Hochwasserschutz für Hamburg Neubau der HWS-Anlage Niederhafen. an der Hamburger Hafenpromenade. 1 Einleitung. Dipl.-Ing.

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1 Hochwasserschutz für Hamburg Neubau der HWS-Anlage Niederhafen Hochwasserschutz für Hamburg Neubau der HWS-Anlage Niederhafen an der Hamburger Hafenpromenade Dipl.-Ing. Hendrik Neumann In Hamburg soll in zentraler Lage an der Elbe ein 350 m langer Abschnitt der Uferwand als Hochwasserschutzwand und architektonisch aufwändig gestaltete Promenade mit Parkgarage neu erstellt werden. Die Umsetzung des Bauvorhabens beinhaltet vielfältige Aspekte des Spezialtiefbaus, die mit den wasserbaulichen Randbedingungen in Einklang zu bringen sind. Es wird insbesondere auf die Herausforderungen der Bauabwicklung und der Ausführungsplanung eingegangen. 1 Einleitung Die Erneuerung der Hochwasserschutz - anlage Niederhafen ist Teil des Bauprogramms Hochwasserschutz der Freien und Hansestadt Hamburg. Im Rahmen der Maßnahme wird die zur Zeit vorhandene Schutzhöhe von NN +7,20 m auf NN +8,60 m bzw. auf NN +8,90 m ausgebaut. Die Hochwasserschutzanlage Niederhafen verbindet die St. Pauli Landungsbrücken mit der Speicherstadt und stellt als Teil der Hafenpromenade einen touristischen Brennpunkt dar. Durch ein Gestaltungskonzept wird der touristischen Bedeutung Rechnung getragen. Das Bauwerk erhält wasser- und landseitig Treppenanlagen, sowie eine wasserseitige und land - seitige Verblendung mit Basaltmauerwerk. Auf der Landseite wird die Verblendung mit einer Stahl-Glasfassade ergänzt. Die Gestaltung wurde in einer Architektur - olympiade im Jahr 2006 gefunden. Das Büro ZAHA Hadid Architects konnte mit seinem Entwurf die Juroren überzeugen. Bauherr für die Maßnahme ist der Landesbetrieb Straßen, Brücken und Gewässer. Die Gesamtmaßnahme ist in mehrere Bauabschnitte unterteilt. Im Folgenden wird auf das Los 1 eingegangen, das den Neubau der Blöcke 1 18 am Niederhafen umfasst. Die Lage der Baumaßnahme ist Bild 1 zu entnehmen. In die Anlage integriert werden insgesamt drei kleinere Hochbauten, die Gastronomie beherbergen sollen. Die Fassade entlang der Straßen Johannisbollwerk/Vorsetzen und Baumwall wird durch Glasfassaden aufgelockert. In diesen Bereichen ist straßenseitig eine Geschäftsnutzung vorgesehen. Auch ist ein öffentliches WC hier eingeplant. Die Hochwasserschutzanlage Bild 1: Lage der Baumaßnahme 1

2 Stahlspundwände (12) Planung und Anwendung Bild 2: Übersicht Bild 3: Regelquerschnitt 2 wird unterhalb der Promenadenebene als Parkgarage genutzt und bietet ca. 250 Stellplätze. Die Promenade wird mit Basaltsteinen gepflastert. Die großen Treppenanlagen erhalten als optischen Kontrast weiße Stahlbetonfertigteiltreppenstufen. Im Zuge der Hochwasserschutzmaßnahme wird der Straßenzug Johannisbollwerk-Vorsetzen-Baumwall grundinstandgesetzt. Im Bereich Vorsetzen wird die Straße nach Norden verschwenkt, um größeren Nebenflächen auf Straßenebene Platz zu machen. Die Fahrbahn erhält einen durchgehenden Radfahrstreifen. Die Arbeitsgemeinschaft, gebildet durch die Firmen Bilfinger Construction GmbH und Hochtief Solution AG, erhielt Anfang 2012 den Auftrag zum Bau der Hochwasserschutzanlage des Loses 1. 2 Projektvorstellung Das Los 1 hat eine Länge von ca. 350 m. Als Teil der HWS-Anlage ist das Baumwallsperrwerk integriert, das das Herrengrabenfleet gegen Sturmfluten absperrt und an die neue Schutz - höhe angepasst werden muss. Ebenfalls ist die Querung des Kuhmühlenstammsiels Bestandteil der Baumaßnahme. Die beiden Abwasserdüker bestehen aus genieteten Stahlrohren mit einem Durchmesser von jeweils 2 m, die im Jahr 1900 gebaut und im Jahr 2005 mit Inlinern verstärkt wurden. Der Zugang zur Pontonanlage des City-Sportboothafens sowie das Kopfbauwerk der Überseebrücke liegen im Bereich der neu zu erstellenden Anlage und sind im Baufortschritt zu verlegen und wieder herzustellen (Bild 2). Der in Bild 3 dargestellte Regelquerschnitt zeigt den Aufbau der Hochwasserschutzanlage. Die eigentliche Hochwasserschutzwand wird durch eine Stahlspundwand gebildet, die überwiegend mit dem Profil AZ ausgeführt wird. Zwischen der neuen Spundwand und der Bestandsanlage ist durch den Einsatz von geo-

3 Hochwasserschutz für Hamburg Neubau der HWS-Anlage Niederhafen textilummantelten Sandsäulen eine Baugrundverbesserung vorgesehen. Die Rückverankerung geschieht durch Mikropfähle des System GEWI Ø 63,5 mm. Um Gassen für die Gründungspfähle zu schaffen und die Pfähle des Altbestandes zu berücksichtigen werden jeweils zwei Pfähle zusammen - gefasst und an einem Standort aufgefächert vorgesehen. Die Gründung des Stahlbetonüberbaus erfolgt durch Großbohrpfähle im Durchmesser Ø 90 cm, die in die ca. 1,00 m dicke Überbauplatte einbinden. Über Wände und Stützen ist die Promenadendecke auf der massiven Überbauplatte gegründet. Zwischen der Überbauplatte und der Promenade ist ein Parkdeck vorge sehen. 3 Randbedingungen Der Bestandsquerschnitt der in den 60er Jahren erbauten Anlage weist unterhalb des Stahlbetonüberbaus einen Hohlraum auf. Durch die im gesamten Baufeld vorhandenen tiefliegenden Weichschichten werden durch die geplante Verfüllung dieses Bereiches Setzungen hervorgerufen, die insbesondere bei der Herstellung der Mikropfähle zu beachten sind. Unterhalb der Bestandsanlage besteht keine Kampfmittelfreigabe. Die im Bild 4 rot gekennzeichnete Fläche ist als Verdachtsfläche eingestuft. Die Kampfmittelsondierung und gegebenenfalls auch die Räumung ist Bestandteil des Auftrags der ARGE. Durch die wasserseitigen Treppenanlagen weist der Überbau in Achse der Spundwand eine variable Oberkante auf und die erforderliche Schutzhöhe wird erst durch die Promenade gewährleistet. Während der Bauzeit ist der Hochwasserschutz jederzeit zu gewährleisten. Der Bauablauf mit dem Abbruchkonzept ist hierauf abzustimmen. Mit einer Oberkante von NN +2,50 m und einer Unterkante von NN 17,00 m ergaben sich in den überwiegenden Bereichen Profillängen von 19,50 m. Hauptsächlich kam hier das Profil AZ zum Einsatz. Durch die fehlende Kampfmittelfreigabe waren die Spundwände erschütterungsarm einzubringen. Nach Durchführung von Probeeinbringungen mit messtechnischer Überwachung der landseitigen Verdachtsflächen konnte ein Einbringverfahren in Vibrationsrammung ausgeführt werden (Bild 5). Bild 4: Bestandsquerschnitt und Kampfmittel - verdachtsfläche Bild 5: Einbau der Spundwand 4 Bauablauf Die Herstellung der geotextilummantelten Sandsäulen erfolgte von der Wasserseite aus. Nachfolgend wurde die Spundwand ebenfalls vom Wasser aus mit schwimmenden Ge - räten eingebracht. 3

4 Stahlspundwände (12) Planung und Anwendung Bild 6: Spundwand - einbau und Kampfmittel - sondierung Parallel erfolgte der Abbruch der Decken und Wände des Bestandsquerschnittes. Für die Kampfmittelsondierung wurden Kernbohrungen im Raster 1,50 x 1,50 m in die bestehende Überbauplatte durchgeführt. Bei den im Zuge der Erkundung festgestellten Anomalien konnte durch verdichtende Sondierungen der Kampfmittelverdacht ausgeräumt werden. Eine Bergung von Kampfmitteln war nicht erforderlich (Bild 6). 4.1 Setzungsproblematik Die Auffüllung des bestehenden Hohlraumes der Altkonstruktion erzeugt Setzungen, die von den neu zu erstellenden Mikropfählen nur bedingt aufzunehmen sind. Ursprünglich war in diesem Bereich zur Setzungsreduzierung eine Auffüllung durch Geoton geplant, der eine geringe Wichte aufweist und somit die Auflastspannungen in der Weichschicht begrenzt. Allerdings weist dieses Geotonmaterial auch eine hohe Durchlässigkeit auf, die in einer An lage des Hochwasserschutzes nur bedingt erwünscht ist. Um die Verfüllung mit üblichem Sandmaterial durchführen zu können, wurde im Zuge der Ausführungsplanung eine detaillierte Betrachtung der Bauabläufe in die statische Berechnung einbezogen. Zum Einbau der Mikropfähle mussten die Setzungen der Hinterfüllungen bereits weitestgehend abgeklungen sein. Durch zusätzliche, engmaschige Baugrundaufschlüsse konnte die Mächtigkeit der Weichschicht genau erkundet werden. Durch blockweise durchgeführte Setzungsberechnungen ergaben sich die erforderlichen Konsolidierungszeiten. Die Herstellreihenfolge und der terminliche Bauablauf wurden so gewählt, dass sich nur noch geringe Restsetzungen nach dem Einbau der Mikropfähle ergaben. 4

5 Hochwasserschutz für Hamburg Neubau der HWS-Anlage Niederhafen Bild 7: Einbau von Vertikaldrainagen In einzelnen Bereichen mit größerer Weichschichtmächtigkeit war die Anordnung von Vertikaldrainagen erforderlich (Bild 7). Der Sandeinbau zur Hohlraumverfüllung musste durch ein schonendes Verrieselungsverfahren erfolgen, um Schlickwalzen und Grundbrüche zu vermeiden. Durch die in der Überbauplatte der Altkonstruktion bereits hergestellten Kernbohrungen für die Kampfmittelsondierung war es möglich, den Verfüllsand ohne größeren Aufwand zu verrieseln (Bild 8). Bild 8: Hohlraumverfüllung 5

6 Stahlspundwände (12) Planung und Anwendung Bild 9: Herstellung der Mikropfähle Die neue Spundwand wurde zug- und druckfest an die Altkonstruktion angeschlossen, so dass der wasserseitige Zwischenraum verfüllt werden konnte. Die Herstellung der Mikropfähle erfolgte dann nach der festgelegten Herstellreihenfolge unter Einhaltung der erforderlichen Konsolidierungszeiten (Bild 9). Bild 10: Temporärer Hochwasserschutz Bauzeitlicher Hochwasserschutz Der Anschluss der Mikropfähle erfolgte in den Stahlbeton des ersten Betonierabschnittes der Hochwasserschutzwand. Damit war die Verankerung der neuen Konstruktion gegeben. Um jedoch die Altkonstruktion komplett abbrechen zu können, musste der Hochwasserschutz der neuen Anlage wirksam sein (Bild 10).

7 Hochwasserschutz für Hamburg Neubau der HWS-Anlage Niederhafen Durch die wasserseitigen Treppenanlagen weist der Überbau in Achse der Spundwand eine variable Oberkante auf und die erforderliche Schutzhöhe wird erst bei komplett hergestellter Promenade gewährleistet. Um einen möglichst zwängungsfreien Bauablauf zu gewährleisten und auch während der Wintermonate die Bauarbeiten fortsetzen zu können, war die neue HWS-Wand durch Stahlbetonfertigteilplatten auf die Schutzhöhe von NN +7,20 m NN aufzuhöhen. Im Schutz dieses temporären Hochwasserschutzes konnte der Abbruch der restlichen Altkonstruktion vorgenommen werden (Bild 11). Nach dem Komplettabbruch der Altkonstruktion folgten die Bohrarbeiten für die Gründungspfähle des Überbaus. Die Bohrpfähle mit einem Durchmesser von 90 cm wurden mit Drehbohranlagen hergestellt. Bei einer Bohrebene von NN +3,00 m und Pfahlunterkanten bis ca. NN 22,00 ergaben sich bis zu 25 m lange Bohrpfähle, die in mitteldicht bis dicht gelagerten Sanden abgesetzt wurden (Bild 12). Die anspruchsvolle Geometrie der architektonisch gestalteten Anlage stellte für den folgenden Betonbau der Wände und Promenadenplatte eine besondere Herausforderung dar. Bedingt durch die exponierte Lage und die stark befahrene Hauptverkehrsstraße stand nur ein beengtes Baufeld zur Verfügung. Die konzentrierten Bauaktivitäten machten eine ausgefeilte Logistik unabdingbar (Bild 13). Bild 11 (oben): Fertigteile des temporären Hochwasserschutzes Bild 12: Herstellung der Großbohrpfähle Bild 13: Stahlbetonarbeiten des Überbaus 7

8 Stahlspundwände (12) Planung und Anwendung 5 Ausblick Anfang des Jahres 2014 sind die Stahlbetonarbeiten in den Blöcken 1 16 weitestgehend abgeschlossen. Zur Fertigstellung dieser Bereiche werden die Abdichtungsarbeiten auf der Promenadendecke, die Verlegung der Fertigteilstufen und die Arbeiten für das Basalt-Mauerwerk ausgeführt. Nach dem derzeit erfolgenden Rückbau der Behelfsbrücken und dem Einbau des 65 t schweren Kopfbauwerkes der Überseebrücke, ist das Baufeld für die anschließenden Gründungs- und Stahlbetonarbeiten in den Blöcken 17 und 18 frei. Die Fertigstellung unserer beauftragten Leistungen wird Ende des Jahres 2014 abgeschlossen sein. So entsteht zurzeit eine Hochwasserschutzanlage, die aktuelle Anforderungen an den Hochwasserschutz genügt und den gestalterischen Ansprüchen der touristisch bedeutsamen Lage Rechnung trägt. 8