Neues Schiffshebewerk Niederfinow

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2 BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe Hamburg Ilmenau ( B A W ) Auftraggeber: Wasserstraßen-Neubauamt Berlin Auftrag vom: , Az.: Nifi 0/1 Auftrags-Nr.: (B) Aufgestellt von: Abteilung: Wasserbau im Küstenbereich Referat: Geotechnik Nord Unterzeichner: Bearbeiter: Dipl.-Ing. Dipl.-Ing. Dipl.-Geol. F. Eißfeldt D. Alberts A. Heeling Hamburg, 11. Mai 2001 Das Gutachten darf nur ungekürzt vervielfältigt werden. Die Vervielfältigung und eine Veröffentlichung bedürfen der schriftlichen Genehmigung der BAW. Bundesanstalt für Wasserbau Wedeler Landstr Hamburg (0 40)

3 BAW-Nr (B) Zusammenfassung Das WASSERSTRAßEN-NEUBAUAMT (WNA) BERLIN plant ein neues Schiffshebewerk (SHW) an der Havel-Oder-Wasserstraße (HOW) bei Niederfinow. Der Standort liegt zwischen dem seit 1934 in Betrieb befindlichen Alten SHW und der vor ca. 80 Jahren gebauten, inzwischen stillgelegten Schleusentreppe. Die BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU (BAW) wurde beauftragt, ein Baugrundgutachten für die weiteren Entwurfsplanungen und für die Bauausführung des neuen Schiffshebewerks zu erstellen. Grundlage hierfür waren 371 Bohrungen, 150 Drucksondierungen, acht Sondierungen mit der Schweren Rammsonde sowie zwei Schürfe. Die Baugrundaufschlüsse stammen aus der Bauzeit der Schleusentreppe und des vorhandenen SHWs, aus Gutachten zu hydrogeologischen Untersuchungen sowie aus früheren Untersuchungen der BAW zur Standortwahl. Darüber hinaus wurden für das vorliegende Gutachten gezielt weitere Bohrungen und Sondierungen durchgeführt. Nach den Aufschlüssen besteht der Baugrund im Gründungsbereich des Neuen SHWs aus Schichten des Tertiärs und des Quartärs. Diese Schichten werden aus geologischer und geotechnischer Sicht beschrieben. Die Tertiären Sande, die Geschiebemergel und der Untere Beckenschluff sind aufgrund ihrer geologischen Vorbelastung besonders tragfähig. Diese Böden werden von jüngeren und häufig oberflächennah anstehenden Schmelzwassersedimenten, von Beckensand und örtlich von Holozänem Sand überlagert. Höhenlage und Mächtigkeit der für das Hebewerk und dessen Nebenbauwerke relevanten Schichten werden auf der Grundlage eines 3-D-Baugrundmodells beschrieben, in Profilschnitten für alle Bauwerksabschnitte der Vorhäfen und des Hebewerks dargestellt und teilweise durch Abgedeckte Karten erläutert. Die erbohrten Bodenarten werden für erdstatische Untersuchungen zur Standsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Bemessung sowie zur Planung der Erdarbeiten und Festlegung von Bauverfahren oder varianten bewertet. Hierzu wurden neben den o.g. Felduntersuchungen zahlreiche Laborversuche zur Klassifizierung, zur Scherfestigkeit und zum Setzungsverhalten durchgeführt. Allen Bodenschichten werden Bodenkennwerte zugewiesen. Abschließend werden Hinweise zum Ansatz von Grundwasserständen für erdstatische Untersuchungen gegeben. Außerdem werden Angaben zur Vorbemessung von Verankerungen und Pfählen gemacht.

4 BAW-Nr (B) - I - Inhalt Anhänge... IV Abbildungen... IV Tabellen... V Literatur... VI Normen und Merkblätter... VI 1 Veranlassung und Aufgabenstellung Unterlagen Bauwerke Methodik Baugrundaufschlüsse Bohrungen Bohrungen als Grundwassermessstellen Drucksondierungen Drucksondierungen mit Porenwasserdruckmessung Sondierungen mit der Schweren Rammsonde Schürfe Bodenmechanische Versuche Kornverteilung Steifemodul Scherfestigkeit Weitere Versuche Benennung bindiger Bodenarten Beurteilung der Konsistenz Bewertung der Drucksondierergebnisse Bodenkennwerte für erdstatische Berechnungen Erstellung eines 3D-Baugrundmodells Baugrund Geologie Tertiär [65,0-2,5] Oligozän [38,0-24,6] Miozän [24,6-5,1]... 18

5 BAW-Nr (B) - II Quartär [2,5-0] Pleistozän [2,5-0,01] Holozän [0,01-0] Morphologische Einheiten des Untersuchungsgebietes Geotechnische Bewertung der angetroffenen Böden Septarienton Tertiärer Sand Braunkohle Braunkohlenschluff Elsterzeitlicher Geschiebemergel Weichsel- und Saalezeitlicher Geschiebemergel Beckenschluff Unterer Beckenschluff Oberer Beckenschluff Beckensand Schmelzwassersand und -kies Torf und Mudde Holozäner Schluff Holozäner Sand Auffüllungen Schlick Geotechnische Bewertung des Baugrundes Anschluss des Oberen Vorhafens Böschungs- und Sohlensicherungen im Oberen Vorhafen Erdarbeiten im Oberen Vorhafen Uferwände im Oberen Vorhafen Dichtungswand im Oberen Vorhafen Nördliche Dammböschung im Oberen Vorhafen Kanalbrückenwiderlager und -pfeiler Östliche Dammböschung im Oberen Vorhafen Südliche Dammböschung im Oberen Vorhafen Hebewerksgründung und -baugrube Erd- und Nassbaggerarbeiten im Hebewerksbereich und im Unteren Vorhafen Böschungs- und Sohlensicherungen im Unteren Vorhafen Uferwände im Unteren Vorhafen Dalben im Unteren Vorhafen Straßenbau L Altes Schiffshebewerk Niederfinow... 59

6 BAW-Nr (B) - III Grundwasser Systematik der Grundwasserleiter und stauer Grundwasserstände Oberer Grundwasserleiter in der Hochebene (GWL 3) Unterer Grundwasserleiter in der Hochebene (GWL 4 bis GWL 5) Ansatz des Grundwassers für statische Berechnungen Grundwasseranalysen Weitere Hinweise zur Planung und Bauausführung Dimensionierung von Ankerpfählen Dimensionierung von Pfahlgründungen Gerammte Gründungspfähle Bohrpfähle Bodenkennwerte für Böschungs- und Sohlensicherungen Hinweise zur Durchführung von Erdarbeiten Bodenklassifizierung für Erd- und Baggerarbeiten Verdichtung nichtbindiger Schüttungen Korrosion an Spundwänden und Dalben Schlussbemerkung... 68

7 BAW-Nr (B) Seite IV Anhänge Anhang A: Anhang B: Anhang C: Anhang D: Anhang E: Bohratlas Körnungslinien Bodenkennwertstabellen Profilschnitte Abgedeckte Karten Abbildungen Bild 1: Ungefähre Lage des Neuen SHWs... 5 Bild 2: Im Untersuchungsgebiet abgeteufte Bohr- und Drucksondiermeter... 6 Bild 3: Verteilung von Land und Wasser im Oligozän Bild 4: Verteilung von Land und Wasser im Miozän Bild 5: Vorstoß des Inlandeises und Meeresspiegelanstieg für den Bereich Nord- und Mitteleuropa...19 Bild 6: Morphologische Einheiten im Untersuchungsgebiet Bild 7: Vereinfachte Schichtenfolge in Hochebene, Hang, Oderbruch und in der Holozänen Rinne Bild 8: Tertiärer Sand und Kies, Kornverteilung Bild 9: Marmorierte Struktur im Braunkohlenschluff und -sand Bild 10: Braunkohlenschluff, Kornverteilung Bild 11: Braunkohlenschluff, Plastizitätsdiagramm Bild 12: Braunkohlenschluff, Anfangsscherfestigkeit c u Bild 13: Elsterzeitlicher Geschiebemergel, Kornverteilung Bild 14: Elsterzeitlicher Geschiebemergel, Plastizitätsdiagramm Bild 15: Elsterzeitlicher Geschiebemergel, Anfangsscherfestigkeit c u Bild 16: Weichsel- und Saalezeitlicher Geschiebemergel, Kornverteilung Bild 17: Weichsel- und Saalezeitlicher Geschiebemergel, Plastizitätsdiagramm Bild 18: Weichsel- und Saalezeitlicher Geschiebemergel, Anfangsscherfestigkeit c u Bild 19: Weichsel- und Saalezeitlicher Geschiebemergel, Steifemodul E s Bild 20: Weichsel- und Saalezeitlicher Geschiebemergel, Endscherfestigkeit Bild 21: Unterer Beckenschluff, Kornverteilung Bild 22: Unterer Beckenschluff, Plastizitätsdiagramm Bild 23: Unterer Beckenschluff, Anfangsscherfestigkeit c u Bild 24: Unterer Beckenschluff, Steifemodul E s Bild 25: Unterer Beckenschluff, Endscherfestigkeit Bild 26: Oberer Beckenschluff, Kornverteilung... 38

8 BAW-Nr (B) Seite V Bild 27: Oberer Beckenschluff, Plastizitätsdiagramm Bild 28: Oberer Beckenschluff, Anfangsscherfestigkeit c u Bild 29: Oberer Beckenschluff, Steifemodul E s Bild 30: Oberer Beckenschluff, Endscherfestigkeit Bild 31: Beckensand, Kornverteilung Bild 32: Schmelzwassersand und kies, Kornverteilung Bild 33: Holozäner Schluff, Kornverteilung Bild 34: Holozäner Sand, Kornverteilung Bild 35: Lage der früheren Böschungsrutschung an der Schleuse III Bild 36: Böschungsrutschung an der Schleuse III Tabellen Tabelle 1: Ermittlung und Benennung der Konsistenz Tabelle 2: Bewertung der Sondierergebnisse für nichtbindige Böden Tabelle 3: Septarienton, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 4: Tertiärer Sand und Kies, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 5: Braunkohle, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 6: Bohrungen mit Braunkohle im Widerlager- und Trogwannenbereich Tabelle 7: Braunkohlenschluff, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 8: Elsterzeitlicher Geschiebemergel, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 9: Weichsel- und Saalezeitlicher Geschiebemergel, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 10: Unterer Beckenschluff, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 11: Oberer Beckenschluff, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 12: Beckensand, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 13: Schmelzwassersand und kies, Oberer Beckensand, Holozäner Sand, vorhandene sandige Auffüllung, Charakteristische Bodenkennwerte im Bereich der Hochebene Tabelle 14: Schmelzwassersand und kies, Oberer Beckensand, Holozäner Sand, vorhandene sandige Auffüllung, Charakteristische Bodenkennwerte im Bereich von Hang, Holozäner Rinne und Oderbruch Tabelle 15: Torf und Mudde, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 16: Holozäner Schluff, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 17: Holozäner Sand, Charakteristische Bodenkennwerte Tabelle 18: Nichtbindige Auffüllungen, Bodenklassen im Bereich des Hanges Tabelle 19: Auffüllungen, Bodenklassen im Bereich des Oderbruchs Tabelle 20: Schlick, Bodenklassen im Unteren Vorhafen Tabelle 21: Systematik der Grundwasserleiter und -stauer Tabelle 22: Ansatz der natürlichen Grundwasserstände für erdstatische Berechnungen... 62

9 BAW-Nr (B) Seite VI Tabelle 23: Grenz- bzw. Bruchwerte von Mantelreibung und Spitzenwiderstand von Ankern, Ankerpfählen und Bohrpfählen Tabelle 24: Bodenkennwerte für Wasserbausteine gem. TLW Tabelle 25: Bodenkennwerte (Mindestwerte) für Auffüllungen Literatur BRINKMANN, R. (1977): FRAEDRICH, W. (1996): KÉZDI (1969): MURAWSKI, H. (1992) SCHINKEL, E. (1991) Abriß der Geologie. 10.Aufl., Ferdinand Enke Verl., Stuttgart Spuren der Eiszeit: Landschaftsformen in Europa. Springer-Verl., Berlin, Heidelberg, New York Handbuch der Bodenmechanik, Bd. 1, VEB Verl. f. Bauwesen, Akadémiai Kiadó, Budapest Geologisches Wörterbuch. 9. Aufl., Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart Schiffshebewerke in Deutschland. Westfälisches Industriemuseum. Dortmund, 1991 (Kleine Reihe 6) Normen und Merkblätter DIN 1054 (11 / 1976) DIN 4014 (03 / 1990) DIN 4021 (10 / 1990) DIN 4022 Teil 1 (09 / 1987) DIN 4023 (03 / 1984) DIN 4026 (08 / 1975) DIN 4030 (06 / 1991) DIN 4084 (06 / 1981) DIN 4094 (12 / 1990) DIN 4125 (11 / 1990) DIN 4128 (04 / 1983) Baugrund. Zulässige Belastung des Baugrunds. Bohrpfähle. Herstellung, Bemessung und Tragverhalten. Baugrund. Aufschluss durch Schürfe und Bohrungen sowie Entnahme von Proben. Baugrund und Grundwasser. Benennen und Beschreiben von Boden und Fels. Schichtenverzeichnis für Bohrungen ohne durchgehende Gewinnung von gekernten Proben im Boden und im Fels. Baugrund und Wasserbohrungen. Zeichnerische Darstellung der Ergebnisse. Rammpfähle. Herstellung, Bemessung und zulässige Belastung. Beurteilung betonangreifender Wässer, Böden und Gase. Baugrund. Gelände- und Böschungsbruchberechnung. Baugrund. Erkundung durch Sondierungen. Verpreßanker. Kurzzeitanker und Daueranker. Bemessung, Ausführung und Prüfung. Verpreßpfähle (Ortbeton und Verbundpfähle) mit kleinem Durchmesser. Herstellung, Bemessung und zulässige Belastung.

10 BAW-Nr (B) Seite VII DIN Teil 1 (04 / 1998) DIN Teil 1 (07 / 1997) DIN (11 / 1996) DIN (07 / 1997) DIN (11 / 1990) DIN (11 / 1996) DIN Teil 2 (12 / 1990) DIN (10 / 1988) DIN (12 / 2000) DIN (12 / 2000) Baugrund. Untersuchung von Bodenproben. Wassergehalt. Bestimmung durch Ofentrocknung. Baugrund. Untersuchung von Bodenproben. Zustandsgrenzen (Konsistenzgrenzen). Bestimmung der Fließ- und Ausrollgrenze. Baugrund. Untersuchung von Bodenproben. Bestimmung der Korngrößenverteilung. Baugrund, Versuche und Versuchsgeräte. Bestimmung der Korndichte. Kapillarpyknometer Weithalspyknometer. Baugrund, Versuche und Versuchsgeräte. Bestimmung des Glühverlusts. Baugrund, Versuche und Versuchsgeräte. Kalkgehaltsbestimmung. Baugrund. Untersuchung von Bodenproben. Bestimmung der Scherfestigkeit. Triaxialversuch. Erd- und Grundbau. Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke. Verdingungsordnung für Bauleistungen (VOB). Teil C. Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV). Erdarbeiten. Verdingungsordnung für Bauleistungen (VOB). Teil C. Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV). Naßbaggerarbeiten. DIN Teil 1 (09 / 1985) Korrosion der Metalle. Korrosionswahrscheinlichkeit metallischer Werkstoffe bei äußerer Korrosionsbelastung. Allgemeines. EAU (1990) EAU (1996) MAR (1993) MBB (1999) MSD (1998) TLW (1997) ZTV-W 205 (1992) Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen. Häfen und Wasserstraßen. EAU Aufl., Ernst & Sohn, Berlin Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen. Häfen und Wasserstraßen. EAU Aufl., Ernst & Sohn, Berlin Merkblatt: Anwendung von Regelbauweisen für Böschungs- und Sohlsicherungen an Wasserstraßen. BAW, Karlsruhe Merkblatt: Bemessung von Böschungs- und Sohlsicherungen an Wasserstraßen (Entwurf). BAW, Karlsruhe Merkblatt: Standsicherheit von Dämmen an Bundeswasserstraßen. BAW, Karlsruhe Technische Lieferbedingungen für Wasserbausteine. Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen Wasserbau (ZTV-W) für Erdarbeiten (Leistungsbereich 205).

11 BAW-Nr (B) Seite 1 1 Veranlassung und Aufgabenstellung Das WASSERSTRAßEN-NEUBAUAMT (WNA) BERLIN plant ein neues Schiffshebewerk (SHW) an der Havel-Oder-Wasserstraße (HOW) bei Niederfinow. Der Standort soll zwischen der inzwischen stillgelegten Schleusentreppe und dem alten Schiffshebewerk liegen. Das Referat GEOTECHNIK NORD (K1) der BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU, DIENSTSTELLE HAMBURG, ABTEILUNG WASSERBAU IM KÜSTENBEREICH (BAW-AK) wurde vom WNA BER- LIN beauftragt, ein Baugrundgutachten als Grundlage für die weiteren Planungen sowie für die Ausschreibung und Bauausführung des Hebewerks zu erstellen. Die vorliegende Untersuchung stützt sich u.a. auf die bisherigen Gutachten der BAW zur Festlegung einer geeigneten Trasse, /E1/ und /E2/, sowie zur Machbarkeit des Hebewerks am vorgesehen Standort /E3/. Das Gutachten liefert Angaben über Baugrundaufbau und Bodenkennwerte, auf deren Grundlage die Last- und Berechnungsannahmen aus geotechnischer Sicht für die Bemessung der Bauwerke sowie für deren Standsicherheits- und Gebrauchsfähigkeitsuntersuchungen zu treffen sind. Fragen zur Gründung, zu Gründungsalternativen und zur Ausführung der einzelnen Bauwerke (Trogwanne, Brückenpfeiler und widerlager, Spundwände, Böschungen usw.) werden in einem späteren Gründungsgutachten behandelt. 2 Unterlagen Für die Bearbeitung standen folgende Unterlagen zur Verfügung: Unterlagen zum Neuen SHW /N1/ Neues Schleusenbauwerk Niederfinow, Entwurf-HU, WNA BERLIN, Planungsstand März 2000, diverse Lagepläne, Längs- und Querschnitte Unterlagen zum Alten SHW /A1/ Schiffshebewerk Niederfinow, Lageplan mit eingetragenen Höhenlinien, Maßstab 1:2500, NEUBAUAMT (NBA) EBERSWALDE, Zeichnung Nr. 532 /A2/ Bestandszeichnung Schiffshebewerk Niederfinow, Oberhafen, km 76.2 bis km , Längsschnitt, Blatt 112, /A3/ Bestandszeichnung Schiffshebewerk Niederfinow, Oberhafen, km 76.2 bis km , Querschnitte, Blatt 113, /A4/ Bestandszeichnung Schiffshebewerk Niederfinow, Landwiderlager der Kanalbrücke, km , Aufsicht, Ansicht, Schnitte, Blatt 124,

12 BAW-Nr (B) Seite 2 /A5/ Bestandszeichnung Schiffshebewerk Niederfinow, Westpfeiler der Kanalbrücke, km , Aufsicht, Ansicht, waagerechte Längs- und Querschnitte, Blatt 126, /A6/ Bestandszeichnung Schiffshebewerk Niederfinow, Kanalbrücken-Ostpfeiler, km , Ansichten, Schnitte, Einzelheiten, Blatt 129, /A7/ Bestandszeichnung Schiffshebewerk Niederfinow, Grundbau, km 77.91, Längsschnitte, Blatt 134, /A8/ Bestandszeichnung Schiffshebewerk Niederfinow, Grundbau Teil 1 und 2, km , Schnitt, Ansichten, Aufsicht, Blatt 135, Unterlagen zur Schleusentreppe /S1/ Geologischer Längsschnitt des Schleusenabstiegs Niederfinow, km bis 78.28, Bestandszeichnung, WASSERBAUAMT (WBA) EBERSWALDE, , Blatt 44 a Ι /S2/ Schleusentreppe Niederfinow, Schleuse I, Längsschnitt durch die südlichen Sparbecken, Schnitt a - b, Oder-Havel-Kanal (OHK), km 76.99, /S3a/ Schleusentreppe Niederfinow, Schleuse I, Längsschnitt c - d, OHK, km 76.99, /S3b/ Schleusentreppe Niederfinow, Schleuse I, Längsschnitt a - b, OHK, km 76.99, /S4/ Hauptinstandsetzung Schleuse I Niederfinow, Querschnitt i - k, , Zeichnung Nr /S5/ Schleusentreppe Niederfinow, Schleuse II, Längsschnitt c - d, OHK, km 77.34, /S6/ Schleusentreppe Niederfinow, Schleuse II, Querschnitt g - h, OHK, km 77.34, /S7/ /S8/ /S9/ Schleuse III, Längs- und Querschnitte der Sparbecken und des Oberhauptes, Maßstab 1:200 und 1:500 Schleusenabstieg Niederfinow, Schleuse IV, Längsschnitt durch Sparbecken und Schleuse, Zeichnung Nr , Bodenarten bei Schleuse IV, WBA EBERSWALDE, , Blatt-Nr. 44u /S10/ Bodenarten bei Schleuse IV, WBA EBERSWALDE, vermutl /S11/ Schleusenabstieg Niederfinow, Schleuse IV, Bohrergebnisse, Zeichnung , /S12/ Schreiben des WNAs BERLIN mit diversen Fotos von der Böschungsrutschung bei Schleuse III und von den Bauarbeiten an der Baugrube des Widerlagers, ohne Datum Unterlagen Dritter zum Baugrund und zur Geologie /BG1/ Lageplan des Geländes für den Abstieg bei Niederfinow mit den Bohrlöchern, Zeichnung Nr. 33, Blatt 1, November 1923 /BG2/ Schiffshebewerk Niederfinow, Längsschnitt in der Hebewerksachse, Zeichnung Nr. 569, Anlage zum Bericht vom /BG3a/ Schiffshebewerk Niederfinow, Längsschnitt 25 m nördlich der Hebewerksachse, Zeichnung Nr. 570, Anlage zum Bericht vom

13 BAW-Nr (B) Seite 3 /BG3b/ Schiffshebewerk Niederfinow, Baugrund Längsschnitt, 25 m nördlich der Hebewerksachse, Zeichnung Nr. 432, Anlage zum Bericht Nr vom /BG3c/ Längsschnitt in der Achse des Hebewerks, Blatt 2a, Schichtenplan vom /BG4/ Abschrift des Geologischen Gutachtens für das geplante Schiffshebewerk am Hohenzollern-Kanal bei Niederfinow, /BG5/ Auszug aus dem I. Geologischen Gutachten für das Hebewerk Niederfinow, /BG6/ /BG7/ /BG8/ /BG9/ Der Baugrund für das Hebewerk in Niederfinow, Eberswalde, Erläuterungsbericht, , mit Anlagen Abschrift: II. Geologisches Gutachten für das geplante Schiffshebewerk am Ostende des Hohenzollern-Kanals bei Niederfinow, Stellungnahme zum II. Geologischen Gutachten für das Hebewerk in Niederfinow, Drittes Geologisches Gutachten für das geplante Schiffshebewerk am Ostende des Hohenzollern-Kanals bei Niederfinow, P.G.KRAUSE, /BG10/ Stellungnahme zum 3. Geologischen Gutachten für das Hebewerk in Niederfinow, /BG11/ Baugrundverhältnisse für den zweiten Abstieg des Hohenzollern-Kanals bei Niederfinow, Anlage 2, Bohrlisten, Eberswalde, Februar 1924 (Schreibmaschinenausfertigung) /BG12/ /BG13/ NBA EBERSWALDE, Schiffshebewerk Niederfinow, Bohrliste in gedruckter Ausfertigung, ohne Datum Hydrogeologisches Gutachten, Neuer Abstieg Niederfinow, GESELLSCHAFT FÜR UMWELT- UND WIRTSCHAFTSGEOLOGIE MBH (UWG), Berlin, /BG14/ Hydrogeologisches Kartenwerk der Bundeswasserstraßen, Raum Niederfinow; hrsg. von der BUNDESANSTALT FÜR GEWÄSSERKUNDE (BfG), der UWG und der HYDROGEOLOGIE NORD-GMBH (HGN), /BG15/ Baugrundgutachten der Untersuchungsstufe 2 für die Slipanlage und Halle am Reparaturstützpunkt Eisbrecher Niederfinow, Auftrags-Nr. 1/90/2127, BAUGRUND BERLIN, INGENIEURGESELLSCHAFT MBH, /BG16/ /BG17/ Baugrundgutachten Reparaturstützpunkt Eisbrecher Niederfinow, VEB SPEZIALBAUKOM- BINAT WASSERBAU, BAUGRUND BERLIN, Az. 1/83/2042, Dokumentation hydrogeologische Bohrungen, 3. Abstieg Niederfinow, HYDROGEOLOGIE BERLIN-BRANDENBURG GMBH, Vertrag Nr. 362/92/2/2, /BG18/ Bericht zur hydrogeologischen Betreuung, Bau von Grundwassermessstellen im Rahmen der zweiten Voruntersuchung - Neuer Abstieg Niederfinow - ANGEWANDTE GEOLOGIE & UMWELT-ANALYTIK GMBH (AGUA), /BG19/ Ausbauzeichnungen, Brunnenausbaubeschreibungen und Schichtenverzeichnisse der Bohrungen BK 01 bis BK 21, PETER NEUMANN, BOHRTECHNIK GMBH, Berlin; Az. -24/93-N-, /BG20/ Ausbauzeichnungen und Schichtenverzeichnisse der Bohrungen BK 22 bis BK 37, CELLER BRUNNENBAU, Celle, Auftrags-Nr ,

14 BAW-Nr (B) Seite 4 /BG21/ Schichtenverzeichnisse der Bohrungen BK 87 bis BK 92. BOHRGESELLSCHAFT ROßLA MBH, Roßla/Harz, Projekt-Nr /BG22/ Schichtenverzeichnisse und Ausbauskizzen der Bohrungen BK 38 bis BK 57 mit Diagrammen der Spitzendrucksondierungen CPT96_38 bis CPT96_57, BOHRGESELL- SCHAFT ROßLA MBH, Roßla/Harz, Projekt-Nr , August bis Dezember 1996 /BG23/ /BG24/ /BG25/ /BG26/ Schichtenverzeichnisse und Ausbauskizzen der Bohrungen B99_01 bis B99_48 sowie der Schürfe Sch01_99 und Sch02_99, FINOWFURTER BOHR- UND BAUGRUNDGESELL- SCHAFT mbh (FBB), Finowfurt, August 1999 bis Februar 2000 Schichtenverzeichnisse der Wasserbohrungen WB00_01 bis WB00_07 und der Landbohrung B99_49, IVERS BOHRTECHNIK GMBH, Grimmen, November bis Dezember 2000 Diagramme der Spitzendrucksondierungen CPT99_01 bis CPT99_05, FUGRO CONSULT GMBH, Berlin, September bis November 1999 Diagramme der Sondierungen mit der Schweren Rammsonde DPH00_01 bis DPH00_08, IVERS BOHRTECHNIK GMBH, Grimmen, November 2000 /BG27/ Korrosionswahrscheinlichkeit von Wässern nach DIN und Betonaggressivität nach DIN 4030, Grundwasseranalysen der UMWELT-FORSCHUNGS- UND DIENST- LEISTUNGSGESELLSCHAFT mbh, Eberswalde-Finow vom , und Eigene Unterlagen /E1/ /E2/ /E3/ /E4/ /E5/ Gutachten über den Baugrund und die Gründung für den Dritten Abstieg Niederfinow, BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU, AUßENSTELLE BERLIN (BAW-AB), Auftrags-Nr , Berlin, Januar 1994 Zweites Gutachten über den Baugrund und die Gründung für den Dritten Abstieg Niederfinow, BAW-AB, Auftragsnr , Berlin, Januar 1995, Baugrundgutachten Stufe 1 und Machbarkeitsstudie (3. Gutachten), BAW-AK, Auftragsnr , Hamburg, Schreiben der BAW-AK vom , Az. K1-511/98-Al-Al Hydrogeologisches Gutachten: - Grundwasserverhältnisse, BAW, Auftragsnr , Karlsruhe, Vom Bohrunternehmer, der Firma FBB, erhielten wir von September 1999 bis Februar 2000 neben /BG23/ und /BG25/ folgende Bodenproben: 1145 Bodenproben der Güteklassen 3 bis 4 (Bohrproben gemäß DIN 4021) 318 Bodenproben der Güteklassen 1 bis 2 (Sonderproben gemäß DIN 4021) 389 Bohrkerne der Güteklassen 2 bis 4 (durchgehend gekernte Proben gemäß DIN 4021) Vom Bohrunternehmer, der Firma IVERS, erhielten wir im Dezember 2000 neben /BG24/ und /BG26/ folgende Bodenproben:

15 BAW-Nr (B) Seite 5 25 Bodenproben der Güteklassen 3 bis 4 (Bohrproben gemäß DIN 4021) 21 Bodenproben der Güteklassen 1 bis 2 (Sonderproben gemäß DIN 4021) 67 Bohrkerne der Güteklassen 2 bis 4 (durchgehend gekernte Proben gemäß DIN 4021) Von der BAW-AK wurden 1994 die Drucksondierungen CPT94_21 bis CPT94_37 durchgeführt. Auf Grundlage der vorgenannten Unterlagen und Baugrundaufschlüsse, der durchgeführten Felduntersuchungen sowie eigener Laborversuche werden die folgenden Angaben gemacht. 3 Bauwerke Eine Übersicht zur Lage des 1934 fertiggestellten Hebewerks in Niederfinow sowie der nördlich davon liegenden und bereits 1914 fertiggestellten, inzwischen stillgelegten Schleusentreppe zeigt Bild 1. Altes Schiffshebewerk Schleusentreppe Neues Schiffshebewerk Bild 1: Ungefähre Lage des Neuen SHWs (Foto nach SCHINKEL, 1991)

16 BAW-Nr (B) Seite 6 Das Neue SHW wird zwischen diesen beiden Anlagen errichtet; Bild 1 stellt den Standortbereich dar. Es soll einen Trog von 115 m nutzbarer Länge, 12,5 m nutzbarer Breite und 4 m Tiefe erhalten und ist als Gegengewicht-Hebewerk konzipiert. Derzeitig ist vorgesehen, die Gegengewichte in vier Türmen für eine maximale Hubhöhe von 38 m anzuordnen. Die geplanten Abmessungen des Neuen SHWs und seiner Nebenbauwerke können den Profilschnitten des Anhanges D entnommen werden. 4 Methodik 4.1 Baugrundaufschlüsse Das Untersuchungsgebiet, d.h. das Gebiet, das in den Anhängen des Gutachtens zeichnerisch dargestellt wird, wurde auf den Koordinaten-Bereich R R und H H (GAUSS-KRÜGER-[GK-]Gitter im 3 -Medianstreifensystem 42/83, Erdellipsoid von KRASSOWSKI) eingegrenzt und mittels Bohrungen, Drucksondierungen, Sondierungen mit der Schweren Rammsonde und Schürfen erkundet (s.a. Bild 2). Zur Erstellung des 3D- Baugrundmodells (Abschn. 4.7) wurden zusätzlich auch solche Aufschlüsse verwendet, die bis zu 500 m außerhalb des Untersuchungsgebietes liegen. Aufschlüsse im eigentlichen Untersuchungsgebiet wurden in den Kenndaten-Tabellen (Anh. A.1.02) in der Spalte im Geb. mit einem + gekennzeichnet Bohrungen Meter Drucksondierungen Jahr Bild 2: Im Untersuchungsgebiet abgeteufte Bohr- und Drucksondiermeter

17 BAW-Nr (B) Seite 7 Alle Baugrundaufschlüsse sind im Bohraltlas (Anh. A) als Einzelprofile dargestellt. Die Bohr- und Sondieransatzpunkte und die Lage der Schürfe sind dem Lageplan im Bohratlas (Anh. A.1.01) zu entnehmen. Zusätzlich werden in den Kenndaten-Tabellen (Anh. A.1.02) zu jedem Baugrundaufschluss die innerhalb der WASSER- UND SCHIFFFAHRTSVERWALTUNG (WSV) - und auch in diesem Gutachten - verwendeten GK-Koordinaten nach KRASSOWSKI sowie als zusätzliche Information die von der BUNDESANSTALT FÜR GEWÄSSERKUNDE (BFG) verwendeten GK-Koordinaten nach BESSEL angegeben Bohrungen Zur Erkundung der Baugrundverhältnisse stehen aus der Bauzeit der Schleusentreppe und des Alten SHWs zahlreiche Bohrungen zur Verfügung. Von diesen Altbohrungen wurden diejenigen übernommen, die nicht durch Bauwerke vollständig überbaut wurden. Die Zuordnung der Bohrungen zu einzelnen Untersuchungskampagnen ist der Spalte Quelle der Kenndaten- Tabelle (Anh. A ) zu entnehmen; die dortigen Angaben verweisen auf Abschnitt 2. Einige Altbohrungen (BK 01 BK 37) wurden in mehreren Gutachten verwendet und dort z.t. unterschiedlich ausgewertet. In diesen Fällen wurden die Bohrungen in Kenntnis der Original-Schichtenverzeichnisse, zugehöriger Kornverteilungskurven und Laborversuchsergebnisse, den Ergebnissen benachbarter Aufschlüsse sowie unter Berücksichtigung der geologischen Situation neu interpretiert. Die Altbohrungen wurden in den Jahren 1999 und 2000 durch zusätzliche Aufschlüsse ergänzt: /BG23/ und /BG24/: 58 Landbohrungen (B99_01 B99_49) 1 mit Teufen zwischen 5,0 m und 55,3 m sowie /BG24/: 7 Wasserbohrungen (WB00_01 WB00_07) mit Teufen zwischen 10,6 m und 14,5 m Bei den Bohrungen im Bereich der Hochebene und des Hanges wurden über den gesamten Teufenbereich durchgehend Bohrkerne ( 100 mm) entnommen; bei den Wasserbohrungen WB00_05 WB00_07 wurde das Bohrmaterial aus breiiger Mudde bis breiigem Torf auf den 1 Örtlich wurden Bohrungen nachträglich eingefügt und dann mit einer Unternummerierung versehen (z.b. B99_14/1 bis B99_14/3); die Bohrungen B99_41 wurde nicht abgeteuft.

18 BAW-Nr (B) Seite 8 oberen 1 bis 2 Metern mittels BEEKER-Sampler gefördert. Zusätzlich wurden aus den bindigen und den organischen Schichten aller Bohrungen mit dem Entnahmestutzen alle 2 m bzw. nach jedem Schichtwechsel eine Sonderprobe der Güteklassen 1 bis 2 nach DIN 4021 genommen. Die Bohrarbeiten wurden in der Zeit von September 1999 bis Februar 2000 von der Firma FBB /BG23/ bzw. im Dezember 2000 von der Firma IVERS /BG24/ durchgeführt Bohrungen als Grundwassermessstellen Im Rahmen der verschiedenen Untersuchungskampagnen zum Bau des Neuen Schiffhebewerkes wurden zahlreiche Bohrungen als Grundwassermessstellen ausgebaut. Diese Bohrungen sind in der Spalte GW-Messstelle der Kenndaten-Tabelle für Bohrungen (Anh. A ) mit einem + markiert und im Lageplan der Bohr- und Sondieransatzpunkte (Anh. A.1.01) gesondert gekennzeichnet. Einzelheiten zum Ausbau (z.b. Lage der Filterstrecke) sind den Profildarstellungen der Bohrungen im Bohratlas (Anh. A.2) zu entnehmen. Dort ist ebenfalls der Zifferncode der Messstellen nach der internen Kodierung der WSV (z.b. GWM ) angegeben. Die Angaben zur Herstellung der Grundwassermessstellen wurden den Unterlagen /BG17/ bis /BG23/ entnommen. Bei den Grundwassermessstellen der Bohrkampagne HOW01/93 bis HOW30/93, /BG13/, fehlen die Angaben zum Durchmesser des Pegelrohres; dort wurden deshalb übliche Maße für die zeichnerische Darstellung im Anhang A.2.13 angenommen Drucksondierungen Im Rahmen früherer BAW-Gutachten wurden bereits zahlreiche Drucksondierungen (CPT für Cone Penetration Test) niedergebracht. Die Zuordnung zu den Untersuchungskampagnen ist der Spalte Quelle der Kenndaten-Tabelle für Drucksondierungen (Anh. A ) zu entnehmen; die dortigen Angaben verweisen auf Abschnitt 2. Für die Alt-Drucksondierungen CPT94_21 bis CPT94_37, die neben den Bohrungen BK 21 bis BK 37 von der BAW-AK abgeteuft wurden, lagen keine GK-Koordinaten vor. Im Lageplan der Bohr- und Sondieransatzpunkte (Anh. A.1.01) wurde nur die zugehörige Bohrung dargestellt und als Bohrung [als Grundwassermessstelle] mit Drucksondierung gekennzeichnet. Die in der Kenndaten-Tabelle (Anh. A ) angegebenen Koordinaten wurden aus

19 BAW-Nr (B) Seite 9 dem Lageplan des zugehörigen Gutachtens abgegriffen. Im Rahmen der aktuellen Gutachtenbearbeitung wurden zwischen September und November 1999 von der Firma FUGRO CONSULT 77 Drucksondierungen (CPT99_01 CPT99_75) 2 auf Tiefen zwischen 10,3 m und 41,7 m abgeteuft /BG25/. Im Bereich des Hanges wurden einige Drucksondierungen zum Erreichen der gewünschten Endteufe versetzt, übergebohrt und weiter abgeteuft (z.b. CPT99_52 bis CPT99_56/2). Auf der Hochebene wurde zusätzliche Drucksondierungen durchgeführt, die um 5 m bis 10 m tiefer abgeteuft wurden als ursprünglich geplant war. Diese Sondierungen wurden mit T bzw. nach Versetzen mit T1 gekennzeichnet (z.b. CPT99_18T und CPT99_18T1). Ein Teil der vorhandenen sowie der neuen Drucksondierungen wurde unmittelbar neben einer Bohrung niedergebracht. In diesem Fall wurde im Bohratlas das Sondierdiagramm neben der zugehörigen Bohrung aufgetragen (Anh. A.2). Andere Drucksondierungen wurden zur Verdichtung des Bohrrasters als Einzelaufschlüsse durchgeführt und dann zusammen mit einem aus dem Sondierdiagramm abgeleiteten Schichtenprofil im Anhang A.3 dargestellt. Die Anhangnummern sind der Kenndaten-Tabelle für CPTs (Anhang A , Spalte Anlage Profil) zu entnehmen Drucksondierungen mit Porenwasserdruckmessung Zusammen mit den in Abschnitt beschriebenen Drucksondierungen wurden zwischen September und November 1999 von der Firma FUGRO CONSULT sechs Drucksondierungen mit Porenwasserdruckmessung (CPT99_07W, CPT99_11W, CPT99_15W, CPT99_26W, CPT99_39W und CPT99_44W) auf Tiefen zwischen 12,8 m und 17,5 m abgeteuft /BG25/. Ziel dieser Sondierungen war es, genauere Angaben über die Grundwasserverhältnisse im Oberen Grundwasserleiter der Hochebene (GWL 3, s. Abschn ) zu erhalten. Zu diesem Zweck war die Sondierspitze mit einem Porenwasserdruck-Sensor ausgerüstet, mit dem der hydrostatische Wasserdruck anhand sog. Dissipationstests (= Sonde ohne Vorschub bei gleichzeitiger Messung der zeitlichen Porenwasserdruckveränderungen) ermittelt werden konnte. Die Ergebnisse dieser Untersuchung werden im Abschnitt erläutert. 2 Örtlich wurden Drucksondierungen nachträglich eingefügt und dann mit einer Unternummerierung (z.b. CPT99_56/1 und CPT99_56/2) versehen; die Drucksondierung CPT99_48 wurde nicht durchgeführt.

20 BAW-Nr (B) Seite Sondierungen mit der Schweren Rammsonde Von der Firma IVERS wurden im November 2000 acht Sondierungen mit der Schweren Rammsonde (DPH00_01 bis DPH00_08; DPH für dynamic probing heavy) jeweils auf 12 m abgeteuft /BG26/. Die Sondierungen mit der Schweren Rammsonde wurden unmittelbar neben vorhandenen Drucksondierungen niedergebracht; die Sondierdiagramme der Rammsondierungen sind deshalb gemeinsam mit den Drucksondierungen dargestellt. Die Anhangnummer ist der Kenndaten-Tabelle für DPHs (Anhang A , Spalte Anlage Profil) zu entnehmen. Diese Rammsondierungen werden zur Beurteilung von Erschütterungen bei Ramm- oder Rüttelarbeiten in der Nähe des vorhandenen Hebewerks benötigt. Eine Aus- und Bewertung erfolgt im Gründungsgutachten Schürfe Zur Erkundung der oberflächennahen Weichsedimente in der Zwischenhaltung Schleuse III/IV also im Bereich der zukünftigen Dammschüttung für die Verlegung der Landstraße L 29 wurden während der Bohrkampagne von August 1999 bis Februar 2000 von der Firma FBB zwei Schürfe (/BG23/: Sch01_99 und Sch02_99) hergestellt. Deren Lage ist Anhang A.1.01 zu entnehmen; die Ergebnisse werden im Abschnitt vorgestellt. 4.2 Bodenmechanische Versuche Zur Ermittlung von Bodenkennwerten wurden an zahlreichen Sonderproben (Bodenproben der Güteklasse 1 und 2 nach DIN 4021) bodenmechanische Versuche durchgeführt. Eine Zusammenstellung der Laborversuchsergebnisse, sortiert nach Bodenarten, enthält Anhang C. Die Ergebnisse einzelner Laborversuche können anhand der im Anhang A.2 links neben dem Bohrprofil angegebenen Labornummer und dem Labornummernverzeichnis im Anhang C nachvollzogen werden.

21 BAW-Nr (B) Seite Kornverteilung Zur Beschreibung der im Untersuchungsgebiet vorkommenden Bodenarten standen ca. 410 Kornanalysen nach DIN zur Verfügung, die aus eigenen Untersuchungen stammen bzw. den Unterlagen /BG13/, /BG17/, /BG18/, /E1/ und /E2/ entnommen wurden. Anhang B enthält sämtliche, nach Bohrungen sortierte Körnungslinien, die in diesem Gutachten verwendet wurden. Zusätzlich wurden die Körnungslinien für die einzelnen Bodenarten zu Körnungsbändern zusammengefasst und als Textabbildungen im Abschnitt 5.3 übernommen. Diese Körnungsbänder stellen somit die gesamte Bandbreite der Kornzusammensetzungen der jeweiligen Bodenart dar Steifemodul Der Steifemodul E s bindiger Böden wurde für die wichtigsten Bodenarten an insgesamt 44 repräsentativen Sonderproben aus Kompressions-Druckversuchen (KD-Versuche) bestimmt. Je nach Bodenart wird der Steifemodul entweder als Konstante oder in Abhängigkeit von der mittleren Gesamtspannung σ m angegeben. Der maßgebende Steifemodul E s ist dann für σ m = σ 0 + 0, 5 σ 1 (Gleichung 1) mit σ 0 als geostatischer Auflast und σ 1 als Zusatzspannung durch das Bauwerk. Der Steifemodul E s nichtbindiger Böden wurde aus den Ergebnissen der Drucksondierungen auf der Grundlage von Tabelle 2 (Abschn. 4.5) ermittelt Scherfestigkeit Für die Beckenschluffe und die Geschiebemergel wurden an 28 repräsentativen Proben Triaxiale Scherversuche (CU-Versuche nach DIN ) zur Bestimmung der Scherfestigkeit des dränierten Bodens (Endscherfestigkeit) durchgeführt. Die Ergebnisse wurden in Diagrammen mit der halben Hauptspannungsdifferenz als Ordinate und der halben effektiven Hauptspannungssumme als Abzisse (p-q-diagramm) zusammenfassend ausgewertet (z.b. Bild 20). In die Diagramme wurden alle Einzelversuche jeder Versuchsreihe aufgenommen. Die für die einzelnen Bodenarten maßgeblichen Scherfestigkeitsparameter ergeben sich nach DIN aus folgender Beziehung:

22 BAW-Nr (B) Seite 12 sin ϕ = tan β (Gleichung 2) c = b / cos ϕ (Gleichung 3) mit β als Neigungswinkel und b als Ordinatenabschnitt der Schergeraden des p-q-diagramms. Die Scherfestigkeit des undränierten Bodens ( Anfangsscherfestigkeit ) c u wurde mit dem Taschenpenetrometer an allen Sonderproben mit bindigem Bodenmaterial bestimmt. Die Ergebnisse sind neben den Bohrprofilen in den entsprechenden Entnahmetiefen für die Bohrungen der Bohrkampagnen von 1996 und 1999/2000 eingetragen (Anh. A.2.14 bis A.2.16). Die Anfangsscherfestigkeiten c u sind zudem in Form von Häufigkeitsverteilungen für die wichtigsten Bodenarten als Textabbildungen im Abschnitt 5.3 zusammengefasst Weitere Versuche Des weiteren wurden Fließ- und Ausrollgrenzen (DIN ), Kalkgehalte (DIN ), Glühverluste (DIN ) und Raumgewichte (DIN ) bestimmt. Die Wassergehalte (DIN ) wurden für alle Sonderproben mit bindigem Boden ermittelt. Sie sind neben den Bohrprofilen in den entsprechenden Entnahmetiefen für Bohrungen der Bohrkampagnen von 1996 und 1999/2000 eingetragen (Anh. A.2.14 bis A.2.16) 4.3 Benennung bindiger Bodenarten Abweichend von den Empfehlungen der DIN 4022 werden die Bodenarten gemäß ihrer Kornzusammensetzung oder nach ihrer geologischen Entstehung benannt und in den Bohrprofilen (Anh. A.2) dargestellt. Bei der geologischen Bezeichnung wird zusätzlich die kornanalytische Zusammensetzung angegeben. Die nach DIN 4022 für grobkörnige Bodenarten geltenden Regeln für das Benennen der Haupt- und Nebenanteile werden auch auf fein- und gemischtkörnige Bodenarten übertragen. Prägende plastische Eigenschaften bleiben bei dieser Benennung unberücksichtigt. Durch diese Vorgehensweise können aus den Bohrprofilen bei allen Bodenarten die Korngrößenanteile abgeschätzt werden. Die in die Benennung nicht eingehenden plastischen Eigenschaften wurden nach DIN 4022 bzw. DIN ermittelt, im Abschn. 5.3 bei der Baugrundbeschreibung angegeben und bei der Klassifizierung der Böden nach DIN , und berücksichtigt.

23 BAW-Nr (B) Seite Beurteilung der Konsistenz Die Konsistenzbeurteilung der bindigen Böden erfolgte zunächst in Anlehnung an KÉZDI (1969) und nach den manuellen Prüfmethoden der DIN 4022 Teil 1, Abs Auf die Bewertung der im Anhang C angegebenen Konsistenzzahlen nach DIN wird für alle leicht plastischen Böden (Beckenschluff und Geschiebemergel) verzichtet, weil dieser Versuch wegen der Ungenauigkeiten in der Wassergehaltsbestimmung an der Ausrollgrenze zu untreffenden Zahlenwerten führt. Die Anfangsscherfestigkeiten wurden zusätzlich mit dem Taschenpenetrometer an ungestörten Bodenproben bestimmt (s. Abschn ). Den Zusammenhang zwischen der Konsistenz und der mit dem Taschenpenetrometer ermittelten Anfangsscherfestigkeit zeigt die Tabelle 1. Manuelle Prüfmethoden Boden, der zwischen den Fingern hindurchquillt, wenn er in der Hand gedrückt wird mit dem Taschenpenetrometer ermittelte Anfangsscherfestigkeit c u [kn/m²] Benennung der Konsistenz < 6 breiig Boden, bei dem sich die Faust eindrücken lässt 6 20 sehr weich Boden, bei dem sich der Finger eindrücken lässt weich Verformung nur durch Daumendruck steif Eindruck nur über Daumennagel halbfest Boden, der durch den Daumennagel geritzt werden kann > 600 fest Tabelle 1: Ermittlung und Benennung der Konsistenz 4.5 Bewertung der Drucksondierergebnisse Zur Bestimmung der Festigkeit der im Untergrund anstehenden Sande wurden Drucksondierungen durchgeführt, deren Ergebnisse höhengerecht neben den Bohrprofilen in Anhang A.2 und A.3 aufgetragen sind. Der Sondierspitzenwiderstand q c ist ein Maß für die Festigkeit des Bodens. Mit Festigkeit wird hier summarisch die Eigenschaft eines nichtbindigen Bodens bezeichnet, die durch seine Lagerungsdichte, Korngröße und Kornrauhigkeit gekennzeichnet ist und sich in der Größe des Steifemoduls E s sowie des Reibungswinkels ϕ äußert. Dabei wird in Anlehnung an das Beiblatt 1 der DIN 4094 von dem in Tabelle 2 angegebenen Zu-

24 BAW-Nr (B) Seite 14 sammenhang zwischen dem Sondierergebnis, der Größe des charakteristischen Reibungswinkels ϕ, des Steifemoduls E s und der Benennung der Festigkeit ausgegangen. Spitzenwiderstand q c [MN/m²] der CPT bzw. Schlagzahl N 10 [-] der DPH Charakteristischer Reibungswinkel ϕ [ ] Steifemodul E s [MN/m²] Benennung der Festigkeit < 2 < 30 < 15 sehr gering gering , mittel , groß > 19 > 40 > 100 sehr groß Tabelle 2: Bewertung der Sondierergebnisse für nichtbindige Böden 4.6 Bodenkennwerte für erdstatische Berechnungen Für erdstatische Berechnungen, die im Rahmen der weiteren Planungsarbeit und späteren Bemessung erforderlich sind, werden im Abschnitt 5.3 Bodenkennwerte empfohlen. Diese ergeben sich bei nichtbindigen Bodenarten aus den Ergebnissen der Drucksondierungen (Anh. A.2 und A.3) und bei den bindigen Bodenarten aus den bodenmechanischen Laborversuchen (Anh. C) sowie aufgrund von Datenbankanalysen bzgl. vergleichbarer Böden. Für die Scherfestigkeit werden charakteristische Werte angegeben. Bei Berechnungen nach dem bisherigen Konzept der globalen Sicherheiten gem. EAU 1990 (z.b. Spundwandberechnungen) sind die charakteristischen Werte den dort genannten Grundwerten gleich zu setzen und müssen daher für die Berechnung mit den Sicherheitsbeiwerten nach EAU 1.13 (E 90) abgemindert werden. Berechnungen nach dem neuen Konzept der Teilsicherheiten erfolgen mit den in den entsprechenden Normen oder in der EAU 1996 angegebenen Teilsicherheitsbeiwerten. Der Nachweis globaler Sicherheiten (z.b. nach DIN 4084) wird mit den charakteristischen Werten geführt.

25 BAW-Nr (B) Seite Erstellung eines 3D-Baugrundmodells Alle in den Baugrundaufschlüssen angetroffenen Schichten wurden zunächst einheitlich nach DIN 4022 bzw. nach dem im Abschnitt 4.3 beschriebenen Vorgehen angesprochen. Die Schichtenfolge wurde z.t. vereinfacht. Bei Altbohrungen wurde die Interpretation der Schichten (z.b. Bezeichnung als Geschiebemergel) anhand benachbarter Aufschlüsse und unter Berücksichtigung von Laborergebnissen auf Plausibilität geprüft. Mit Ausnahme der beiden Schürfe wurden die Ergebnisse aller Baugrundaufschlüsse im Bohratlas (Anh. A) als Profile dargestellt. Darüber hinaus wurden die Schichten nach ihrem geologischen Alter ( stratigrafisch ) und ihrem Bildungsmilieu ( faziell ) zusammengefasst. Diese Einteilung ist der Profildarstellung Stratigrafie auf den einzelnen Anlagen je Aufschluss sowie den Schichtunterkanten-Tabellen (Anh. A.1.03) zu entnehmen. Die dort verwendeten Abkürzungen werden in dem dem Anhang A.1.03 vorangestellten Erläuterungstext sowie in der Stratigrafie-Legende (Anh. A ) zusammengestellt und im Abschnitt 5.1 erklärt. Für jede stratigrafisch-fazielle Schicht wurde mittels der Software GeoObject der Firma INSIGHT, Köln, ein Unterkanten-Raster berechnet und dann aus der Gesamtheit aller Raster ein 3D-Modell des Baugrundes für das Untersuchungsgebiet erstellt. Auf der Grundlage dieses 3D-Modells entstanden die Profilschnitte im Anhang D und die Abgedeckten Karten im Anhang E. Während die Kartendarstellungen des Anhanges E unmittelbar aus dem 3D-Baugrundmodell abgeleitet sind, wurden die Profilschnitte nachträglich von Hand überarbeitet: Die jeweils als eine stratigrafisch-fazielle Einheit modellierten pleistozänen Beckensedimente und tertiären Schichten wurden aufgrund ihrer unterschiedlichen geotechnischen Eigenschaften weiter unterteilt: die Beckensedimente in Beckensande und Beckenschluffe, die tertiären Schichten in Tertiäre Sande und Braunkohle bzw. Braunkohlenschluffe. Zusätzlich wurden im Geschiebemergel angetroffene Linsen aus Schmelzwassersand und kies in die Profilschnitte eingetragen. Für diese Nachbearbeitung wurden alle Bohrungen mit einem Abstand von bis zu 20 m zur Profillinie (s. Lageplan, Anh. D.1) berücksichtigt. Die Aussagekraft dieser Unterteilung variiert damit örtlich in Abhängigkeit von der Aufschlussdichte.

26 BAW-Nr (B) Seite 16 Durch die nachträgliche Unterteilung der überwiegend bindigen Schichten in nichtbindige und bindige Bereiche kann es punktuell zu Widersprüchen zwischen der in Anhang E.3 dargestellten Lage der Oberkante und Mächtigkeit des Hauptgrundwasserstauers GWS III (s. Abschn ) und der in den Profilen des Anhanges D wiedergegebenen Verteilung von bindigen und nichtbindigen Böden kommen. Während der Anhang E.3 einen Überblick darstellt, sollte zur Beantwortung konkreter Fragestellungen auf die jeweiligen Profilschnitte (Anh. D) und die Bohr- und Sondierprofile (Anh. A) zurückgegriffen werden. 5 Baugrund Die bei den Baugrunduntersuchungen erbohrten Schichten sind detailliert in den höhengerecht aufgetragenen Profilen im Bohratlas (Anh. A) dargestellt. Im folgenden werden die wesentlichen Eigenschaften der einzelnen Bodenarten unter Berücksichtigung der Spitzendrucksondierungen und der bodenmechanischen Laborversuche erläutert. Die Schichtgrenzen und Schichtmächtigkeiten sind auf der Grundlage des 3-D-Baugrundmodells (Abschn. 4.7) in den Profilschnitten im Anhang D dargestellt. Die Lage der Profilschnitte ist dem Lageplan D.1 zu entnehmen. 5.1 Geologie Im Rahmen mehrerer Untersuchungskampagnen zum Bau der Schleusentreppe sowie des Alten und des Neuen SHWs (s. Abschn. 4.1) wurde der Baugrund bis in Tiefen von maximal 120 m unter GOK untersucht und dabei Lockersedimente aus dem Quartär und dem Tertiär angetroffen. Die Zahlen in eckigen Klammern in den folgenden Kapitelüberschriften und im Text sind absolute Altersangaben in [Mio. Jahren vor heute] (nach MURAWSKI, 1992). Fett gedruckte Schichtbezeichnungen werden im Abschnitt 5.3 beschrieben. Die im Bohratlas (Anh. A) verwendeten Abkürzungen für die stratigrafisch-fazielle Zuordnung der Schichten (Abschn. 4.7) werden hier kursiv dargestellt.

27 BAW-Nr (B) Seite Tertiär [65,0-2,5] Aus dem mittleren Tertiär wurden Schichten des Oligozäns und des Miozäns erbohrt. Das jüngste Tertiär, das Pliozän [5,1-2,5], kommt nicht vor. Tertiäre Sedimente gibt es im Untersuchungsgebiet nicht nur als geschlossenes Schichtpaket unterhalb, sondern als Folge glazialer Tektonik auch als Schollen innerhalb der pleistozänen Sedimente. In diesem Gutachten werden die nichtbindigen tertiären Sedimente (Grün-, Glimmer- und Braunkohlensand sowie Mittel- und Grobsande) als Tertiärer Sand zusammengefasst. Untergeordnet tritt auch tertiärer Kies auf. Im Bohratlas (Anh. A) wird das Tertiär nicht weiter untergliedert und ist mit t bezeichnet Oligozän [38,0-24,6] Bild 3 zeigt die Verteilung von Land und Wasser in Mitteleuropa während des mittleren Oligozäns: das Gebiet um Niederfinow war marin. Bild 3: Verteilung von Land (hell) und Wasser (dunkel) im Oligozän Die älteste erbohrte Schicht ist ein meist kalkiger Ton bis Schluff, der im mittleren Oligozän vor etwa 30 Mio. Jahren abgelagert wurde. Dieses grüngraue Sediment wird nach seinem Gehalt an Septarien - das sind längliche Konkretionen, die in ihrem Inneren durch radiale Schrumpfungsrisse in Septen geteilt sind - als Septarienton bezeichnet.

28 BAW-Nr (B) Seite 18 Aus dem jüngsten Oligozän stammen mariner Glimmerfeinsand sowie schluffige, feine Grünsande, die ihre charakteristische Färbung dem Glaukonit verdanken - einem Mineral, das im tieferen Schelfbereich gebildet wird Miozän [24,6-5,1] Bild 4 stellt den Küstenverlauf im mittleren Miozän dar. Während Niederfinow im Oligozän noch marin war, weicht das Meer im Miozän zurück: das Untersuchungsgebiet wird festländisch. Bild 4: Verteilung von Land (hell) und Wasser (dunkel) im Miozän Festländisch abgelagert wurden die Schichten der Märkischen Braunkohlenformation : Braunkohle entsteht aus Holz und Torf als Folge bio- und geochemischer Prozesse durch die relative Anreicherung von Kohlenstoff zuungunsten von Wasser-, Sauer- und Stickstoff. Oft sind Holzteile eingelagert, deren ehemalige Struktur noch erkennbar ist ( Xylite ). Der durch Braunkohlenstaub dunkelbraun gefärbte Braunkohlenschluff wurde in Stillwasserbereichen abgelagert. Bei den Braunkohlensanden handelt es sich um oft glimmrige Feinsande, die weiß oder durch kohlige Einlagerungen grau bis braun gefärbt sind.

29 BAW-Nr (B) Seite Quartär [2,5-0] Der oberflächennahe Baugrund ist ausschließlich aus Schichten des jüngeren Pleistozäns (des Eiszeitalters) und des Holozäns (der letzten Jahre) aufgebaut Pleistozän [2,5-0,01] Bild 5 zeigt, dass das Gebiet von Niederfinow, dessen Lage als vertikale, gestrichelte Linie dargestellt ist, von den drei pleistozänen Vereisungen Nordeuropas (Elster [0,5-0,35], Saale [0,3-0,11] und Weichsel [0,07-0,01]) mit jeweils zwei Eisvorstößen erreicht bzw. überfahren wurde. Jeder Gletschervorstoß führte dabei zur Ablagerung neuer Schichten; die Gesamtheit der Ablagerungsformen und Sedimente eines Gletschervorstoßes nennt man allgemein eine Glaziale Serie : Bild 5: Vorstoß des Inlandeises und Meeresspiegelanstieg für den Bereich Nord- und Mitteleuropa (aus FRAEDRICH, 1996). Die absoluten Altersangaben weichen von den im Text verwandten (nach MURAWSKI, 1992) ab. Die gestrichelte, vertikale Linie stellt die Lage des Untersuchungsgebietes dar. Das vom Inlandeis transportierte Material der Gletschergrund- und -Endmoräne ist der Geschiebemergel. Dieses Ablagerungsmilieu wird als glazial bezeichnet. Es handelt sich um ein ungeschichtetes Sediment, das in einer feinen mineralischen Matrix größere Gesteinsbruchstücke ( Geschiebe ) führt. Im Untersuchungsgebiet stehen folgende Geschiebemergel an, die jeweils für einen Gletschervorstoß stehen: Der Elsterzeitliche Geschiebemergel ist das zentrale Sediment des jüngeren Elster- Gletschervorstoßes. Der zur älteren Elster-Kaltzeit gehörige Geschiebemergel wurde erodiert und ist deshalb nicht mehr vorhanden. Die stratigrafisch-fazielle Bezeichnung lautet qe,g (= Quartär, Elster-Kaltzeit, glazial).