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Www.baw.de Neubau 2. Schleuse Wusterwitz Errichtung der Baugrube im natürlichen Dichthorizont Dipl.-Ing. Christian Puscher, Bundesanstalt für Wasserbau,

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1 Neubau 2. Schleuse Wusterwitz Errichtung der Baugrube im natürlichen Dichthorizont Dipl.-Ing. Christian Puscher, Bundesanstalt für Wasserbau, Dienststelle Hamburg, Referat Geotechnik Nord Dipl.-Ing. Christian Jöckel, WNA Magdeburg, Sachbereichsleiter Schleusenbau

2 Seite 2 Gliederung 1 Geotechnik Geologischer Überblick Baugrundaufbau Eignung der dichtenden Schicht -Durchlässigkeit (Dichtheit) -Einstufung des Baugrundes nach DIN 1054 hydraulische Nachweise -Auftrieb -hydraulischer Grundbruch -räumlicher Einfluss Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg 2 Bauausführung Bauvertrag Baugrubenkonzept Herstellung der Baugrube -Arbeitsschritte -Pumpversuch Baugrube -Druckentlastung Unterer Grundwasserleiter

3 Seite 3 Lage der 2. Schleuse Wusterwitz Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg 2. Schleuse Wusterwitz

4 Seite 4 Geologischer Überblick Urstromtal: -Schmelzwasser- sedimente -untergeordnet Geschiebemergel Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Schleuse Wusterwitz

5 Seite 5 Geologischer Überblick Tiefenlage Tertiäroberkante Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Schleuse Wusterwitz

6 Seite 6 -Entstehung der dichtenden Schicht im Tertiär: Entstehung der dichtenden Schicht Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Pflanzenreste Torf/Mudde Braunkohle/ Braunkohleschluff

7 Seite 7 Baugrundaufbau Baugrunderkundung: -38 Rammkern bohrungen -71 Drucksondierungen Bodenproben (Bohrproben/Sonder- proben/Kernproben) -Untersuchung des Grundwassers Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

8 Seite 8 Baugrundaufbau Geotechnischer Längsschnitt Süd Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Obere Sande Braunkohleschluff Untere Sande Wechsellagerung Mg/S

9 Seite 9 Baugrundaufbau Geotechnischer Längsschnitt Nord (Sand im Mg / Schleuse) Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Obere Sande Braunkohleschluff Untere Sande Wechsellagerung Mg/S

10 Seite 10 Eignung der dichtenden Schicht Der Dichthorizont muss folgende Eigenschaften erfüllen: -Geringe Wasserdurchlässigkeit des Materials -Dichtende Schicht im gesamten Baugrubenbereich -Ausreichende Tiefenlage/Auflasten für hydraulische Nachweise Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

11 Seite 11 Wasserdurchlässigkeit Körnungsband Braunkohleschluff Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Masseanteil Siebdurchgang in % Korndurchmesser in mm

12 Seite 12 Wasserdurchlässigkeit Berechnung nach Kaubisch mit Korndurchmesser d 10 und Feinkornanteil p (Masseanteil der Fraktion mit d < 0,063 mm in %) k = 10 0,0005 p 2 – 0,12 p – 3,59 p = 25 % k = 5 x m/s p = 70 % k = 3 x m/s Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

13 Seite 13 Wasserdurchlässigkeit Durchlässigkeitsversuche Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

14 Seite 14 Wasserdurchlässigkeit Dissipationstests (Drucksondierung) Braunkohleschluff (Bereich Oberhaupt, 2007) Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg t 50

15 Seite 15 Wasserdurchlässigkeit Auswertung Dissipationstests Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg k h 1 x m/s k h 4 x m/s

16 Seite 16 Wasserdurchlässigkeit Angaben im Baugrundgutachten: - Abschätzung nach vorliegenden Korngrößenverteilungen aus Voruntersuchung k = 1 x m/s bis 1 x m/s (schwach durchlässig) - Angaben für k aus Baugrundgutachten nach neueren Untersuchungen für Wassermengenabschätzungen weit auf der sicheren Seite eher k < 1 x m/s (sehr schwach durchlässig) Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

17 Seite 17 Hydraulische Nachweise Sicherheit gegen Aufschwimmen Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

18 Seite 18 Hydraulische Nachweise Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Aus Wudke/Witt: Einfluss von Bodenwiderständen beim Hydraulischen Grundbruch Berechnungsvorschlag der BAW zur Nachweisführung des hydraulischen Grundbruchs in bindigen Böden nichtbindiger Boden bindiger Boden

19 Seite 19 Hydraulische Nachweise Teilsicherheitsbeiwerte in 2. Berichtigung (2007) der DIN 1054 geändert: Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg 23 % Einstufung des Braunkohleschluffs als günstiger Baugrund - Konsistenz mind. steif, vorwiegend halbfest - überwiegend toniger Boden mit ausgeprägt bindigen Eigenschaften

20 Seite 20 Hydraulische Nachweise Räumlicher Einfluss in den Baugrubenecken Potenzialdifferenz wird mit einem Formfaktor ψ multipliziert Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg mit Formfaktor ohne Formfaktor Baugrube

21 Seite 21 Hydraulische Nachweise Kammerbereich - Mindesteinbindung Dichtwand 3 m in den Braunkohleschluff - Mindesteinbindung bis NN +10 m - Potenzial oberer und unterer GW-Leiter bei NN +32,5 m Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg μ HGB = 0,81 μ Auftrieb = 1,01 BGS NN +20,70m NN +32,50m NN +20,20m obere Sande BkU untere Sande

22 Seite 22 Hydraulische Nachweise Kammerbereich, wie vor, aber Potenzial unterer GW-Leiter NN +30,5 m Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg μ HGB = 0,72 μ Auftrieb = 0,94 BGS NN +20,70m NN +32,50m NN +20,20m obere Sande BkU untere Sande NN +30,50 m

23 Seite 23 Hydraulische Nachweise Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg μ HGB = 0,97 (0,86) μ Auftrieb = 0,94 BGS NN +18,65 m NN +30,50m NN +18,15m obere Sande BkU untere Sande NN +28,40 m 0,91 m (3,4 %) Nur räuml. Anteil mit multiplizieren Unterhaupt - BGS NN +18,65 m- Potenzial untere Sande NN +28,4 m (Druckentlastung) - Potenzial obere Sande NN +30,5 m aus Messung + Vorhaltemaß 26,99 m 26,08 m

24 Seite 24 Gliederung 1 Geotechnik Geologischer Überblick Baugrundaufbau Eignung der dichtenden Schicht -Durchlässigkeit (Dichtheit) -Einstufung des Baugrundes nach DIN 1054 hydraulische Nachweise -Auftrieb -hydraulischer Grundbruch -räumlicher Einfluss Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg 2 Bauausführung Bauvertrag Baugrubenkonzept Herstellung der Baugrube -Arbeitsschritte -Pumpversuch Baugrube -Druckentlastung Unterer Grundwasserleiter

25 Seite 25 Bauvertrag Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Bauvertrag am geschlossen Bauablauf und Bauzeitenplan Wesentliche Termine: Baubeginn: Herbst 2008 Geplante Fertigstellung: 1. Bauabschnitt: Sommer Bauabschnitt Sommer 2013 Auftraggeber: WNA Magdeburg Auftragnehmer: Arge Neubau Schleuse Wusterwitz Heitkamp / Bauer / Bunte Bauinvestition: rd. 63 Mio.

26 Seite 26 Abmessungen / Konzept Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Nutzlänge190 m Nutzbare Breite12,50 m Drempeltiefe4,0 m Hubhöhemax. 4,75 m Hydraulisches System Seitenfüllsystem mit Längskanälen Baustoff Stahlbetonbau – im Kammerquerschnitt offener Rahmen

27 Seite 27 Baugrubenkonzept der Ausschreibung Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg -600 m Baugrubenumschließung -Zweiphasenschlitzwand D = 80 cm in C20/25 -3 m Einbindung in Braunkohle- schluff, bis 33 m unter GOK -ca Verpressanker in bis zu 4 Lagen, Verpresslängen bis 36 m -ca m³ Bodenaushub -Baugrubentiefe bis 14,85 m Schnitt Kammer OK BKS

28 Seite 28 Bau – Soll Baugrube Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Nebenangebot: Dichtwand mit eingestellter Spundwand Unterschiede: -Einphasen - Dichtwand mit eingestellter Spundwand, D = 80cm -Spundwand bis L = 21,50 m, Profile PU 28+1 und L 606, insgesamt etwa 2000 t Stahl Draufsicht Unterhaupt

29 Seite 29 Bauablauf Baugrube - Herstellen der Leitwand Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

30 Seite 30 Bauablauf Baugrube - Aushub Schlitz Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

31 Seite 31 Bauablauf Baugrube – Überwachung Aushub Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

32 Seite 32 Bauablauf Baugrube – Fertiger Stich Dichtwandlamelle Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

33 Seite 33 Bauablauf Baugrube – Spundbohlen mit Ankertöpfen Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

34 Seite 34 Dichtigkeitsprüfung Baugrube - Pumpversuch Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg 29,41 28,43 26,82 1. Absenkung Baugrube (37 h) 2. Beharrungs- zustand (12 h) 3. Wiederanstieg bei Δh = 1,61 m (13 h) Δh 1 = 1,61 m Q 1 = 21 m³/h 1 cm/h 4. Auswertung für Endaushub Δh 2 = 10,28 m 18,15 Q 2 = 42 m³/h oder 0,9 l/s*1000 m² Baugrube dicht Höhen in [mNN]

35 Seite 35 Bauablauf Baugrube - Anker A-Lage Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg 3,0 m unter GOK / 30,50 mNN 483 Anker / m

36 Seite 36 Bauablauf Baugrube - Aushub Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

37 Seite 37 Bauablauf Baugrube - Anker B bis D-Lage Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg B - Lage 9,0 m unter GOK / 24,50mNN 811 Anker / m Unterhaupt C - Lage 11,0 m unter GOK / 22,50mNN 75 Anker / m Unterhaupt D-Lage 12,0 m unter GOK / 21,50mNN 75 Anker / m

38 Seite 38 Bauablauf Baugrube – Endaushub und Filtereinbau Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

39 Seite 39 Druckentlastung Unterer Grundwasserleiter Randbedingungen Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Geländeca. 33,50 mNN Aushub Unterhaupt18,65 mNN Aushub Kammer20,70 mNN Unterkante Braunkohleschluff ca. 3 mNN Druckpotential Unterer Grundwasserleiter ca. 29,50 mNN erforderliche Druckentlastung auf 28,40 mNN Absenkziel25,00 mNN Längsschnitt Unterhaupt

40 Seite 40 Druckentlastung Unterer Grundwasserleiter Maßnahmen Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg -6 Wochen mit 13 Brunnen -Absenkziel im Brunnen ca. 14 mNN -Überwachen mit Druckaufnehmern inkl. Alarmwerten -zusätzlich manuelle Messung alle drei Stunden -Referenzbrunnen -Pumpenwache, Ersatzpumpen und Notstromaggregat durchgehend vor Ort -Möglichkeit Teilflutung der Baugrube -Ende Druckentlastung nach Betonage Sohle Unterhaupt

41 Seite 41 Bauablauf Baugrube - Fertige Baugrube Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg

42 Seite 42 Bauablauf Baugrube - Fertige Baugrube Neubau 2. Schleuse Wusterwitz - Baugrube Christian Puscher, BAW Hamburg / Christian Jöckel, WNA Magdeburg Weitere Informationen:


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