Neue Stahlspundwand

Erfolgreiche Sanierung im alten Hafen von Riesa durchgeführt

von:

Thomas GROß

Stahlbau
Im Verlauf der Arbeiten Richtung Elbe stieg der Felshorizont so stark an, dass die Einbindestrecke der Bohlen im äußerst kompakten Fels mit Festigkeiten von bis zu 200 n/mm² lag. In diesem Fels war naturgemäß weder ein Rammen noch ein Vibrieren möglich. Hier wurde der Fels durch Auflockerungssprengungen in ein "körniges Material" verwandelt. Fotos: Hülskens Wasserbau
Stahlbau
Für die Pfahlbohrarbeiten nutzte Hülskens Wasserbau das Bohrgerät KR 806 – 3 von Klemm mit einem Außendurchmesser von 178 mm im Doppelkopf, auch Überlagerungbohrverfahren genannt.

RIESA - Bei Elbe-Kilometer 107,39 liegt der Hafen Riesa, der bereits seit Anfang des 19. Jahrhunderts eine Schlüsselrolle in der Schifffahrt und Logistik einnimmt. Nach einer Lebensdauer von mehr als 100 Jahren wurden die gesamten Uferanlagen des Hafens überholungsbedürftig.

. – Mit der dringend notwendigen Sanierung und dem Bau der neuen Spundwand im sogenannten "Alten Hafen" beauftragten die Sächsischen Binnenhäfen Oberelbe nach einer öffentlichen Ausschreibung im Jahr 2012/2013 die Hülskens Wasserbau GmbH aus Wesel. Auf einer Länge von etwa 540 m bauten die Spezialisten eine neue Stahlspundwand vor die bestehende Schwergewichtsmauer. Die ersten Umschläge in nennenswerten Umfang sind in Riesa bereits 1830 registriert und fanden damals am Elbufer statt. Im Jahre 1862/1863 wurde erstmalig eine befestigte Kaje von 56 m Länge elbparallel gebaut um einen sinnvollen wirtschaftlichen Umschlag durchführen zu können. In den Jahren 1886/1888 wurde der sogenannte "Alte Hafen" fertiggestellt und ergänzte damit den elbparallelen Umschlag am Elbeufer um ein Hafenbecken mit senkrechten Wänden. Der Hafenbau, damals mit 1 400.000 Reichsmark projektiert, kostete am Ende aufgrund von Überraschungen bei den Gründungen der Hafenmauer 1 700.000 Reichsmark.

Schon bald stießen die Kapazitäten des Hafens erneut an ihre Grenzen und man beschloss, das Hafenbecken landwärts zu verlängern. Dieser "Neue Hafen" wurde 1898-1901 gebaut. Zu den anschließenden Hochzeiten des Riesaer Hafens wurden dort mit über 1 Mio. t Güter beachtliche Massen umgeschlagen. Während der Bauzeit des "Alten Hafens" traten anspruchsvolle Aufgaben für die Gründung der als Schwergewichtswand ausgeführten Kaimauer auf. Es waren diverse Untergrundsituation anzutreffen und zu beherrschen was zu unterschiedlichsten Gründungsvarianten führte. Es wurden insgesamt vier verschiedene Gründungssysteme wie z. B. Brunnengründungen oder Holzpfahlgründungen ausgeführt.

Nach der sehr langen Lebensdauer der bestehenden Ufermauern von mehr als 100 Jahren hat Hülskens Wasserbau nun eine neue Stahlspundwand erstellt. Der Ausschreibung der Sächsischen Binnenhäfen Oberelbe lag eine funktionale Leistungsbeschreibung zu Grunde, so dass vor Angebotsabgabe die komplette Wand zur Grundlagenermittlung für die Kalkulation zu planen war. Im Rahmen des an Hülskens Wasserbau vergebenen Auftrags wurde die rund 540 m lange neue Uferwand schlüsselfertig errichtet. Das Investitionsvolumen betrug rund 5 Mio. Euro. Die Hauptarbeiten bestanden aus der Herstellung einer neuen Spundwand, die in einem definierten Abstand vor die alte Schwergewichtswand gesetzt wurde. Alle zu einer ordnungsgemäßen Hafenanlage gehörenden Bauelemente wie Leitern, Treppen und Poller sowie weitere Ausstattungen gehörten ebenso zum Umfang der Arbeiten. Insgesamt wurden rund 2550 t Stahl verbaut. Dazu gehören ca. 1450 t Spundwand, hauptsächlich Larssen L607n sowie L606n und L605K in Längen bis zu 21m, 221 Bohrverpressverpfähle Vollstab 4" bis 4 3?4" in Längen bis 24,3 m und mit Lasten bis zu 2500 kN, neun Treppenanlagen, 18 Steigleitern, 144 Nischenpoller und 36 Kopfpoller. Gemäß den gültigen Vorschriften für die Ausrüstung von Hafenanlagen wurde alle 60 m eine einläufige Treppenanlage gebaut. Diese sichert dem Personal den Ein- und Ausstieg von den schwimmenden Geräten und Schiffen, unabhängig vom Wasserstand.

Für die Rammarbeiten nutzten die Hülskens Wasserbau Spezialisten einen hochfrequenten Vibrator mit variabler Frequenz und Amplitude des Fabrikats Müller MS-32 HFV. Dieses Gerät verfügt mit einer maximalen Fliehkraft von fast 200 t (1980 kN) und einem maximalen statischen Moment von 32 kgm über eine hohe Leistungsfähigkeit, die einen erschütterungsarmen bzw. -reduzierten Einbau in den Boden sicherstellte und so keine Schäden in der Umgebung verursachte. Pro Tag arbeiteten sich die Fachleute mit einer maximalen Leistung von ca. 15 Bohlen, das entspricht etwa 300m², voran. Richtung Elbe stieg der Felshorizont deutlich an. Hier waren die Spundbohlen zunächst in den Verwitterungsbereich des Felsens einzubringen. Nachdem ein Einbringen der Bohlen im Vibrationsverfahren nicht mehr möglich war, wurde auf ein schlagendes Einbringen umgestellt. Hierzu wurde eine Dieselramme Delmag D22 verwendet. Diese Ramme verfügt über ein Kolbengewicht von 2,2 t und eine Schlagenergie von maximal 55 kNm. Damit konnte ein großer Bereich der Uferwand problemlos in den Verwitterungshorizont eingebracht werden.

Im Verlauf der Arbeiten Richtung Elbe stieg der Felshorizont jedoch so stark an, dass die Einbindestrecke der Bohlen im äußerst kompakten Fels mit Festigkeiten von bis zu 200 n/mm² lag. In diesem Fels war naturgemäß weder ein Rammen noch ein Vibrieren möglich. Hier wurde der Fels durch Auflockerungssprengungen in ein "körniges Material" verwandelt, das sich dann wieder durch Vibration oder Rammung umlagern ließ, und eine Einbringung der Bohlen ermöglichte. Nach den entsprechenden Sprengungen konnten die Spundbohlen bis auf einen letzten Bereich von ca. 40 m problemlos eingebaut werden. In diesem letzten Bereich wurde der Fels aufgrund einer ungewöhnlichen Klüftung nur in große Stücke gesprengt. Mit Hilfe eines Baggers und Unterwasser-Hydraulikfräse konnten die Hülskens Wasserbau Mitarbeiter aber die Felsbrocken ausräumen und durch Kies ersetzen.

Gemäß der Ausschreibung war ein zulässiger Spitzendruck von 1750 kN/m² für die Berechnung der Statik vorgegeben. Dieser recht geringe Spitzendruck hätte die Spundbohlen um mehr als 5 m länger gemacht. Um Spundwandmaterial einzusparen, wählten die Wasserbau Spezialisten eine Lösung mit neuartiger Fußverstärkung. Unter dem Fuß der Spundwand wurde ein Metallblock angeschweißt, der die Aufstandsfläche der Spundwand deutlich erhöht hat. Bei diesem Block wurde an der Oberseite ein Schlitz eingefräst, um diesen lagestabiliserend auf die Spundwand aufschieben zu können. Die Unterseite wurde "angespitzt" um ein Verkannten während des Vibrierens bzw. des Rammens zu minimieren und den Eindringwiderstand etwas zu verringern. Dank der leistungsfähigen Geräte erwies sich das Einbringen der Spundbohlen, trotz der Fußverstärkung als zusätzliche Erschwernis, als problemlos.

In zwei Bereichen der Spundwand wurden zudem deutlich ungünstigere Baugrundverhältnisse festgestellt, als sie im Rahmen der Baugrunderkundung festgestellt und beschrieben wurden. Die Bohlen stießen hier beim Einbringen auf nahezu keinen Widerstand. Ergänzende schwere Rammsondierungen (DPH) erbrachten später nur Schlagzahlen von maximal drei in diesen Bereichen. Das machte eine Verlängerung der Bohlen um bis zu 6 m notwendig, um überhaupt tragfähigen Baugrund zu erreichen. Da ein wesentlich höheres Feldmoment durch die größere Feldweite entstand, konnte das Profil L607N die Kräfte nicht mehr aufnehmen. Deshalb wurden die Bohlen mit rund 38 t Lamellen in zwei Höhenbereichen verstärkt. In einem ca. 70 m langen Abschnitt der Wand wurde während der Rammarbeiten überraschend Holz gefunden, das für die Durchführung von Rammungen extrem hinderlich ist. Die Rammenergie wird in der Regel vom Holz als "Feder" aufgenommen und verpufft. Zum Umfang der Hindernisse aus Holz konnte zunächst keinerlei Aussage gemacht werden, so dass die Hülskens Wasserbau Mitarbeiter die Hindernisse zunächst abschnittsweise ausgegraben und die Hohlräume verfüllt haben. Später stellt sich heraus, dass es sich gemäß alten Bauplänen höchstwahrscheinlich um Gründungselemente der alten Schwergewichtswand gehandelt hat.

Im Vorfeld der Baumaßnahme wurden Pfahlzugversuche durchgeführt um die zulässigen bzw. möglichen Belastungen der Rückverankerungen zu ermitteln. Dafür stellte Hülskens Wasserbau in drei verschiedenen geologischen Bereich jeweils zwei, also insgesamt sechs Probepfähle her. Die Tragglieder wurden gegenüber den Bauwerkspfählen höher dimensioniert, um eine Prüfung mit der zweifachen Kraft zu ermöglichen. Im Bereich der alten Wand wurden Hüllrohre eingebaut, um hier eine Reibung und Lasteintragung in die alte Wand zu verhindern.

Für die Pfahlbohrarbeiten nutzte Hülskens Wasserbau das Bohrgerät KR 806 – 3 von Klemm mit einem Außendurchmesser von 178 mm im Doppelkopf, auch Überlagerungbohrverfahren genannt. Für die Pfähle wurden Vollstäbe aus S355 verwendet, die mit entsprechenden Gewinden und Profilierungen der Verpressstrecke versehen wurden, um die Kräfte zu übertragen. Bei diesem Stahl handelt es sich um einen "gutmütigen" Stahl der nicht hochlegiert ist und somit weniger empfindlich gegen Spannungsrisskorrosion und Beschädigungen ist.

Als eine der letzten Arbeiten errichtete Hülskens Wasserbau ein Entwässerungsbauwerk. Dieses Bauwerk nimmt später das gesamte Oberflächenwasser auf und leitet es kontrolliert durch die Spundwand in das Hafenbecken ein. Hierzu wurde im Bereich des Bauwerks die alte Schwergewichtswand komplett gesprengt. Danach errichteten die Wasserbau Fachleute ein Bauwerk aus Spundbohlen, das sich nach der Sprengung problemlos einbringen ließ. Es erfolgte dann nach entsprechender Aussteifung der Aushub unter Wasser und die Herstellung einer Unterwasserbetonsohle, so dass mit einer Restwasserhaltung das Betonbauwerk später problemlos eingebaut werden kann.

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