Dr.-Ing. Markus Herten, Regina Kauther, Hilmar Müller und Joachim Saathoff Innovativer Schleusenbau am Beispiel der Schleuse Dörverden Geotechnische Aspekte bei Schleusenbauwerken Abteilung Geotechnik Hamburg, 24. September 2015
Inhalt 1. Einleitung 2. Geologie 3. Schleusenkammer - Konzeption - Qualitätssicherung - Auftriebssicherung - Erddruck - Messungen 4. Ausführung Schleuse Dörverden 24.09.2015 Seite 2
Wehr- und Schleusenanlage Dörverden...\Uebersichtsplan\HU_1.dgn 02.09.2005 08:59:12 24.09.2015 Seite 3
Schleusenanlage Dörverden Kleine Schleuse Dörverden von 1935 Nutzbreite 12,5 m Nutzlänge 85 m Neue Schleuse Nutzbreite 12,5 m Nutzlänge 139 m Schleppschleuse Dörverden von 1910 Nutzbreite 12,5 m Nutzlänge 330 m 24.09.2015 Seite 4
Geologie Schleusenanlage Fluviatile Ablagerungen Auffüllung obere Sande kiesige Bereiche Zwischenschicht dichte sehr dichte untere Sande Flugsande Dünen 24.09.2015 Seite 5
Geologie Auffüllung obere Sande kiesige Bereiche Auffüllung obere Sande kiesige Bereiche Zwischenschicht Zwischenschicht dichte sehr dichte untere Sande untere Sande 24.09.2015 Seite 6
Schleusenkammer Endsystem Seitensystem Grundlaufsystem 24.09.2015 Seite 7
Schleusenkammer Regensburg (1974) Konstruktion und Bau der Schleuse Regensburg mit Hilfe von Schlitzwänden, W. Feile, Der Bauingenieur 50 (l975) S. l68-l 73 24.09.2015 Seite 8
Schleusenkammer Oberhausen (1977-1979) Schleusenneubauten am Rhein-Herne-Kanal, Technischer Bericht, Pfilipp Holzmann, Mai 1985 24.09.2015 Seite 9
Betonausbreitung bei einer Schlitzwand Freigelegte Schlitzwand Numerische Simulation Diaphragm Walls, Recent Developments to Improve Reliability B. Admiraal, A. F. van Tol, R. Spruit, J. H. van Dalen, International Conference on Piling and Deep Foundations, 2014, Stockholm, Sweden 24.09.2015 Seite 10
Betonausbreitung im Bohrpfahl suspensionsgestützt verrohrt Untersuchungen zum Fließ- und Ansteifverhalten von Beton bei der Herstellung von Bohrpfählen B. Böhle, M. Pulsfort, W.R. Linder und U. Hinzmann, Vortrag zum 9. Hans Lorenz Symposium am 26.9.2013, Heft Nr. 63, Berlin 201 3, S. 8 1-92 24.09.2015 Seite 11
Variantenuntersuchung Variante A2: Schleusenkammer als Spundwand mit I-Trägerpfählen und 1 Ankerlage mit Rundstahl Variante A5: Schleusenkammer als Spundwand mit 2 Ankerlagen aus Verpresspfählen Variante A3: mit Kastenpfählen Ingenieurgemeinschaft Planung Schleuse Dörverden (BGS, grbv und Frank Winter) 24.09.2015 Seite 12
Variantenuntersuchung Variante B2: Schleusenkammer als Stahlbeton-U-Rahmen mit 1 Ankerlage aus Verpresspfählen Variante D2: Schleusenkammer als Bohrpfahlwand mit massiver Vorsatzschale und 1 Ankerlage aus Rundstahl Ingenieurgemeinschaft Planung Schleuse Dörverden (BGS, grbv und Frank Winter) 24.09.2015 Seite 13
Qualitätssicherung 24.09.2015 Seite 14
Crosshole-Ultraschallmessungen Kalibrierung klassische über Bohrkerne modifizierte 24.09.2015 Seite 15
Crosshole-Ultraschallmessungen Überschnittbereich Bohrpfähle 18x-18y Sonogramm Überschnittbereich Bohrpfähle 18y-18z (Quelle:GGU) Bohrkernbilder Bohrlochbilder Bohrlochbilder Bohrkernbilder Bohrkern zusammen Bohrkern aufgeklappt Bohrkern zusammen Bohrkern aufgeklappt Bohrkern mit Indikator 24.09.2015 Seite 16
Auftriebssicherung 9 m für Auftriebsnachweis erforderlich! 24.09.2015 Seite 17
Probebelastung eines Mikropfahls 0 Kraft [kn] 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 10 Verschiebung s [mm] 20 30 40 50 60 24.09.2015 Seite 18
Lichtwellenleitermessungen FBG-Sensor zwischen den Klebestellen frei beweglich 20 20 GEWI Æ = 63,5 mm Klebung 200 Klebung Transportschutz 24.09.2015 Seite 19
Ergebnisse Probebelastung Micropfahl A1 und A2 Kraft [kn] 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Kraft [kn] 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 16 16 NN Höhe [m ü. NN] 12 8 4 0-4 -8-12 250 400 600 800 1100 1300 1580 NN Höhe [m ü. NN] 12 8 4 0-4 -8-12 250 400 600 800 1100 1300 1580 Freie Ankerlänge Krafteinleitungslänge 24.09.2015 Seite 20
Numerische Berechnung Symmetrieachse Betonplatte ausgetauschter Boden alte Auffüllung Stahlstab r = 0,032 m Verpresskörper r = 0,1 m obere Sande Zwischenschicht untere Sande 24.09.2015 Seite 21
Prognose Pfahlprobebelastung: von GOK von OK Betonsohle vertikale Spannungen [kn/m²] Abminderung der Grenztragfähigkeit ca. 30 % 24.09.2015 Seite 22
Messungen des Verpressdrucks P3 x P2 x P1 x 24.09.2015 Seite 23
Filtrationsversuch Zement Filterkuchen nach 30 Sek 24.09.2015 Seite 24
Erddruck Bodeneigengewicht g g p 1 Verkehrslasten p 2 Grundwasser Schleusenwasser Temperatur 24.09.2015 Seite 25
Numerische Berechnungen kleine Schleuse (Beton) Rundstahlanker Ankerplatten Schleppzugschleuse (Ersatzmaterial für Rippen und Boden) Betonschale kleine Schleuse (Stahlbeton) Kammersohle UW-Betonsohle Schleppzugschleuse (Betonplatten) Bohrpfahlwand Gewi Auftriebspfähle 24.09.2015 Seite 26
Erddruck Bodeneigengewicht Änderung UW-OW 18 BAW 18 Bemessung E0 Ea BGS 14 BAW BGS Bemessung 10 10 6 2 2-2 -6 0-50 -100-150 -200-250 50 30 10-6 -10-30 -50 24.09.2015 Seite 27
Messungen 24.09.2015 Seite 28
Ankerkraftmessungen 320 300 Ost 280 260 D ca. 20 kn Kammerweitenänderung ~ 0 240 K3.1 kn K3.2 kn 220 West D ca. 20 kn 200 180 27.12.14 28.12.14 29.12.14 30.12.14 31.12.14 01.01.15 02.01.15 03.01.15 04.01.15 05.01.15 06.01.15 Ausführungsstatik: Statik ohne E w : FEM Ostseite: FEM Westseite: 162,3 kn 249,0 kn 68,8 kn 35,3 kn 24.09.2015 Seite 29
Ankerkraftmessungen 400 40 350 300 D ca. 100 kn 35 30 25 250 20 200 15 150 K3.2 K3.1 D > 20 K3.2 Temp 10 5 Ausführungsstatik (DT = 25 ): 95,4 kn K3.1 Temp 100 18.10.2012 26.01.2013 06.05.2013 14.08.2013 22.11.2013 02.03.2014 10.06.2014 18.09.2014 27.12.2014 06.04.2015 0 24.09.2015 Seite 30
Ankertafel 24.09.2015 Seite 35
Numerische Methoden in der Geotechnik 1. und 2. Oktober 2015 Bundesanstalt für Wasserbau in Karlsruhe