BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU – DIENSTSTELLE HAMBURG AK - 05-00
Sicherungsmaßnahmen
an setzungsempfindlichen Brückenpfeilern
beim Neubau der Schleuse Charlottenburg
von Dr.-Ing. Anita Müller - Jahreis und Dipl.-Ing. Fritz Eißfeldt
• Notwendigkeit der Sicherungsmaßnahmen
• Durchführung von Sicherungsmaßnahmen
BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU – DIENSTSTELLE HAMBURG AK - 05-00
Elbe-Havel-Kanal
Untere Havel-WasserstraßeSOW
Have
l-Ode
r-W
asse
rstra
ße
Schleuse Charlottenburg(Spree-Oder-Wasserstraße)
Have
l
WesthafenOsthafen
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A10
Rudolf-Wissell-Brücke
Neubau Schleuse Charlottenburg
Alte Schleuse
Geplante Schleuse
Pf. 1
1
WL.
Pf. 1
0
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Pfeiler 10
Pfeiler 11
Unterhaupt
Unterer Vorhafen
Neubau Schleuse Charlottenburg
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Angaben vom Brückeneigentümer (Senat):Gebrauchstauglichkeit der Rudolf-Wissell-Brücke ist z.Z. erfüllt, aber
- geringe Reserven im Material / Beton spröde
- geringe Reserven in der Statik, da bei der Brückenplanung der Lastfall ´Stützensenkung´ nicht berücksichtigt wurde
Folge: Brücke ist äußerst verformungsempfindlich sehr geringe Toleranzen gegenüber eingeprägte Verformungen
neue Statik: zulässige Verformungswerte an Pfeiler 10 und 11:
Verkippung: 2,1 mm
Horizontalverformung: ± 3,8 mm
gleichmäßige Setzung: ± 7,5 mm
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Ausgangssituation am flachgegründeten Pfeiler 11
vorgegebene zulässige Verformungs- werte am Pfeiler 11: Verkippung: 2,1 mm
Horizontalverformung: ± 3,8 mm
gleichmäßige Setzung: ± 7,5 mm
+25,20m OK Sohle
+20,50m
Daueranker
+32,30m
Spundwand
+46,79m
+29,30 BWo = +30,65mNN
Sande mit örtlichen
Schluffeinlagerungen
Sandfang
Wasser-leitungen
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Sicherungsmaßnahmen am flachgegründeten Pfeiler 11+46,79m
+25,20m OK Sohle
+20,50m
+32,30 m
Spundwand+29,30m
+22,30m
+17,30 m
7m
5 m
Sand
Feinstbinde-mittel-Injektion
Soilfrac-Injektion
BWo = 30,65mNN
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Beispiel für die Anordnung eines Bohrfächers im Querschnitt
Feinstbindemittelinjektion soil-frac-Injektion
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Sicherungsmaßnahme am flachgegründeten Pfeiler 11
geplanteBohrpfahlwand
Grundwasser-meßstelle
geplante Spundwand
N
Abstand der Bohrfächer:Feinstbindemittel-injektion: 0,87 msoilfrac-Injektion: 1,74 m
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Manschettenrohre
Ausbreitungsgrenzen
Probeinjektion mit Feinstbindemittel zum Nachweis der Porenverpreßbarkeit des Bodens
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Berechnungen der beauftragten Arge für einzelne Baufortschritte am Pfeiler 11
* Im Bedarfsfall wird von der Rückstellmöglichkeit auch zwischen den einzelnen Bauabschnitten Gebrauch gemacht
Gesamtverformungen Bauzustand Endzustand mit zulässigWasserabsunk
horizontal: 3,9 mm 4,1 mm ± 3,8 mm
vertikal (i.M.): 3,1 mm* 2,7 mm* ± 7,5 mm
Setzungsdifferenz: 2,5 mm* 2,4 mm* ± 2,1 mm
• Sandfangabbruch
• Herstellung des soil-frac-Körpers (Erstverpressung)
• Herstellung des Injektionskörpers aus Feinstbindemittelsuspension
• Auflockerung im eingeschlossenen Sandzwickel während der Bohrvorgänge
• Spundwand- und Verankerungseinbau/ Aufbringen der Vorspannung von 80%
• Kanalaushub
• Wasserüberdruck hinter der Spundwand/ Wasserabsunk im Kanal aufgrund
schneller Schiffsvorbeifahrt
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+25,20 m OK Sohle
+20,50m+20,20m
+30,50m
Daueranker
+32,00m
Pressbeton-bohrpfähle
Spundwand
Ausgangssituation am tiefgegründeten Pfeiler 10
+46,79m
BWo = +30,65 m
vorgegebene zulässige Verformungs-
werte am Pfeiler 10:
Verkippung: 2,1 mm
Horizontalverformung: ± 3,8 mm
gleichmäßige Setzung: ± 7,5 mm
Auffüllung
Torf
Sande
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10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.0000.000-10.000-20.000
40.000
30.000
20.000
10.000
0.000
FE - Berechnungen mit Programm Plaxis für Pfeiler 10
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FE - Berechnungen mit Programm Plaxis für Pfeiler 10
10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.0000.000-10.000-20.000
40.000
30.000
20.000
10.000
0.000
BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU – DIENSTSTELLE HAMBURG AK - 05-00
FE - Berechnungen mit Programm Plaxis für Pfeiler 10
10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.0000.000-10.000-20.000
40.000
30.000
20.000
10.000
0.000
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Berechnungsergebnisse für die einzelnen Baufortschritte am Pfeiler 10
Einschätzung der BAW: keine zusätzlichen, vorbeugenden Maßnahmen notwendig im Bau-und Endzustand (Reserven in den Annahmen)
• Spundwand- und Verankerungseinbau/ Aufbringen der Vorspannung von 80%
• Kanalaushub
• Wasserüberdruck hinter der Spundwand/ Wasserabsunk im Kanal aufgrund
schneller Schiffsvorbeifahrt
Für den Lastfall ´Schiffsstoß´: gesondert gegründete Abfangkonstruktion hinter der Spundwand planungsseitig vorgesehen genaue Ausbildung ermittelt BAW/ KA/ Ref. G und B
Gesamtverformungen Bauzustand Endzustand mit zulässigWasserabsunk
horizontal: 0,7 bis 3,5 mm 0,8 bis 7,2 mm ± 3,8 mm
vertikal (i.M.): 1,0 bis 1,8 mm 2,8 bis 3,6 mm ± 7,5 mm
Setzungsdifferenz: 0,6 bis 2,5 mm 0,7 bis 5,2 mm ± 2,1 mm
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Messtechnische Begleitung der einzelnen Baufortschritte durch • geodätische Messungen
• Grundwassermonitoring (automatische Ablesung an Meßstellen und Aktivierungsmöglichkeit von Abpumpen des Grundwassers im Bedarfsfall) • Beweissicherungssystem mit automatischer kontinuierlicher Erfassung der Meßwerte zur Überwachung der Lagestabilität der Pfeiler 10 und 11 •• Vertikal - 2-fach- Extensometer (bis NN 0m) an den 4 Eckpunkten der Fundamentplatten, kombiniert mit Nivellements - Messpfeilern
•• Horizontal - Extensometer an 3 Eckpunkten der Fundamentplatte des Pfeilers 11
•• Messgeber zur Erfassung der Bauwerkstemperatur
•• Rissweitenmessgeber zur Erfassung an Rissen im Brückenüberbau
•• bei Erschütterungsquellen: Schwingungsmessungen an den Pfeilern
Alarmsystem mit entsprechenden Alarmwerten ist installiert
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Sicherungsmaßnahme am flachgegründeten Pfeiler 11
Horizontal-Extensometer
Vertikal-Extensometer
Vertikal-Extensometer
Vertikal-Extensometer
Horizontal-Extensometer
Vertikal-ExtensometerSandfang
gepl. Spundwand
N
Horizontal-Extensometer
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Beweissicherungssystem zur Überwachung der Pfeilerbewegungen
Vertikal - Extensometer
Messrichtung
+32,30m
+0,00m
Horizontal - Extensometer am Pfeiler 11Messrichtung
Vertikal -Extensometer
Messrichtung
Nivellier - Messpfeiler
Messgenauigkeiten:geodätische Messungen: ± 0,3 mmExtensometermessungen: ± 0,03 mm
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Messtechnische Begleitung der einzelnen Baufortschritte durch • geodätische Messungen
• Grundwassermonitoring (automatische Ablesung an Meßstellen und Aktivierungsmöglichkeit von Abpumpen des Grundwassers im Bedarfsfall) • Beweissicherungssystem mit automatischer kontinuierlicher Erfassung der Meßwerte zur Überwachung der Lagestabilität der Pfeiler 10 und 11 •• Vertikal - 2-fach- Extensometer (bis NN 0m) an den 4 Eckpunkten der Fundamentplatten, kombiniert mit Nivellements - Messpfeilern
•• Horizontal - Extensometer an 3 Eckpunkten der Fundamentplatte des Pfeilers 11
•• Messgeber zur Erfassung der Bauwerkstemperatur
•• Rissweitenmessgeber zur Erfassung an Rissen im Brückenüberbau
•• bei Erschütterungsquellen: Schwingungsmessungen an den Pfeilern
Alarmsystem mit entsprechenden Alarmwerten ist installiert