzeit ausreichende Wassertiefen garantieren. Am Nordende von CT 4 ist eine 100 Meter lange Flügelwand vorgesehen.

5 ➋ Weser CT m Kaje Spundwand verlegtes Weddewarder Tief Landesgrenze Bremen - Niedersachsen bremenports Weddewarden ➌ ➍

6 ➊ Bild ➊ Bild ➋ Bild ➌ Bild ➍ Schlechter Baugrund: Kubikmeter Kleiboden müssen gebaggert werden Ausheben der Baugrube: Das Baggergut wird mit Schuten abtransportiert Einsatz für die neue Kaje: Bagger Hansa hat die Arbeit im Herbst 2004 beendet Hafenbau mit Spezialschiffen: Wasserinjektionsgerät (vorn) und Hopperbagger bremenports Eimerkettenbagger ➋ Schute ±0.00mNN Baggergrube Baggerfuge Klei

7 Schwierige Bodenverhältnisse Kubikmeter Kleiboden müssen durch Sand ersetzt werden Beim Containerhafenbau an der Wesermündung sorgen die schwierigen Bodenverhältnisse immer wieder für Probleme. Bis hinunter in eine Tiefe von 16 Metern unter Normalnull stehen Ablagerungen an, die zusammenfassend als Klei bezeichnet werden. Diese Ablagerungen sind inhomogen und bestehen aus Wechsellagen von Sand und Schlick. Die Sandlagen sind zwischen wenigen Millimetern und einem Meter stark. Auch der tragfähige Baugrund ist keineswegs homogen. Er enthält eine Folge der Eiszeit Grobsand, Kies, Geröll, Geschiebelehm, Ton, Schluff und schluffigen Feinsand. Für die Kajenkonstruktion und im Bereich der Flächen müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um das Problem der Weichschichten zu lösen. Beim Bau der Bremerhavener Stromkaje hat sich der Austausch der nicht tragfähigen Schichten gegen Sand bewährt. Im Abschnitt Container-Terminal 4 ist dieser Bodenaustausch auf einer Länge von etwa 1100 Metern erforderlich, also auf etwa zwei Dritteln der Kajenlänge. Im Norden der entstehenden Hafenanlage steigt die Oberkante der tragfähigen Schichten an. Dort reicht es aus, die vorhandenen dünnen Kleischichten zu entfernen. Insgesamt werden Kubikmeter Klei gebaggert und durch Sand ersetzt. Darüber hinaus müssen alle Tiefgründungen der Kaje, des Kranbahnbalkens und anderer Bauwerke an die wechselhaften Eigenschaften des diluvialen Bodens angepasst werden. Außerdem muss die Planung berücksichtigen, dass das Brackwasser der Wesermündung große Mengen feiner Sedimente enthält. Dies kann in strömungsberuhigten Hafenteilen Ablagerungen von bis zu drei Metern jährlich hervorrufen. Vor allem während des Bodenaustausches und beim späteren Hinterfüllen der Kaje mit Sand ist ein erheblicher Aufwand nötig, um Schlickablagerungen zu verhindern oder zu beseitigen. Dies wird durch ein Wasserinjektionsgerät erledigt ein Spezialschiff, das die Sedimente aufwirbelt und in der Schwebe hält. ➌ ➍

8 Spundwand, Schrägpfähle und Pierplatte Bewährte Konstruktion Wellenkammer nimmt Brechern die Kraft Die Konstruktion der neuen Kaje greift das Prinzip einer verankerten Wand mit dahinter liegender lastabschirmender Platte auf. Mit dieser Bauweise liegen gute Erfahrungen aus früheren Projekten im Bereich der Stromkaje vor. Im Prinzip wird der Querschnitt der 2003 beendeten Hafenerweiterung CT IIIa beibehalten. Eine schwere, durch Schrägpfähle verankerte Spundwand bildet an der Wasserseite das zentrale Tragelement der Kaje. Nach der Verankerung kann die Wand mit Sand hinterfüllt werden. Dann wird die Wasser- zur Landbaustelle. Hinter der Spundwand ist die Pierplatte angeordnet eine lastabschirmende Platte, deren landseitiger Abschluss von einer Spundwandschürze gebildet wird. Eine so genannte Wellenkammer wird hinter der Spundwand in die Betonkonstruktion integriert, um den anlaufenden Wellen die Kraft zu nehmen und das Überschlagen von Wasser auf die Kajenfläche zu verhindern. Das Wellenkammer-Prinzip wurde in den 60-er Jahren bereits für den Bau der ersten Abschnitte der Bremerhavener Stromkaje entwickelt und 1997 erneut in Modellversuchen bewertet. Die bewährte Kammer bietet Kaje und Hafen auch bei hoch auflaufenden Sturmfluten einen wirkungsvollen Schutz. Außerdem ist eine Grundwasserentlastung vorgesehen. Das Grundwasser muss dauerhaft abgesenkt werden, damit die auftretenden Wasserüberdrücke auch bei besonders tief ablaufendem Niedrigwasser aufgenommen werden können. Die 100 Fuß etwa 30,48 Meter breite Kranspur der Containerbrücken wird durch einen Kranbahnbalken gebildet, der hinter der Kajenkonstruktion ein eigenständiges Bauwerk darstellt (tiefgegründet auf Ortbeton-Rahmpfählen, System Franki). Schiffe und Kaje, die Starkwind und Sturm aus Nordwest ungeschützt ausgesetzt sind, müssen zuverlässig durch Fender geschützt werden. Deren Anordnung auf vorgehängten Tafeln garantiert einen ausreichend großen Abstand zwischen Bord- und Spundwand. ➊

9 ➌ Bild ➊ Bild ➋ Bild ➌ Bild ➍ Bild ➎ Eigenständiges Bauwerk: Hinter der Kajenkonstruktion entsteht der Kranbahnbalken Schutz für Containerschiffe und Kaje: Fendertafeln warten auf ihre Montage Hafenbau in Bremerhaven: Bei den Rammarbeiten werden Hubinseln eingesetzt Größenrelation: Konstruktion der neuen Containerkaje mit Schiff und Brücke Rütteln und nachrammen: Einbringen der Tragbohlen für die Spundwand von CT4 ➍ Kajenkonstruktion Containerbrücke Containerschiff Kranbahnbalken P 1 P 2 P 3 P 4 P 1a ➎ Pfahlreihe P 1 bremenports ➋ Liebherr- Raupenkran Rüttler Schwerlastkran Rammführung ±0.00mNN

10 ➊ ➋ Bild ➊ Am Weserufer: Hubinsel Odin mit Ramme und Binnenschiff Bild ➋ Anfang 2005: Die neue Spundwand nimmt Gestalt an Bild ➌ Zuverlässige Statik: Regelquerschnitt von Container-Terminal 4 Bild ➍ Bewährte Technik: Rammen der Schrägpfähle Bild ➎ Zwei Hubinseln im Einsatz: Bis 2006 soll die Spundwand fertig sein Bild ➏ Meter für Meter nordwärts: Bau der neuen Kaje bremenports Regelquerschnitt ➌ Schrägpfahlreihe P 1a ➍ Stahlbetonüberbau Spurweite Landseitiger Kranbahnbalken ±0.00 mnn Fenderanlage Stahlbetonüberbau Entwässerungskanal mnn Wellenkammer Liebherr- Ramme Schwingmäkler Wasserseitige Spundwand Wasserhaltung Bereich P 1 IHC S-70 Hammer Ortbetonrammpfähle Laufsteg ±0.00mNN Schrägpfahl PSt 600 / 159 P 3 P 4 P 1a P 2 Druckpfähle PSt 500 / 158 P 1a P 1 P 1

11 Rammen unter idealen Arbeitsbedingungen Hubinseln im Einsatz Moderne Vibrationstechnik verringert Baulärm Das zentrale Tragelement der neuen Kaje ist eine schwere kombinierte Spundwand (Pfahlreihe P1) aus Doppelbohlen (PSp 1001, Stahlgüte S 430 GP) und Zwischenbohlen (PZa 675/12-23). Die Doppelbohlen sind 35 bis 40 Meter lang. Die Spundwand wird mit 42 bis 46 Meter langen Schrägpfählen (PSt 600/159, Pfahlreihe P1a) verankert. Die lastabschirmende Stahlbetonplatte (Pierplatte) hinter der Spundwand ist auf drei Pfahlreihen aus Peiner Stahlpfählen (PSt 500/158) tiefgegründet, die in einem Rastermaß von 2,31 und 4,62 Metern (Reihen P2 und P3) bzw. 4,62 Metern (Reihe P4) in Längsrichtung der Kaje stehen. Quer zur Kajenrichtung betragen die Pfahlabstände 5,00 und 7,60 Meter. Um die Lastaufnahme zu erhöhen, erhalten diese Pfähle Flügel aus coupierten PSt-Profilen. Am Weser-Fahrwasser kann keine Arbeitsfläche aus Sand aufgespült werden. Deshalb kommen beim Rammen der Pfahlreihe P1 und der Schrägpfähle Hubinseln zum Einsatz. Diese Geräte haben sich bei der Verlängerung der Stromkaje immer wieder bewährt sie werden nicht vom Wellengang und vom Schwell vorbeifahrender Schiffe beeinflusst. Die Hubinseln stehen auf der Unterwasserböschung des Bodenaustausches. Bevor die Spundwand mit Sand hinterfüllt wird, muss sie kraftschlüssig mit den Schrägpfählen verbunden werden. Dies erfolgt mit Hilfe einer Rohrtraverse. Ist der Bereich hinter der Spundwand bis auf 2,50 Meter über Normalnull mit Sand gefüllt, wird CT 4 zur Landbaustelle. Gegen Hochwasser wird die Baustelle von der Spundwand Höhe der Oberkante: 6,70 Meter über Normalnull und dem entsprechend hohen Norddeich geschützt. Weitere Rammarbeiten Pfahlreihen P2, P3, P4 und Ortbeton-Rammpfähle des Kranbahnbalkens werden von Baggerrammen übernommen. Damit sich die Geräuschentwicklung in Grenzen hält, vermeidet man die Arbeit mit schlagenden Rammbären weitgehend. Beim Einbringen der Pfähle wird moderne Vibrationstechnik eingesetzt. Nur auf den letzten fünf Metern wird jeder Pfahl nachgerammt das sichert eine ausreichende Tragfähigkeit. Außerdem wird beim Rammen der Spundwand-Doppelbohlen ein Faltenbalg eingesetzt. Er umschließt das Rammgut und verringert die Baugeräusche deutlich. ➎ ➏

12 ➊ ➋ Pierplatte und Kranbahnbalken ohne Fuge Besondere Betonrezeptur Umfassender Korrosionsschutz Die Stahlbetonplatte (Pierplatte) mit der integrierten Wellenkammer wird auf dem aufgespülten Sand in Ortbeton hergestellt. Bei einer Stärke von etwa 80 Zentimetern ist die Pierplatte 20 Meter breit. Sie entsteht taktweise in Abschnitten von rund 70 Metern. Der Anschluss der Pierplatte an die Spundwand umfasst auch das Einbetonieren des Schrägpfahlanschlusses. Der Schrägpfahl erhält dabei zusätzliche angeschweißte Ankerstähle. In gleichen Taktlängen folgen die Rückwände der Wellenkammer. Nach dem Ausschalen der Rückwand können die Zwischenbohlen der Spundwand oberhalb der Pierplatte entfernt werden. In die Zwischenräume werden Schaltische als Unterschalung der Wellenkammerdecke eingestellt. Nach dem Betonieren der ebenfalls 80 Zentimeter starken Decke erreicht das Kajenbauwerk, das auch die Deichlinie bildet, mit 7,50 Metern über Normalnull den endgültigen Hochwasserschutz. Der Kranbahnbalken hat einen nach unten verbreiterten trapezförmigen Querschnitt, der ebenfalls in Taktlängen von etwa 70 Metern betoniert wird. Die Pierplatte mit der Wellenkammer und der Kranbahnbalken werden über die gesamte Länge von fast 1,7 Kilometern fugenlos ausgebildet. Ermöglicht wird dies durch eine Betonrezeptur mit niedriger Wärmeentwicklung und intensiver Nachbehandlung sowie einer Bewehrung, die für eine gleichmäßige Verteilung von Rissen sorgt. Die fugenlose Bauweise hat sich im Bremerhavener Hafenbau bewährt. Unterhaltungsintensive Fugen und aufwändige Übergangskonstruktionen für die Kranschienen können damit entfallen. Ein wesentliches Element der Kajenkonstruktion ist die Grundwasserentlastungsanlage. Im aufgespülten Sand hinter der Spundwand würde sich ohne weitere Maßnahmen ein Grundwasserstand von 0,30 bis 0,50 Metern über Normalnull einstellen. Weil Tideniedrigwasserstände von bis zu 4,20 Metern unter Normalnull eintreten, könnte es zu unzulässig hohen Wasserüberdrücken kommen. Um den Grundwasserspiegel abzusenken, wird deshalb eine Grundwasserentlastungsanlage eingebaut. Vier parallele Filterrohre (Durchmesser: 350 Millimeter) leiten das Wasser zu einem zentralen Entwässerungsbauwerk.

13 ➌ ➍ Wellenkammer ±0.00mNN Lehrgerüst Wellenkammerdecke ±5.00mNN P 2 P 1 P 3 P 4 P 1a bremenports Am Brackwasserbereich der Weser sind die Korrosionsraten an ungeschützten Stahlteilen außerordentlich hoch. Im Tidebereich liegt die Lochfraßkorrosion bei bis zu einem Millimeter pro Jahr. Alle Stahlteile am Wasser werden daher passiv und aktiv gegen Korrosion geschützt. Der passive Korrosionsschutz ist ein vierlagiger Anstrich auf Polyurethanbasis, der vom Kajenkopf bis unter die Sohle der Liegewanne reicht. Zusätzlich wird ein mit Fremdstrom betriebenes kathodisches Schutzsystem eingebaut. Die neue Kaje erhält alle üblichen Ausrüstungsteile. In Abständen von etwa 35 Metern werden Doppelpoller angeordnet. Sie sind für einen Trossenzug von jeweils 200 Tonnen ausgelegt. Die Fenderung besteht aus Stahlbeton-Fendertafeln, die im Abstand von rund 35 Metern auf Stahlpfählen vor der Kaje aufgehängt werden. Es handelt sich um schaumgefüllte Schwimmfender (Durchmesser: 2,00 Meter, Länge: 3,40 Meter). Außerdem wird die Kaje mit Frisch- und Löschwasserentnahmenstellen, Strom- und Telefonanschlüssen sowie allen notwendigen Ausrüstungsteilen für den Betrieb der Containerbrücken ausgestattet. Bild ➊ Bild ➋ Bild ➌+➍ Schutz gegen Korrosion: Die Tragbohlen werden sorgfältig konserviert Bohr- und Profilierungsarbeiten: Die Wellenkammersohle entsteht Arbeit mit zwei Betonpumpen: Schütten der Wellenkammer

14 Große Sandmengen aus Weser und Jade Bauphasenkonzept sorgfältig geplant Optimaler Hochwasserschutz Auf der Großbaustelle CT 4 müssen etwa 10,5 Millionen Kubikmeter Sand aufgespült werden. Hopperbagger gewinnen einen Teil dieser Menge aus der Fahrrinne der Außenweser. Der Rest stammt aus der Jade und einem Sandentnahmefeld, das etwa 15 Kilometer nordöstlich von Wangerooge liegt. Die Tagesmengen liegen bei etwa Kubikmetern. Bau der Kaje, Hinterfüllung und Aufhöhung verlaufen zeitlich parallel. Gearbeitet wird grundsätzlich von Süden nach Norden. Dabei sind massive Setzungen zu berücksichtigen eine Folge der mächtigen Kleischichten im Untergrund. Veränderungen werden mit Hilfe von Setzungspegeln ständig gemessen, die Pegel in einem Raster von 50 mal 50 Metern angeordnet. Die obere, etwa 25 Zentimeter starke Deckschicht wird mit Sand aufgefüllt, der aus Sandgruben in der Umgebung Bremerhavens stammt und mit Lastwagen herantransportiert wird. Der trockene Grubensand ist erforderlich, um die unmittelbar folgende Bodenvermörtelung vornehmen zu können. Die Hafenerweiterung an der Wesermündung erfordert ein sorgfältig abgestimmtes Bauphasenkonzept denn die einzelnen Arbeitsvorgänge dürfen sich nicht gegenseitig behindern. Außerdem drängt die Zeit. Fertig gestellte Kajenabschnitte sollen frühzeitig in Betrieb genommen werden. Der erste, 350 Meter lange Liegeplatz wird Ende 2006 an den Betreiber von Container-Terminal 4 übergeben. Nach dem Bodenaustausch haben im November 2004 die Rammarbeiten begonnen. Die Ramme auf der ersten Hubinsel rüttelt die Tragbohlen, die auf der zweiten die Schrägpfähle und Zwischenbohlen. In Tidearbeit werden dann sofort die Schrägpfähle an die Spundwand angeschlossen, bevor hinter der Spundwand ein Sandniveau von 2,50 Meter über Normalnull aufgespült wird. Hochwasserdämme schützen die Hinter- ➊

15 ➍ Bild ➊ Bild ➋ Bild ➌ Bild ➍ Sommer 2004: Die Wasserbaustelle nimmt Gestalt an Im Einsatz: Hopperbagger (vorn), Bagger und Schute (hinten) Rainbow -Verfahren: Hopperbagger beim Aufspülen Vor Weddewarden: Sandlandschaft im Deichvorland spülabschnitte bei erhöhten Tiden gegen das Einlaufen von Weserwasser. Das Einbringen der Gründungspfähle der Pierplatte und die Betonarbeiten werden über die Zahl der eingesetzten Geräte und Arbeitskräfte an den Takt der Hubinseln angepasst. Die Oberflächen erhalten eine bituminöse Tragschicht. Das auf der Fläche anfallende Niederschlagswasser wird in Schlitzrinnen gesammelt und über Einlaufschächte abgeführt. Über Regenwasserkanäle gelangt es in einen zentralen Sammelschacht, von dort weiter zur Stromkaje und über ein Auslaufbauwerk in die Weser. Innerhalb des Systems sind Schieber vorgesehen, die eine begrenzte Wassermenge zurückhalten können. Der Bemessungswasserstand für Hochwasserschutzanlagen im Bereich des Container- Terminals beträgt 6,30 Meter über Normalnull. Zur Weser hin bildet die Kaje den Landesschutzdeich. Weil die Wellenkammer die Hafenanlage optimal gegen Wellenschlag schützt, ist die Kajenhöhe 7,50 Meter über Normalnull ausreichend bemessen. Die Deichkrone des neuen Abschlussdeichs im Norden von CT 4 wird auf 8,50 Meter über Normalnull gebracht. Dieser Wert entspricht der Bestickhöhe in Weddewarden und im nördlich gelegenen Land Wursten. Der Deich besteht aus Sand und einer zwei Meter starken Deckschicht aus Klei. Impressum Herausgeber: bremenports GmbH & Co. KG Elbinger Platz Bremerhaven Redaktion: Rüdiger Staats Fotos: Wolfhard Scheer Archiv bremenports Gestaltung: Schendel Design Agentur, Bremerhaven Produktion: Schendel Media Service GmbH, Bremerhaven 1. Auflage (2005) ➋ bremenports ➌

16 bremenports Kurs Zukunft: Wir bauen den Hafen von Morgen ➊ ➋ Bild ➊ Ein Terminal entsteht: Blick auf die Baustelle CT 4 Bild ➋ An der Wesermündung im Einsatz: Bagger Geopotes 15