beim Neubau der Schleuse Charlottenburg an ... · FE - Berechnungen mit Programm Plaxis für...

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


Elbe-Havel-Kanal

Untere Havel-WasserstraßeSOW

Have

l-Ode

r-W

asse

rstra

ße

Schleuse Charlottenburg(Spree-Oder-Wasserstraße)

Have

l

WesthafenOsthafen


A10

Rudolf-Wissell-Brücke

Neubau Schleuse Charlottenburg

Alte Schleuse

Geplante Schleuse

Pf. 1

1

WL.

Pf. 1

0


Pfeiler 10

Pfeiler 11

Unterhaupt

Unterer Vorhafen

Neubau Schleuse Charlottenburg


Pfeiler 10 Pfeiler 11


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


Ausgangssituation am flachgegründeten Pfeiler 11

vorgegebene zulässige Verformungs- werte am Pfeiler 11: Verkippung: 2,1 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


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


Beispiel für die Anordnung eines Bohrfächers im Querschnitt

Feinstbindemittelinjektion soil-frac-Injektion


Sicherungsmaßnahme am flachgegründeten Pfeiler 11

geplanteBohrpfahlwand

Grundwasser-meßstelle

geplante Spundwand

N

Abstand der Bohrfächer:Feinstbindemittel-injektion: 0,87 msoilfrac-Injektion: 1,74 m


Manschettenrohre

Ausbreitungsgrenzen

Probeinjektion mit Feinstbindemittel zum Nachweis der Porenverpreßbarkeit des Bodens


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


+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



Auffüllung

Torf

Sande


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


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


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


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


Sicherungsmaßnahme am flachgegründeten Pfeiler 11

Horizontal-Extensometer

Vertikal-Extensometer




Vertikal-ExtensometerSandfang

gepl. Spundwand

N



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


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


Sicherungsmaßnahme am Pfeiler 11

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