Schleuse Hohenwarthe - Wasserstraßen-Neubauamt Magdeburg

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DOPPELSPARSCHLEUSE
HOHENWARTHE
ARGE Schleuse Hohenwarthe
HEITKAMP
SPEZIALTIEFBAU

2 GESCHICHTLICHER RÜCKBLICK 3
PROJEKT 17 4
NEUBAU, FUNKTION UND KONSTRUKTION 7
STATIK, PLANUNG UND BAUGRUND 9
ERDARBEITEN UND BAUGRUND 10
DICHTWAND 11
BOHRPFÄHLE 12
BAUWERKSMESSUNG 13
BAUAUSFÜHRUNG MASSIVBAU 14
BETON 16
SCHALUNG 17
STAHLWASSERBAU 18
Wolfsburg
Hannover
Sehnde
Peine
Mittellandkanal
Braunschweig
Mittellandkanal
Haldensleben

GESCHICHTLICHER
R Ü CKBLICK
Auf der Grundlage des Wasserstraßengesetzes vom
01. April 1905 begannen 1906 die Arbeiten am
westlichen Abschnitt des Mittellandkanales, dem
heutigen Rhein-Herne-Kanal.
Der eigentliche Mittellandkanal, der bei Bergeshövende
vom Dortmund-Ems-Kanal abzweigt,
konnte am 15. Februar 1915 bis Minden dem Verkehr
übergeben werden. Zwischen Minden und
Hannover wurden die Arbeiten im Herbst 1916 abgeschlossen.
Nach dem ersten Weltkrieg, in dem sich bereits die
große Bedeutung des MLK gezeigt hatte, begann
unverzüglich der Weiterbau bis Peine. Die Weiterführung
der Arbeiten bis zur Elbe konnten jedoch
erst nach dem Abschluß eines neuen Staatsvertrages
vom 29.07.1929 über die Festlegung der endgültigen
Trassenführung aufgenommen werden.
Mit der Inbetriebnahme des Schiffshebewerkes Rothensee
wurde schließlich 1938 eine durchgehende
Verbindung zwischen dem Rhein, der Ems, Weser
und Elbe geschaffen. 1942 wurden die Arbeiten
für das geplante 4,6 km lange Endstück des Mittellandkanals
kriegsbedingt eingestellt.
Der Mittellandkanal gehört damit zu den wichtigsten
Wasserstraßen in Europa. Die herausragende
Funktion des Mittellandkanals behinderte aber
über Jahrzehnte der unvollendete Restabschnitt bei
Mittellandkanal
Kanalbrücke
Vorlandbrücke 700m
Strombrücke 200m
Schiffshebewerk
Rothensee
Rothenseer
Verbindungskanal
Elbe
Schleuse
Niegripp
Elbe-Havel-Kanal
Doppelschleuse
Hohenwarthe
Magdeburg, der die Überführung über die Elbe
und den Abstieg der Wasserstraße zum Elbe-Havel-
Kanal beinhalten sollte.
Zu dem unvollendeten Teilstück zählt das schon zu
seiner Zeit bedeutendste Projekt, das Schiffshebewerk
Hohenwarthe. Zwei Schwimmerhebewerke
hätten also schon vor Jahrzehnten den Abstieg vom
Mittellandkanal in den Elbe-Havel-Kanal gewährleisten
können.
Eine große Beeinträchtigung auf dem Umweg über
die Elbverbindung stellte die Stromstrecke der Elbe
dar. Häufig geht bei Niedrigwasserstand die Tauchtiefe
von 2 m bis auf 1,30 m zurück. Bei oft wochenlangen
Niedrigwasserständen müssen die
Schiffe teilbeladen fahren, oftmals muß der Verkehr
ganz eingestellt werden. Außerdem ist das zu
passierende Schiffshebewerk Rothensee aufgrund
seiner Trogmaße für moderne Binnenschiffe zu
klein.
1992 wurde daher im Zuge der Verkehrsprojekte
Deutsche Einheit (Projekt 17) beschlossen, eine
Kanalbrücke über die Elbe und die Doppelsparschleuse
Hohenwarthe zu bauen, um eine vom Elb-
Wasserstand unabhängige Verbindung zwischen
dem Mittellandkanal und dem Elbe-Havel-Kanal
herzustellen.
Anstelle des einst geplanten Hebewerks in Hohenwarthe
wird in Zukunft eine Doppelsparschleuse
(190 m x 12,5 m) mit zwei Schleusenkammern
und je drei Sparbecken die Wasserstandsdifferenz
von 18,55 m überwinden und das Wasserstraßenkreuz
Magdeburg mit dem Elbe-Havel-Kanal verknüpfen.
3
Schleuse
Rothensee
Magdeburg
Elbe
Hafenschleuse
Sperrtor
Berlin
Havelkanal
Untere Havel - Wasserstraße
GVZ
Wustermark
Westhafen
Osthafen
Elbe - Havel - Kanal
Parey Genthin
Brandenburg
Nordtrasse
Südtrasse
Teltowkanal
Burg
Niegripp
Potsdam
Magdeburg

NEUBAU UND
FUNKTION
4
Auftrags-Daten:
Submission:
15. Januar 1997?
Angebote:
11 Bietergruppen?
Beauftragung:
14. April 1997?
Auftragssumme:
brutto 180 Mio DM
Bauzeit:
09.1998 – 04.2003
Neubau der Doppelsparschleuse
Hohenwarthe
Die Konstruktion
Die Doppelsparschleuse Hohenwarthe ermöglicht
zukünftig den Schiffen den Auf- und Ab-stieg zwischen
dem Mittellandkanal (56,00 m NN) und dem
Elbe-Havel-Kanal (37,45 m NN). Schiffseinheiten
bis 185 m Länge und 11,4 m Breite und 2,8 m Abladetiefe
werden diese neue Anlage nutzen können.
Bei einem prognostizierten Verkehrsaufkommen
von rund 12 Mio. t in Hauptverkehrsrichtung,
reicht die Leistungsfähigkeit einer Schleuse nicht
aus, so daß der Bau einer Doppelsparschleuse erforderlich
wird. Die Schleuse besteht aus zwei
symmetrisch angeordneten parallelen Schleusenkammern,
die durch eine 12,5 m breite Mittelmauer
voneinander getrennt sind.
Die Nutzlänge jeder Schleusenkammer beträgt 190
m, die Breite 12,5 m. Jede Schleusenkammer wird
aus 14 Lamellen gebildet, die durch Dehnfugen nur
in den aufgehenden Wänden voneinander getrennt
sind.
Die Dicke der erstmals monolithischen Kammersohle
beträgt 5,50 m. Sie wird ca. 13 bis 15 m unter
OK des derzeitigen Geländes auf Bohrpfählen gegründet.
Das hydraulische System
In den Kammerwänden befinden sich auf Höhe der
Schleusensohle die Längskanäle. Die in der Schleusenmittelmauer
liegenden rechteckförmigen
Längskanäle sind mit dem jeweils oberwasserseitigen
Grundlaufsystem und Sparbeckenzuläufen
verbunden und die landseitig liegenden trapezförmig
ausgebildeten Längskanäle mit dem jeweils
unterwasserseitigen Grundlaufsystem und Sparbeckenzuläufen.
Die in der Kammersohle angeordneten
Grundlaufsysteme OH und UH verzweigen
sich vom Zulauf aus dem jeweiligen Längskanal
bzw. Sparbeckenzulauf symmetrisch über je eine
Wasserkammer in 4 Füllbatterien mit je 44 Eintrittsöffnungen
in die Schleusenkammer entlang
den Kammerwänden. Eine Verbindung zwischen
den Grundlaufsystemen der nördlichen und südlichen
Schleuse existiert nicht.
Das Oberhaupt
Im Oberhaupt sind die Einläufe symmetrisch beidseitig
jeder Schleusenkammer angeordnet und
strömungstechnisch günstig ausgeformt.
Es enthält die Aussparungen für einen Revisionsverschluß
zum Trockenlegen des Torrau-mes. Das
Obertor ist ein einseitig angetriebenes Zugsegmenttor
mit einer Höhe von 5,10 m und einem Gewicht
von rd. 35 t. In der Mittelmauer befinden

NEUBAU UND
FUNKTION
sich die Betriebsräume für den hydraulischen Torantrieb
und die Torsteuerung.
Auf der Nordseite der Schleuse verläuft der Pumpkanal
vom Pumpwerk bis zum Oberhaupt. Im
Oberhaupt verzweigt sich der Pumpkanal, so daß
im Normalfall ein Auslauf in beide Einfahrtsbereiche
erfolgt.
Das Unterhaupt
Am Unterhaupt erhält die Schleuse Hubtore. Geplant
ist der erstmalige Einsatz von rund 10 m langen
hydraulischen Antriebszylindern beidseitig
des Tores. Die Hubleistung beträgt 2x75 kW bei einer
Hubzeit von 120 sec. Das Untertor ist durch
eine Stoßschutzanlage geschützt.
Eine Brücke aus Betonfertigteilen überführt am
Unterhaupt einen Betriebsweg.
Das Schleusenbetriebsgebäude
Das Schleusenbetriebsgebäude (Steuerstand) befindet
sich am Unterhaupt der Schleuse zwischen
den beiden Kammern. Durch den begehbaren
Gang in der Tormaske ist das Schleusenbetriebsgebäude
mit den Betriebsräumen auf der Landseite
verbunden. Das Schleusenbetriebsgebäude wird
aus Stahlbeton errichtet und enthält ebenso wie
ein Teil der Außenwände des Unterhaupts ein Verblendmauerwerk
aus Klinker. Es ist von der Planie
des Unteren Vorhafens aus gemessen rund 30 m
hoch.
Die Sparbecken
Durch die Sparbecken werden rund 60 % des
Schleusungswasserbedarfs eingespart. Die übrigen
40 % der Kammerinhalte werden bei der Talschleusung
in die untere Haltung abgeleitet und durch
Rückpumpen wieder ersetzt.
Jedes Becken ist 15,50 m breit, 167 m lang und in
der Mitte durch eine Tauchwand unterteilt. Je drei
Sparbecken sind in monolithischer Bauweise konstruiert.
Die Sparbeckenreihen sind von der Schleusenkammer
abgerückt. Die Maschinenhallen sind ähnlich
wie die Schleusenkammer auf Bohrpfählen tief gegründet.
Die Sparbecken sind über die Zuläufe in der oberen
und unteren Schleusenkammerhälfte mit der
Schleusenkammer verbunden. Die jeweils drei Einzelzuläufe
werden im Bereich der Maschinenhallen
zusammengeführt und von hier an den jeweiligen
Längskanal angebunden.
Die Sparbeckenzulaufkanäle erhalten jeweils vor
und hinter den Zulaufverschlüssen in den Maschinenhallen
Druckausgleichsleitungen, die als Niro-
Rohre bis auf 10 m über das Gelände geführt werden.
5
Talschleusung
Querschnitt
Bergschleusung
Beckenreihe III
Beckenreihe II
Beckenreihe I
Maschinenhalle
OW + 56
Maschinenhalle
Beckenreihe I
Beckenreihe II
Beckenreihe III
UW + 37,44
Verlustwasser
Längskanal
Sparwasser

NEUBAU UND
FUNKTION
6 Die Längskanal- und Sparbeckenverschlüsse werden
einheitlich mit Rollschützen und hydraulischem
Antrieb ausgerüstet.
Bildunterschrift
Die Vorhäfen
Der obere Vorhafen schafft den Anschluß der neu
zu errichtenden Schleusen Hohenwarthe zum
ebenfalls neu zu errichtenden, hier in Dammlage
verlaufenden, Mittellandkanal. Der zukünftige Kanalwasserspiegel
liegt rund 15 m über dem Gelände.
Die Uferwände werden als im Damm rückverankerte
Stahlspundwand hergestellt. Die OK der
Spundwände liegt auf NN + 57,95 m. Die Liegeplätze
und sonstigen Uferbereiche werden entsprechend
DIN 19703 mit Steigleitern, Nischen- und
Kantenpollern, Kantenschutz und Beleuchtung
ausgerüstet.
Der Obere Vorhafen wird östlich von MLK-km
324+450 mit einer 0,40 m dicken Tondichtung versehen.
Diese wird im Bereich des Spundwandanschlusses
über eine Breite von 5 m auf eine Dicke
von 1,5 m nach unten verzogen und an die Spundwand
angepreßt. Im Bereich der alten Hebewerksgründung
wird die Sohldichtung auf 0,60 m verstärkt.
Der Vorhafen und der Einfahrtsbereich werden bis
zur Schleuse mit Wasserbausteinen der Klasse III
in einer Schichtdicke von 0,60 m, die entlang der
Uferwände in einer Breite von 12 m verklammert
werden, gesichert. Zwischen der Oberkante der
Sohldichtung und den Was-serbausteinen werden
ein 0,40 m dicker Kornfilter sowie ein geotextiler
Vlies als Trenn-schicht eingebaut.
Über den Unteren Vorhafen wird auf dem südlichen
Ufer ein 420 m langer und auf dem nördlichen
Ufer ein 320 m langer Liegeplatz in Spundwandbauweise
mit Rückverankerung angelegt.
Die Sohle erhält hier keine Dichtung. Ein Kolkschutz,
bestehend aus einer Abdeckung mit geotextilem
Filter und einer 60 cm dicken Schutzschicht
aus Wasserbausteinen der Klasse III, wird von der
Schleuse bis MLK-km 325+625 angeordnet. Die
Wasserbausteine werden auf einer Länge von 12 m
entlang der Uferwände verklammert.
Bauablaufplanung
Auftragsvergabe
BE, vorbereitende Arbeiten
Technische Bearbeitung
Spezialtiefbau
Dichtwand
Verbau
Bohrpfähle
Spundwände
Wasserhaltung
Erdarbeiten
Erdarbeiten, Aushub
Erdarbeiten, Verfüllung
Stahlbetonarbeiten
Schleusensohle
Oberhaupt
Unterhaupt
Zuläufe
Sparbecken
Pumpwerk, Pumpkanal
Ausbauarbeiten
Stahlwasserbau
Sohlsicherungsarbeiten
Probebetrieb, Übergabe
1998 1999 2000 2001 2002 2003

BAUGRUND UND
KONSTRUKTION
Baugrund und Gründung
7
Der Baugrundaufbau besteht aus Fluss- und
Schmelzwassersanden mit unterlagernden Kiesen
und Geröllen, Bänderton und Bänderschluff, Geschiebemergel,
Septarienton und Grünsand.
Zur Minimierung der Setzungen und zum Schutz
der Tondichtung des oberen Vorhafens wurde der
locker gelagerte Baugrund in diesem Bereich Tiefenverdichtung
verbessert. Aufgrund der zu erwartenden
großen Setzungen des Hauptbauwerks und
der damit verbundenen Fugenbewegungen wird
die Sohlplatte als statisch und konstruktiv durchgehende
Platte ohne Dehnungsfugen ausgebildet.
Die unmittelbar unter der Gründungssohle mit einer
Mächtigkeit von bis zu 10 m anstehende Bändertonschicht
besitzt keine ausreichende Geohydraulische
Sicherheit, so dass größere Setzungen
aus dieser Schicht zu befürchten waren. Deshalb
wird die Last über eine Pfahlgründung in den darunterliegenden
Geschiebemergel abgetragen.
Die Pfahlgründung für die Schleuse besteht aus
1.248 Großbohrpfählen mit einem Durchmesser
von 880 mm. Die Pfähle binden in den Geschiebemergel
ein und sind bis zu 21 Meter lang.
Aus der Optimierung der Pfahlgründung – vor allem
in Hinblick auf gleichmäßige Bettung der
Schleuse- ergeben sich nur mäßige Biegebeanspruchungen
der Sohle. Durch die große Steifigkeit der
Sohle im Vergleich zum anstehenden Boden ergeben
sich trotz einer Pfahlgründung nur geringe
Zwangsbeanspruchungen aus der Herstellung des
fugenlosen Bauwerkes mit ´großer Länge. Somit
ergibt sich unter Berücksichtigung des weiteren
Vorteile der Entfall von Fugen in der Sohle, eine
starke Reduktion der Bewegung der Kammerwandfugen
und der Entfall der Schwelllastproblematik
der Gründung.
Eine Optimierung in der Pfahlgründung konnte
aufgrund der durchgeführten Probebelastungen
und weiterer vergleichbarer Probebelastungen erfolgen.
Diese Pfahlversuche zeigen ein sehr günstiges
Tragverhalten der Bohrpfähle bei den anstehenden
Baugrundverhältnissen. Die fugenlose
Bauweise der Sohle weist konstruktive und klare
wirtschaftliche Vorteile auf.

BAUGRUND UND
KONSTRUKTION
8
Räumliches Model im Unterhaupt
Konstruktive Ausbildung
und Statische Berechnung
Die monolithische Ausführung einer 245 m langen,
55 m breiten und 5,50 m dicken Betonplatte
führt zu hohen Zwangsbeanspruchungen aus Hydratation
und Verformungen aus Lasteinwirkungen.
Um die Spannungen aus abfließender Hydratationswärme
beim Abbinden des Betons gering
zu halten, wurden strenge Bedingungen an
den Zement, den Zementgehalt und die Temperaturdifferenz
im Betonquerschnitt gestellt.
Grundlage für die Bemessung der Sohlplatte
war die Setzungsberechnung aus Lastbeanspruchung
mit den aus den Verformungen resultierenden
Zugspannungen an Unter- und Oberseite der
Sohlplatte.
Für die Zwangsbeanspruchung aus abfließender
Hydratationswärme wurde für den gesamten
Bauablauf eine instationäre Wärmeberechnung
durchgeführt.
Die Berechnung wurde für die Kammerblöcke
an ebenen Systemen und für das Ober- und Unterhaupt
an räumlichen Systemen durch das Konstruktionsbüro
der Fa. Heitkamp durchgeführt.
Die Schnittkraftermittlung der verschiedenen
Bauteile wird durch die Überlagerung von Grundlastfällen
für den Zeitpunkt T=0 (Bauzustand /Nutzungsbeginn)
bzw. T = 8 (Endzustand/Endsetzungen)
mit Differenzlastfällen und Zusatzlastfällen
durchgeführt.
Über die standardmäßige Prüftätigkeit hinaus
waren die Prüfingenieure Prof. König und Frau
Dipl.-Ing. Schönig für diese Baumaßnahme besonders
am Anfang der Ausführungsplanung bei der
Erarbeitung der allgemeinen Berechnungsgrundlagen,
dem Konzept der Mindestbewehrung und der
Behandlung der Fugenbandproblematik beratend
tätig.
Neben der Schleusenkammer mit den Torlamellen
wurden die Maschinenhallen der Sparbecken
und das Pumpwerk über Pfähle gegründet. Die
Verbindungskanäle zwischen Kammer und Sparbecken
sind als Gelenkkette zwischen den Bauwerken
flach gegründet. Beim nordwestlichen Zulaufkanal
führt die Eigenlasten mit Böschungsgewichten
zu Setzungen aus der Zusammendrückung
einer starken Bändertonschicht. Die aus der Setzungsberechnung
ermittelten Verformungen zeigen
eine relativ große Setzungsdifferenz zwischen
Kammersohle und Mitte Zulaufkanal.
Da die Fugenbewegungen von den vorgesehenen
Fugenbändern nicht aufge-nommen werden
können, wurde durch die Verlegung des Drehpunk-
Kammerquerschnitt
Sparbeckenzulaufkanal Bauausführung
Gelenkausbildung Sparbeckenzulaufkanäle
Gelenkausbildung Sparbeckenzulaufkanäle

BAUGRUND UND
KONSTRUKTION
tes in die Mitte der Kanalwände die Fugenbewegung
halbiert (s. Abb).
Entsprechend dem Sondervorschlag wurden
Möglichkeiten einer monolithischen Ausführung
der 3 Sparbecken untersucht. Es wird komplett auf
Längsfugen verzichtet. Nur die mittlere Tauchwand
wird durch Fugen von den Längswänden getrennt.
9
Fugenbandkonstruktion Oberhaupt
Blockfuge des Sparbeckenzulaufkanales
Fugenbandkonstruktion Oberhaupt

DICHTWAND, BAUGRUBENVER-
BAU UND TIEFENVERDICHTUNG
10 Technische Daten:
Ausführung
Maagh Leitungsbau, Bonn
(Tochterunternehmen von
Bilfinger + Berger
Bauaktiengesellschaft)
Spundwandmenge
4.100 to
26.000 m2
Rundstahlanker
13.100 m
d = 70 bis 110 mm
MV-Pfähle
110 Stück
HEB 300
Länge 13,30 m
Zu Beginn der Arbeiten musste in einer ersten
Maßnahme das gesamte Baufeld des Schleusenbauwerks
und der Sparbecken mit einer ca. 1.200
m langen Dichtwand umschlossen werden. Hierfür
wurde eine Ein-Phasen-Schlitzdichtwand mit einer
Stärke von 60 cm hergestellt.
Die Arbeiten erfolgten im kombinierten Einsatz
von Schlitzwandfräse und Greifern. Zirka ein Drittel
wurden mit einem Hydraulikgreifer HDG auf
Trägergerät BS 670 und zwei Drittel mit einer Fräse
BC 30 ausgeführt. Dabei wurde die Wand
"frisch-in-frisch" im Pilgerschritt-Verfahren hergestellt
und beide Geräte auf eine Stichbreite ausgelegt,
so dass sie kompatibel waren. Für geringe Tiefen
wurde der Greifer eingesetzt. Die Wandtiefen
schwanken von 26 m bis 53 m. Die Einbindung in
den Geschiebemergel beträgt mindestens sechs
Meter.
Die Sicherung des tiefen Teiles der Baugrube
für die Schleuse sowie der Sparbeckenzulaufkanäle
erfolgt mit einer Trägerbohlwand. Diese
dient gleichzeitig als verlorene Schalung für die
Schleusensohle und die Wände der Zuläufe. Die
eingerüttelten Träger bestehen aus zwei durch Laschen
verbundenen U 200-Profilen. Zur Ausfachung
wurden Rundhölzer ∆ ... verwendet.
Unterhalb der oberen Schleuseneinfahrt befinden
sich die bereits vorab verfüllten Trogkammern
und Schwimmerschächte des geplanten Hebewerkes.
Zur Verbesserung der Lagerungsdichte der
Verfüllung mußte in diesem Bereich eine Rütteldruckverdichtung
durchgeführt werden. Diese
reichte bis zu 30 m unter Geländeoberkante. Dabei
wurden zwei Trägergeräte eingesetzt.
Zur Ufersicherung der Vorhäfen müssen in der zweiten
Hälfte des Jahres 2001 ca. 1.600 m Spundwände eingebracht
werden. Diese werden durch Verpresspfähle
rückverankert. Die Wände bestehen überwiegend aus
Larsen 22 Profilen mit Längenvon ca. 15 m.
Dichtwandarbeiten
Trägerbohlwand
Dichtwandfräse
Übersicht Spezialtiefbauarbeiten

ERBARBEITEN UND
SOHLSICHERUNG
Nach Fertigstellung des Dichtwandringes und ausreichendem
Verlauf der Grundwasserabsenkung
innerhalb der Baugrubenumschließung konnte die
Herstellung der Baugrube beginnen.
Vom April bis September 1999 wurden ca. 450.000
m_ anstehender Grobsand ausgehoben und direkt
als suffosionssichere ca. 15 m hohe Dammschüttung
des oberen Vorhafens wieder eingebaut.
Mit zahlreichen Erdbaugeräten wurden täglich ca.
5.000 m_ Boden bewegt. Der Aushub erfolgt nach
dem Oberbodenabtrag von NN +42,00 m bis auf
Gründungsniveau der Schleusensohle auf NN
+27,65 m. Damit betrug die Aushubtiefe 14,35 m.
Ausführungsmengen:
Oberbodenabtrag
ca. 120.000 m 3
Baugrubenaushub Schleuse
ca. 485.000 m 3
Bodenaushub ObererVorhafen
ca. 100.000 m 3
Bodenaushub UntererVorhafen
ca. 200.000 m 3
Bodeneinbau
ca. 785.000 m 3
11
Nach dem Abbau des Baustellen-Betonwerkes und
dem Rammen der Uferspundwände kann im Jahre
2002 auch der untere Vorhafen ausgehoben werden.
Hier sind außerhalb des Dichtwandringes ca.
135.000 m_ Boden unter Wasser zu baggern und
als Baugrubenverfüllung wieder einzubauen.
Während Dichtung und Sohlsicherung im oberen
Vorhafen im trockenen eingebaut werden können,
müssen die Sohlsicherungsarbeiten im unteren
Vorhafen vom Wasser aus erfolgen.
Baugrube Zulaufhaube
Baugrube Schleuse
Baugrube Schleuse

BOHRPFÄ HLE
12
Technische Daten:
Drehbohrgerät BG 42
mit Doppelkopfbohrausrüstung
Höhe:
35 m
Drehmoment:
227/367 kNm
Vorschub Druck:
400/400 kN
Vorschub Zug:
400/600 kN
Einsatzgewicht:
150 to
Leistung:
514 kW
Die Herstellung der Pfahlgründung erfolgt im Wesentlichen
mit einem Großdrehbohrgerät BG 42 C
mit Doppelkopfsystem. Bei gleichzeitigem gegenläufigen
Antrieb von langer Schnecke und durchgehendem
Bohrrohr konnten die bis zu 23 m langen
Pfähle teilweise in Rekordzeiten von zwanzig
Minuten abgebohrt werden.
Zur Energieversorgung der beiden Drehantriebe
stehen bei der BG 42 C eine Dieselmotorleistung
von 515 kW zur Verfügung, so dass auch bei
Ausnutzung des maximalen Drehmoments von
367 kNm am Rohr und 245 kNm an der Schnecke
noch gute Drehzahlen zustande kommen. Die
Schnecke kann über eine Vorschubwinde mit bis
zu 400 kN in den Boden gedrückt oder gezogen,
das Bohrrohr über die Hauptwinde des Gerätes mit
600 kN gezogen werden.
Neben der BG 42 waren zwei weitere Bohrgeräte
BG 22 im Einsatz. Damit konnte die gesamte
Pfahlgründung mit insgesamt ca. 22.000 lfdm.
Großbohrpfähle ∆ 90 cm zwischen Oktober 1999
und April 2000 fertiggestellt werden.
Bohrgerät BG 42
Bildunterschrift
Bohrpfahlarbeiten

BAUWERKSMESSUNG
Zur umfassenden Überwachung der prognostizierten
geotechnischen Parameter des Bauwerkes wurde
bereits im Vorfeld der Baumaßnahme ein Konzept
zur Installation eines umfangreichen Meßsystems
entwickelt.
Das Schleusenbauwerk ist auf Grund der geohydraulischen
Gesamtsituation trotz der Bodenverbesserungs-
und Lastabtragungsmaßnahmen starken
Belastungen ausgesetzt. Ziel der geotechnischen
Meßeinrichtung ist deshalb einerseits die
Überwachung des langfristigen Setzungsverhaltens
(Extensometer, Verschiebungsmessung) und
der hydraulischen Untergrundsituation (Porenund
Sohlwasserdrucksensoren), aber andererseits
auch der Standsicherheit des Massivbetons (Betondehnungs-
und Temperatursensoren).
An das Meßsystem stand von Beginn an die Forderung
nach frühestmöglicher Datenerfassung und
maximaler Flexibilität, ohne den Bauablauf mehr
als notwendig zu behindern. Aus diesem Grund
wurde entschieden, während der Bauphase die Daten
querschnittsweise automatisiert zu erfassen
und die Meßanlagen netzunabhängig zu betreiben.
Die Meßanlagen werden im Zuge der abschnittsweisen
Betonierung der Kammerwände bis in den
Bereich der Schleusenplanie nach oben geführt. In
der Endausbauphase erfolgt die Datenerfassung
zentral im Betriebsgebäude.
Die Montagearbeiten für die Meßtechnik begannen
nach Aushub der Baugrube mit der Erstellung der
Bohrungen für die Extensometer und Porenwasserdrucksensoren.
Die tiefsten Extensometeranker
liegen bei ca. -55 mNN. Die Extensometer wurden
dem Baufortschritt der Schleusensohle entsprechend
verlängert und später in einen druckwasserdichten
Meßschacht integriert. Die Datenerfassung
erfolgt über elektrische Wegaufnehmer. In unmittelbarer
Nähe der Extensometermeßstellen wurden
Porenwasserdruckaufnehmer in bis zu 5 Meßhorizonten
installiert.
Zur Überwachung des Lastabtragungsverhaltens
wurden an ausgewählten Großbohrpfählen Spitzendruck-
und Dehnungssensoren instrumentiert.
Komplettiert wird das Meßsystem durch die umfangreiche
Erfassung der Temperatur und der Dehnung
des Massenbetons in Kammersohle und -
wänden, die Messung des Sohlwasserdruckes und
der Sohlspannung unter der Bodenplatte, die Messung
der Fugenbewegung sowie der Überwachung
der Kammerwandneigung.
Massenzusammenstellung
Temperatursensoren
210 Stück
Dehnungsaufnehmer
152 Stück
Pfahldehnungsaufnehmer
84 Stück
Extensometer
8 Stück
Sohlspannungssensoren
24 Stück
Porenwasserdrucksensoren
24 Stück
Sohlwasserdrucksensoren
19 Stück
Pfahlspitzendrucksensoren
8 Stück
Automatische Meßanlagen
9 Stück
Messkabel
ca. 17.000 lfd.m
13
Dehnungsaufnehmer
Extensometerbohrungen
Zwängungsmeßstellen Sohle
Pfahl.. mit Druckkissen

BAUAUSFÜ HRUNG
MASSIVBAU
14 Daten: Bauabwicklung
Bauausführung Massivbau:
Bauunternehmung
E. Heitkamp GmbH
Bewehrungsarbeiten:
ARGE Bewehrung
Lauterbach/ Trebbin Friedrichsdorf
Betonlieferung:
ARGE Betonlieferung
Weber/ NTB Magdeburg
Schalungslieferung:
Heitkamp Systembau Herne
Fugenbandkonstruktion:
Vredestein
Renkum/Niederlande
Die Firmen E. Heitkamp GmbH , Bauer Spezialtiefbau
GmbH sowie Stahlbau Plauen GmbH haben
sich auf Grund ihrer Kernkompetenzen für die
Bauaufgabe zusammengeschlossen. Unmittelbar
nach Auftragserteilung wurde mit der umfangreichen
Arbeitsvorbereitung , der Technischen Bearbeitung
, der Grundvermessung und der Baustelleneinrichtung
begonnen.
Nach Abschluß der Baugrubenumschließung in
Form einer gefrästen Dichtwand , der Absenkung
des Grundwasserspiegels um ca. 14 m , den Erdund
Verbauarbeiten sowie einem ausreichenden
Vorlauf der Bohrpfähle sowie der geotechnischen
Meßtechnik konnte mit den Stahlbetonarbeiten im
Oktober 1999 begonnen werden. Der Bauablauf ist
im nebenstehenden Grobablaufplan dargestellt.
Bauausführung Massivbau
Die 5,50m dicke Schleusensohle wurde in 14 Teilabschnitten
ohne Dehnfugen hergestellt. Dabei
wurden die übereinanderliegenden Abschnitte um
ca. 15 m versetzt. Die Herstellung der Schleusensohle
mit ca. 75.000 m 3 Beton und ca. 11.000 to Bewehrung
erfolgte im Zeitraum Oktober 1999 bis
Juni 2000. Auf der horizontalen Arbeitfuge bei
+30,15 m wurde das Grundlaufsystem mit Stichkanälen
und Aussparungen mit ca. 5500 m 2 Schalfläche
eingebaut. Die Betonförderung erfolgte über
bis zu 4 Autobetonpumpen sowie 1 stationären Betonverteilermast.
Nach Fertigstellung der westlichen
Sohlenbereiche begannen die Stahlbetonarbeiten
im Oberhaupt und in der Schleusenkammer.
Ab Juni 2000 folgten die Arbeiten im Unterhaupt.
Die Schleusenkammer besteht aus 12 gleichen ,
durch Dehnfugen getrennten Lamellen. Die
24,50m hohen Kammerwände sind in 252 Betonierabschnitte
mit einer Höhe bis zu 4,75m eingeteilt.
Die Fugenabdichtung erfolgt über spezielle
Dehnfugenbänder.
Mit gleichzeitig 13 Schalsätzen waren 6 Kolonnen
über einen Zeitraum von 21 Monaten mit der Herstellung
der Schleusenwände im Schichtsystem beschäftigt.
Die Betonförderung in der Schleusenkammer
erfolgte über Autobetonpumpen mit einer
Reichweite von 52m sowie 2 stationären Autobetonpumpen
BP 3500/3000 – Schwing sowie 2 fahrbaren
Betonverteilermasten auf Krangleis KVM 32
– Schwing. In speziellen Takt – und Ablaufplänen
wurden die Abläufe im Zusammenhang mit der
umfangreichen Bewehrung , der großen Schal –
und Vorhaltemenge, der Nachbehandlung (u.a. 1
Woche Beton in Schalung ) sowie Abhängigkeiten
der einzelnen Abschnitte untereinander geplant.
Die Betonarbeiten in den Sparbeckenzuläufen zwischen
Schleusenkammer und Sparbecken begannen
im Juni 2000.
Im Gegensatz zur Schleusenkammer stehen die
Arbeitsfuge Schleusensohle
Großbetonage Oberhaupt
Grundlaufsystem Schleusensohle
Schleusenkammerwände

BAUAUSFÜ HRUNG
MASSIVBAU
Sparbeckebzuläufe nicht auf Pfählen. Sie werden
in mehreren, durch aufwendige Dehnfugenkonstruktionen
getrennten Blöcken hergestellt. Spezielle
auswechselbare Omegafugenbänder sollen bei
Fugenbewegungen die Dichtigkeit der Kanäle gewährleisten.
Die Arbeiten an den Zuläufen mit seinen
vielen Betonierabschnitten erforderten ein hohes
Maß an die Ausführung und präzise Ablaufplaung.
Die Kanalquerschnitte in den Zuläufen
betragen bis zu 4,40 m x 1,80 m.
Auf Grund eines Sondervorschlages werden die
Sparbecken ohne Dehnfugen hergestellt. Die Ausführung
der 160m langen und insgesamt ca. 50m
breiten Becken beidseitig der Schleusenanlage erfolgt
im Zeitraum Januar 2001 bis ca. März 2002.
Dabei sind 27.000m 3 frostbeständiger Beton sowie
ca. 25.000 m 2 Schalung und ca. 4100 to Bewehrung
zu verbauen.
In der Bauausführung musste die sich stetig reduzierende
Zufahrt – und Lagermöglichkeit an den
Bereich der Schleusenanlage berücksichtigt werden.
Dieses erforderte einen hohen Umfang an Ablaufplanung
und Abstimmung unter allen Beteiligten.
Es werden insgesamt ca. 35.000 to Betonstahl
unterschiedlichen Durchmessers von 16mm bis 28
mm mit in Spitzenzeiten 50 Verlegern eingebaut.
Nach Fertigstellung der Rohbauarbeiten erfolgen
die Ausbauarbeiten im Bereich des Schleusenbetriebsgebäudes
sowie in den Maschinenhäusern
und Pumpwerk.
Bildunterschrift
Bildunterschrift
15
Bildunterschrift

BETON
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Bildunterschrift
Die Anforderungen, die an ein Schleusenbauwerk
gestellt werden, erfordern eine exakte Anpassung
der Betonrezepturen an die unterschiedlichen Bauteileigenschaften.
So kommen durchgehend Betone mit besonderen
Eigenschaften zum Einsatz:
· wasserundurchlässiger Beton (Sohle)
· Beton mit hohem Frostwiderstand (Wände,
Wasserwechselzonen)
· Beton mit hohem Frost- und Taumittelwiderstand
(Planie, Wandkronen)
Um die Eigen- und Zwangspannungen der massigen
Bauteile möglichst klein zu halten und damit
eine unkontrollierte Rissbildung zu vermeiden,
wird besonderer Wert auf eine geringe Hydratationswärmeentwicklung
gelegt.
Für massige Bauteile dürfen nur Zemente mit einer
Wärmeentwicklung £ 230 J/g (Norm: £ 270
J/g) eingesetzt werden. Damit soll sichergestellt
werden, daß der Temperaturanstieg im Bauteil 35
Kelvin nicht überschreitet.
Durch die Verwendung eines eigens für die Baumaßnahme
hergestellten Zementes CEM III A 32,5
mit i. M. 216 J/g Wärmeentwicklung kann diese
enge Vorgabe eingehalten werden. Die rechnerische
und an Probeblöcken sowie im Bauwerk nachgewiesene
Wärmeentwicklung liegt noch unter
den erwarteten Grenzen (siehe Bilder).
Gegenüber bereits ausgeführten Schleusenbauwerken
wurden die Prüfkriterien Frostwiderstand
bei der Schleuse Hohenwarthe erheblich verschärft.
Die Leistungsbeschreibung erlaubt beispielsweise
lediglich eine Abnahme des dynamischen
E-Moduls um 30 % (zum Vergleich ZTV-W:
40 %).
Aufgrund dieser Vorgaben erfolgte die Festlegung
des Betons der Kammerwände mit einem
w/z-Wert – unter Anrechnung der Flugasche – von
0,48. Dadurch kann auf eine Zugabe von Luftporenbildner
verzichtet werden.
Um die exponierte Betonrandzone dauerhaft
und dicht auszubilden bedarf es einer intensiven
Nachbehandlung. Der Beton der Kammerwände erfährt
z. B. eine 3-wöchige Nachbehandlung, wobei
er nach der Betonage mindestens 7 Tage in der
Schalung bleibt.
Ansicht Betonmischanlage Baustelle
Hydratitionstemperaturen Wandbeton Sorte 4, frostbeständig,
Oberhaupt Torlamelle, 10.2.00, CEM III A 32,5 - 270 kg/m3
Hydratitionstemperaturen Sohlbeton Sorte 2 - Schleusensohle S1,
16.11.99, CEM III A 32,5 - 240 kg/m3

SCHALUNG
Ablauf der Schalarbeiten
Der überwiegende Teil der Schleusensohle wurde
gegen den Verbau betoniert.
Lediglich die Sparbeckenzuläufe sowie der Abschluß
in der Dehnungsfuge im Unterhaupt sowie
Sparbeckennotüberlauf wurden mit Großflächenschalung
abgeschalt. Für das Grundlaufsystem in
der Schleusensohle (ca. 3.000 m 2 Wandschalung
sowie 2.000 m 2 Deckenschalung) wurde eine vorgefertigte
Holzschalung verwendet, die abschnittsweise
umgesetzt wurde. Für die Auslaufschlitze in
der Sohle wurden teils eine vorgefertigte Schachtschalung
sowie teils Filigranelemente eingesetzt.
Abschalungen der Arbeitsfugen der oberen und
unteren Sohlabschnitte erfolgten mit Streckmetall
(Stremaform).
Bei breiten Wand- bzw. Blockabschnitten (Oberund
Unterhaupt), ohne einer Möglichkeit einer
Durchspannung, wurde eine Sperrenschalung
(SKS) eingesetzt. Die Lastabtragung erfolgte ohne
Durchspannung der Schalung über die Bühnenkonstruktion
in die im darunterliegenden Abschnitt
befindlichen Anker.
Die Wandabschnitte der Schleusenkammer sowie
ähnliche Bereiche wurden mit Kletterschalung
(Kletterbühnen KG 240) sowie Großflächenträgerschalung
geschalt, Geankert wurde im darunterliegenden
Wandabschnitt sowie oberhalb des zu betonierenden
Abschnittes.
Zur Lastab- und -übertragung wurden die Hinterspannungsträger
Fabr. Peri sowie Stahlträger TT
300 verwendet.
Für die 252 Wandabschnitte der Schleusenkammer
wurden im Maximum 13 Schalsätze eingesetzt.
Aufwendige Arbeiten an den Stirnseiten
durch Fugenbänder sowie die Einbaumengen an
Bewehrungsstahl erforderten zusätzliche Vorhaltungen
an Stirnschalung sowie Kletterbühnen.
In den oberen Wandabschnitten 4 – 6 bzw. 5.
und 6. Takt wurden gesonderte Schalsätze verwendet.
Spezielle Taktpläne gewährleisteten einen reibungslosen
Ablauf der Schalarbeiten.
Die Nachbehandlungszeit des Betons beträgt 3 Wochen,
wobei generell 7 Tage der Beton in Schalung
steht.
Im Ein- und Auslaufbereich wurde aufgrund
von Einbauteilen (Scheuerleistungen, Kantenschutz)
sowie der Geometrie eine objektbezogene
Großflächenträgerschalung eingesetzt.
Die Endmontage der Scheuerleisten erfolgte mit
Komplettierung der Schalhaut.
Für die Rundstützen größeren Durchmessers
sowie Schwimmpolleraussparung wurde eine spezielle
Stahlschalung (Sonderanfertigung) verwendet.
Längskanäle wurden in der Schleusenkammer
mit Schalwagen in Bereichen mit veränderlichen
Querschnitt individueller Schalung (Träger, Lasttürme)
geschalt.
Die Sparbeckenwände (h ≈ 6,0 m) werden mit
Vario-Großflächenträgerschalung, ein- und zweiseitig,
geschalt. Dabei beträgt die Wandlänge bis
zu 30 m (360 m 2 Schalfläche / Abschnitt).
Bildunterschrift
Technische Daten:
Schalfläche:
Gesamtschalfläche
174.500 m 2
davon
Oberhaupt/Einlaufbereich
29.750 m 2
Schleusenkammer
42.050 m 2
Unterhaupt/Auslaufbereich
26.250 m 2
Pumpwerk/Pumpkanal
11.350 m 2
Sparbecken/Zuläufe
62.000 m 2
Betriebsgebäude
3.100 m 2
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Bildunterschrift
Schalhaut:
Je nach Schalhautanforderungen
(wasserberührte Flächen, nicht wasserberührteFlächen,
untergeordnete Bauteile)
wird folgende Schalhaut eingesetzt:
· 27 mm Dreischichtplatten –
Roh Fa. Dold
· 21 mm Betonsperrholz 15-fach
verleimt, roh, Birke/Birke
· 21 mm Betonsperrholz 6- oder
9-fach verleimt, roh, Fichte/Tanne
oder Douglas Fire
· 21 mm Betonsperrholz 15-fach
verleimt mit Filmauftrag aufgebracht
auf Rahmenschalungen
Bildunterschrift
Schnitt Außenlamelle

STAHLWASSERBAU
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Technische Daten:
Ausführung:
Stahlbau Plauen GmbH
Geschäftsbereich Stahlwasserbau
Aschaffenburg
Montage:
Stahlbau Plauen GmbH
und Nürmont GmbH
Stahlbau:
2.000 to
Obertor
Die Schleuse Hohenwarthe erhält im Oberhaupt
ein ölhydraulisch angetriebenes Zugsegmentor
(Drehtor) mit Torsionsrohr. Die Abmessungen betragen
12.500 mm in der lichten Weite und 5.400
mm in der Höhe. Das Tor hat ein Gesamtgewicht
von ca. 40 to. Die Fertigung der gesamten Obertorkonstruktion
erfolgt in den Werken der Stahlbau
Plauen GmbH. Hierzu gehört auch die Armierung
für das Obertor mit einem Gewicht von ca. 3,0 to.
Der Antransport erfolgt über die Straße.
Untertor
Im Unterhaupt der Schleuse Hohenwarthe wird ein
Hubtor eingebaut. Der Antrieb erfolgt ölhydraulisch
ohne Gegengewichtsausgleich. Das Tor ist
einteilig mit einem Ge-samtgewicht von ca. 135 to.
Die Abmessungen be-tragen 12.500 mm als lichte
Weite und 11.000 mm als Höhe. Der hydrostatische
Druck auf das Untertor beträgt ca. 24m WS. Die
Torflügel einschl. der Armierungen mit einem Gewicht
von ca. 9 to werden ebenfalls in den Werken
der Stahlbau Plauen GmbH gefertigt. Der Antransport
erfolgt über die Straße. Als kammerseitiger
Anfahrschutz dient eine Stoßschutzschwinge mit
Dämpfungselementen. Das Montagepersonal auf
der Baustelle besteht aus insgesamt 15 Mann
einschließlich einem Bauleiter und zwei Kolonnenführern.
Längskanalverschlüsse
Als Füll- und Entleerungsschütze in den beidseitig
angeordneten Längskanälen sind acht Rollschütze
( plus 1 Reserveschütz) mit einer lichten Weite von
2.000 mm und einer lichten Höhe von 3.250 mm
vorgesehen. Die Verschlüsse werden über einen
mittig angeordneten Hydraulikzylinder angetrieben.
Die Gleichlast aus der hydrostatischen und hydrodynamischen
Belastung beträgt ca. 43,5m WS. Die
Gesamt-konstruktion einschl. Zubehör wiegt ca.
155 to. Die Längskanalverschlüsse können durch
je zwei Gleit-schütze trockengelegt werden. Der
Antransport er-folgt über die Straße.
Sparbeckenverschlüsse
Die Füllung und Entleerung der Schleusenkammer
erfolgt aus den bzw. in die sechs seitlich angeordne-ten
Sparbecken durch insgesamt zwölf als Rollschütz
mit ölhydraulischem Antrieb ausgeführte
Sparbeckenverschlüsse. Es werden 12 Verschlüsse
zzgl. 1 Reserveverschluß hergestellt und montiert.
Die Abmessungen betragen jeweils 2.000 mm als
lichte Weite und 3.250 mm als lichte Höhe. Die Gesamt-konstruktion
einschl. Zubehör hat ein Gewicht
von ca. 220 to. Die Sparbeckenverschlüsse
können durch je zwei Gleitschütze trockengelegt
werden. Der Antransport erfolgt über die Straße.
Zugsegment Obertor
Schwimmpoller
Zugsegment Obertor

STAHLWASSERBAU
Schwimmpoller
Zur Ausrüstung der Schleusenkammer gehören
insgesamt 16 Schwimmpoller als Sicherheitsvorrichtung.
Sie werden in 1,50 m tiefen Nischen in
der Mittelmole der Schleusenkammern ge-führt.
Das Gesamtgewicht der Schwimmpoller mit den
Führungen beträgt ca. 230 to.
Pumpwerk
Der Wasserverlust beim Schleusungsvorgang wird
über drei halbaxiale Schraubenradpumpen ausgeglichen.
Jede Pumpe verfügt über eine Nennfördermenge
von 3,5 m3 / s bei einer geodätischen Förderhöhe
von ca. 19,0 m.
Der Zulauf zu den Pumpen erfolgt, zum Schutz der
Pumpen, über Einlaufrechen.
Für den Strömungsweg werden für Wartungsarbeiten
zwei Pumpwerks-revisionsverschlüsse als
Gleitschütz sowie zwei Pumpkanalrevisionsverschlüsse
als Rollschütz benötigt.
Allgemeines
Zum Leistungsumfang des ARGE-Partners Stahlbau
Plauen GmbH gehört auch die komplette hydraulische
und elektrotechnische Ausrü-stung für
die schlüsselfertige Erstellung der Schleusenanlage
Hohenwarthe.
Technische Daten:
Obertor:
Zugsegmenttor mit
Torsionsrohr
Untertor:
Hubtor, einteilig
Längskanalverschluß:
Rollschütz
Sparbeckenverschluß:
Rollschütz
19
Bild unterschrift
Rollschütz LKV
Bild unterschrift
Bild unterschrift

20
Wasserstraßen-Neubauamt Magdeburg
Kleiner Werder 5c
39114 Magdeburg
Telefon: 03 91 - 5 35 - 0
Telefax: 03 91 - 5 35 21 14
E.Heitkamp GmbH
Langekampstraße 36
44652 Herne
Telefon: 0 23 25 - 57 00
Telefax: 0 23 25 - 57 37 55
Bauer Spezialtiefbau
Wittelsbacherstraße 5
86529 Schrobenhausen
Telefon: 0 82 52 - 97 - 0
Telefax: 0 82 52 - 97 13 59
Stahlbau Plauen GmbH
Hammerstraße 88
08529 Plauen
Telefon: 0 37 41 - 28 33 08
Telefax: 0 37 41 - 28 37 17
Impressum
Herausgeber:
Wasserstraßen-Neubauamt
Magdeburg
Gestaltung: B Plus Werbeagentur
Druck/Litho: Ruksaldruck GmbH + Co Repro plus
Offset, Berlin
Bildnachweis:
Archiv WSD Ost (9), Archiv WNA Berlin (1), Archiv
WSA Brandenburg (1),