neubau schiffshebewerk niederfinow nord -...
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Neubau Schiffshebewerk Niederfinow Nord
Güteüberwachung der Erd-und Gründungsarbeiten
nach ZTV W und ZTVE-StB Christian MöllersWILAB Eberswalde
Andreas Schröterstra/lab Rüdersdorf
2 von 52
1. Inhalt
1. Bauwerk
2. (Erd)bauwerke
3. Einwirkungen
4. Standsicherheit wasserbelasteter Dämme
5. Verdichtungsprüfungen
6. Erdbau Hebewerksanlage Niederfinow Nord
a. Anforderungen
b. Eignungsnachweis
c. Probefelder
d. Prüfpläne
7. Erfahrungen
3 von 52
2. (Erd)bauwerke
• Fangedamm / Trennmole (Bau sämtlicher
Bauwerksteile im Trockenen)• Verfüllung Schleuse III (Gewährleistung
Standsicherheit Norddamm)
• Baugrube Hebewerk (im Wesentlichen „nur“ Aushub)
• Straßen, Wege (L 29, Zufahrten, Betriebswege, Besucherwege, Parkplätze)
• Durchlässe, Leitungen
• Kanaldämme / Kanalbett
4 von 52
2. (Erd)bauwerke
5 von 52
2. (Erd)bauwerke
6 von 52
2. (Erd)bauwerke
Fangedamm
7 von 52
2. (Erd)bauwerke
– Fangedamm / Trennmole
– Verfüllung Schleuse III
8 von 52
2. (Erd)bauwerke
9 von 52
2. (Erd)bauwerke
Verfüllung Schleuse III
10 von 52
2. (Erd)bauwerke
– Fangedamm / Trennmole
– Verfüllung Schleuse III
– Baugrube Hebewerk
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2. (Erd)bauwerke
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2. (Erd)bauwerke
Baugrube Hebewerksanlage
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2. (Erd)bauwerke
– Fangedamm / Trennmole
– Verfüllung Schleuse III
– Baugrube Hebewerk
– Straßen, Wege
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2. (Erd)bauwerke
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2. (Erd)bauwerke
Straßen, Wege, Plätze
16 von 52
2. (Erd)bauwerke
– Fangedamm / Trennmole
– Verfüllung Schleuse III
– Baugrube Hebewerk
– Straßen, Wege
– Durchlässe, Leitungen
– Kanaldämme / Kanalbett
17 von 52
2. (Erd)bauwerke
18 von 52
2. (Erd)bauwerke
100 Lagen
7 Lagen
19 von 52
3. Einwirkungen
Einwirkungen auf Dämme von Wasserstraßen, Bemessungs-
kriterien
LF 1 bis LF 3 gem. DIN 1054.2005-01 für Grenzzustände GZ
1– Eigenlasten
– Erddruck
– regelmäßige Nutzungs- und Verkehrslasten
– ständiger Wasserdruck
– regelmäßig veränderlicherWasserdruck
– Durchströmung / Strömungsdruck (bei Dämmen ohne planmäßige Dichtung)
20 von 52
3. Einwirkungen
Einwirkungen auf Dämme von Wasserstraßen, Bemessungs-
kriterien
LF 1 bis LF 3 gem. DIN 1054.2005-01 für Grenzzustände GZ
1– außergewöhnliche, erhöhte Verkehrslasten
– Schiffsstoß
– Schwächung der Querschnittsgeometrie durch Windwurf, Wühltiere
– Wasserwegsamkeit durch abgestorbene Wurzeln
– Hochwasser über Bemessungshochwasser
– Strömungsdruck bei Versagen eines Sicherungselements
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3. Einwirkungen
Infolge des hohen Risikos von ständig Wasserbelasteten
Dämmen zusätzlich:
LF 4 gemäß MSD, Merkblatt Standsicherheit von
Dämmen an Bundeswasserstraßen
(BAW Bundesanstalt für Wasserbau 2005)
– Überlagerung von 2 Einwirkungen, die jede für sich dem LF 3 zuzuordnen sind
– Überlagerung des LF 3 mit anderen Einflüssen, die die Geometrie des Dammes oder die Sickerströmung maßgeblich beeinflussen
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4. Standsicherheit
Mittel zur Gewährleistung der Standsicherheit
wasserbelasteter Dämme :
– konstruktive Gestaltung / Dammgeometrie
(Dammquerschnitt, Böschungsneigung, Bermen)
– Spundwände, Schlitzwände
– Filter, Drainagen, Seitengräben
– Dichtungen
– Deckwerk
– Auswahl Dammbaumaterial (hier SE und GW)
– hohe Verdichtung
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4. Standsicherheit
Vorschriften Wasserbau:
– ZTV-W 205, Erdarbeiten
– ZTV-W 210, Böschungs- und Sohlsicherung
– ZTV-W 214, Spundwände. Pfähle, Verankerungen
– Empfehlungen zur Anwendung von Oberflächen-dichtungen an Sohle und Böschung von Wasserstraßen
– DIN EN 13383 Wasserbausteine / TL Wasserbausteine
– Merkblatt zur Anwendung von Kornfiltern (MAK)
– Merkblatt zur Anwendung von geotextilen Filtern an Wasser-straßen (MAG)
– Richtlinie für die Prüfung von Weichdichtungen im Verkehrswasserbau (RPW)
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5. Verdichtungsprüfung
Gegenüberstellung der Verdichtungsanforderungen zur Einhaltung der Erosions-und Suffosionssicherheit für Dämme und Deiche gemäß ZTV-W 205 (22) im Vergleich zu den Anforderungen nach ZTVE-StB 94 und 09 für StraßendämmeBodengruppe gem. DIN 18196 ZTV-W 205 ZTVE-StB 94 ZTVE-StB 09
GW, GI D ≥ 1,3DPr ≥ 1,001)
DPr ≥ 0,982)
DPr ≥ 1,001)
DPr ≥ 0,982)
GE, SE, SW, SI D ≥ 1,0DPr ≥ 1,001)
DPr ≥ 0,982)
DPr ≥ 1,001)
DPr ≥ 0,98 2)
GU, GT, SU, ST, OH, OK DPr ≥ 1,00DPr ≥ 1,003)
DPr≥ 0,974)
DPr ≥ 1,00 1)
DPr ≥ 0,98 2)
GU*, GT*, SU*, ST*, U, T, OU, OT Dpr ≥ 0,97DPr ≥ 0973)
DPr ≥ 0,954)DPr ≥ 0,97 5)
1) bis 1,0 m unter Planum
2) ab 1,0 m unter Planum3) bis 0,5 m unter Planum4) ab 0,5 m unter Planum
5) OU + OT nur, wenn in einvernehmlich festgelegt
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5. Verdichtungsprüfung
PrüfverfahrenVerdichtungsgrad DPr (ZTV-W gemischt- und feinkörnige Böden,
ZTVE-StB alle Böden)Labor: Proctorversuch nach DIN 18 127 (Proctorhammer)
Feldversuch: direkte Dichtebestimmung DIN 18 125 (Ausstechzylinder,
Densitometer, Wasserersatz etc.)
PrPr ρ
ρdD =
Lagerungsdichte D (ZTV-W grobkörnige Böden)Labor: lockerste und dichteste Lagerung nach DIN 18 126 (Trichter /
Schlaggabel, Rütteltisch)
Feldversuch: direkte Dichtebestimmung (Ausstechzylinder, Densitometer, Wasserersatz etc.)
nn
nnD
dd
dd
minmax
max
minmax
min
−−=
−−=
ρρρρ
26 von 52
5. Verdichtungsprüfung
PrüfverfahrenVerdichtungsgrad DPr
27 von 52
5. Verdichtungsprüfung
PrüfverfahrenLagerungsdichte D - Schlaggabel
− keine Feinteile < 0,063 mm− Maximal 50 % Feinsand− Größtkorn:
5 mm bei U>32 mm bei U<3
28 von 52
5. Verdichtungsprüfung
PrüfverfahrenLagerungsdichte D - Rütteltisch
− Maximal 15 % Feinteile < 0,063 mm− Geringe Trockenfestigkeit− Größtkorn abhängig von Zylinder:
10,0 mm bei U>3 (Zylinder 100 mm)5,0 mm bei U<3 (Zylinder 100 mm)
31,5 mm (Zylinder 150 mm)63,0 mm (Zylinder 250 mm)
29 von 52
5. Verdichtungsprüfung
Verdichtungsverhalten
Liebetruth (2008) Voth (1978)
30 von 52
5. Verdichtungsprüfung
Korrelation
Liebetruth (2008)
31 von 52
5. Verdichtungsprüfung
Prüfumfang (Eigenüberwachung)Prüfzone ZTV-W 205 1) ZTVE-StB 94 2) ZTVE-StB 09 3)
Damm/Deichschüttung
Unterbau
1 je Lage / ≤ 2500 m2
≤ 200 m3 je ≤ 5000 m2 1 je angefangene 1000 m2
mindestens 2
Untergrund
Gründung
1 je Lage / ≤ 5000 m2
≤ 200 m3 je ≤ 5000 m2
1 je angefangene 1000 m2
mindestens 2
Bauwerkshinterfüllung 3 je Lage / ≤ 500 m3 3 je ≤ 500 m3 1 je 200 m2
In jeder 3. Lage
Bauwerksüberschüttung3 je Lage
innerhalb des ersten Meters
3 innerhalb des
ersten Meters
3 innerhalb des
ersten Meters
Leitungsgräben 1 je Lage/ ≤ 50 m3 je 150 m
je m Grabentiefe
3 je 150 m
je m Grabentiefe
1) Probeverdichtung vorgeschrieben, zu jedem Prüfpunkt Bestimmung der
Korngrößenverteilung, Attributprüfung
2) Methode M 3, Probeverdichtung oder einschlägig vorliegende Erfahrungen,
Arbeitsanweisung notwendig, Attributprüfung
3) Methode M 3, Probeverdichtung oder einschlägig vorliegende Erfahrungen,
Arbeitsanweisung notwendig, statistische Auswertung
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6. Erdbau - Hebewerksanlage
Bodenqualität und Verwendung
− Material 9.3 – Alle grob- und gemischtkörnigen Boden-
gruppen nach DIN 18196
− Material 9.4 – filterstabiler mehrstufiger Drainagekörper
auf Geotextil
− Material 9.5 – Oberbodenandeckung
− Material 9.1 – Dämme ab 1+030
− Material 9.2 – Dämme bis 1+030
33 von 52
6. Erdbau - Hebewerksanlage
Bodenqualität und Verwendung
− Material 9.1 – Dämme ab 1+030
− Material 9.2 – Dämme bis 1+030
− Material 9.3 – Alle grob- und gemischtkörnigen Bodengruppen
nach DIN 18196
− Material 9.4 – filterstabiler mehrstufiger Drainagekörper auf Geotextil
− Material 9.5 – Oberbodenandeckung
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6. Erdbau - Hebewerksanlage
− Material 9.1 – Dämme ab 1+030
− Material 9.2 – Dämme bis 1+030
Bodenqualität und Verwendung
− Material 9.3 – Alle grob- und gemischtkörnigen Boden-
gruppen nach DIN 18196
− Material 9.4 – filterstabiler mehrstufiger Drainagekörper
auf Geotextil
− Material 9.5 – Oberbodenandeckung
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6. Erdbau - Hebewerksanlage
− Verwendungsstelle 9.1
− Bodengruppe: GW nach DIN 18196
− Lagen: d = max. 30 cm
− Verdichtungsgrad: mind. D = 1,3
− Verwendungsstelle 9.2
− Bodengruppen: GW, GE, SW, SE nach DIN 18196
− Lagen: d = max. 30 cm
− Verdichtungsgrad: mind. D = 1,0
Anforderungen laut Vertrag
36 von 52
6. Erdbau - Hebewerksanlage
Eignungsnachweis− Beinhaltet gemäß ZTV W 205:
− Korngrößenverteilung, Wassergehalt, Fließ- und Ausrollgrenze, Korndichte, Lagerungsdichte, organische Bestandteile, Verdich-tungsgrad und Auswirkungen auf das Grundwasser
− Zusätzlich vereinbart:− Eignungsnachweis wird Extra vergütet,− Probefeld anlegen (mind. 20 x 30 m),− Probeentnenahme in 1 m Tiefe,− Ermittlung der Einbau- und Verdichtungsverfahren, inkl.
Protokollierung und Erarbeitung der Verfahrensanweisung− FDVK als Ergänzung der Eigenüberwachung gemäß ZTV W 205
37 von 52
Material 9.1− Bodengruppe GW aus hiesigen Vorkommen i.d.R. „nicht“
herstellbarNachweis der Eignung für Bodengruppe GI
Material 9.2− Nachweis für Liefermaterial Sand 0/1
− Nachweis für Material aus Seitenentnahme (Aushub)
Eignungsnachweis
6. Erdbau - Hebewerksanlage
38 von 52
Probefeld
6. Erdbau - Hebewerksanlage
39 von 52
1 2
Siebkorn
Sandk orn Kiesk ornSte ine
Fei n- Mit te l- Grob- Fein- Mitt el- Grob-
Korndurchmesser d in mm0.06 0.1 0.2 0.6 1 2 6 10 20 60 100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
50
Material 9.2• Liefermaterial • Seitenentnahme
6. Erdbau - Hebewerksanlage
40 von 52
Material 9.2Liefermaterial Sand 0/1 Seitenentnahme
Bodenart mS, fs‘, gs‘ mS – gS, fg‘ – gg‘
Bodengruppe SE SE – SW
U/CC 1,9 – 2,0/1,0 2,2 – 9,1/0,8 – 1,2
einfache Proctordichte 1,66 g/cm³ (2,03 g/cm³)
Modifizierte Proctordichte 1,75 g/cm³ 1,87 – 2,16 g/cm³
Dichte bei lockerste Lagerung 1,50 g/cm³ 1,55 – 1,72 g/cm³
Dichte bei dichteste Lagerung 1,80 g/cm³ (DPr=108%)
1,85 – 2,04 g/cm³
6. Erdbau - Hebewerksanlage
41 von 52
Liefermaterial Sand 0/1
Wassergehalt [%]
Tro
cke
ndic
hte
[g
/cm
‡]
0.0 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 24.0 28.01.51
1.53
1.55
1.57
1.59
1.61
1.63
1.65
1.67
1.69
1.71
1.73
1.75
1.77na = 0.10
Sr = 100.0 %
ρs = 2.650 g/cm
3
"Extr aver such e"DIN 18 127 - P10 0X (1 ,660 g/cm ‡)
"Extr aver such e"DIN 18 127 - P10 0X (1 ,660 g/cm ‡)
Seitenentnahme
Wassergehalt [% ]
Tro
cke
nd
ich
te [
g/c
m‡
]
1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0 13. 0 15.0 17.01.80
1.82
1.84
1.86
1.88
1.90
1.92
1.94
1.96
1.98na = 0.10
Sr = 100.0 %
ρs = 2.650 g/cm
3
(ü)
"Extr ave rsuc he"1, 926 g/c m‡ D IN 18 127 - P1 50X
"Extr ave rsuc he"1, 926 g/c m‡ D IN 18 127 - P1 50X
Material 9.2 - FDVK
6. Erdbau - Hebewerksanlage
Flache Proctorkurve – Verdichtung wenig wasserabhängig
42 von 52
Liefermaterial Sand 0/1 SeitenentnahmeMaterial 9.2 - FDVK
y = 16,488x - 14,833
r = 0,92
0
2
4
6
8
10
12
14
1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00
leichte Verdichtung mittlere Verdichtung hohe Verdichtung
y = 33,002x - 13,913
r=0,94
0
5
10
15
20
25
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2
leichte Verdichtung mittlere Verdichtung
hohe Verdichtung sehr hohe Verdichtung
6. Erdbau - Hebewerksanlage
Sehr guter Korrelationskoeffizient r
43 von 52
Material 9.1
Wassergehalt [%]
Tro
cke
ndic
hte
[g
/cm
³]
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.01.91
1.92
1.93
1.94
1.95
1.96
1.97
1.98
1.99
2.00
2.01
2.02
2.03
2.04
2.05na = 0.10
Sr = 100.0 %
ρs = 2.650 g/cm
3
• Proctorkurve ausgeprägt wasserabhängig
6. Erdbau - Hebewerksanlage
44 von 52
Bodenart S+G
Bodengruppe GI
U/CC 9,9-18,8/0,3-0,4
einfache Proctordichte ρPr in g/cm³ 2,03
optimaler Wassergehalt wPr in % 7,4
Dichte bei lockerste Lagerung in g/cm³ 1,77
Dichte bei dichteste Lagerung in g/cm³ 2,06 (DPR = 101%)
Material 9.1
6. Erdbau - Hebewerksanlage
45 von 52
Material 9.1 - FDVK
y = 69,653x - 48,686r = 0,72
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0,65 0,90 1,15 1,40
CM
V-M
essw
ert
Lagerungsdichte D
Felder 1 - 3 Inkl. Erweiterungsfeld
y = 27,148x - 8,667r = 0,51
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0,65 0,90 1,15 1,40
CM
V-M
essw
ert
Lagerungsdichte D
∅∅∅∅ Wassergehalt
ca. 6,1% (∆∆∆∆ +1,5%)
∅∅∅∅ Wassergehalt
ca. 4,6%
Schlechter Korrelationskoeffizient r < 0,7
6. Erdbau - Hebewerksanlage
46 von 52
Prüfplan V 9.2
0+400 0+500 0+650
0+7000+815
0+9001+000
6. Erdbau - Hebewerksanlage
47 von 52
• Dammhöhe Nord (links): 17,5 m
• 65 Lagen
Schnitt Prüfabschnitt 0+750 bis 1+030
6. Erdbau – Oberer Vorhafen
48 von 52
Eigenüberwachung V 9.1
48
0+400 0+500 0+650
0+7000+815
0+9001+000
6. Erdbau – Oberer Vorhafen
49 von 52
• Dammhöhe: 30 m
• 100 Lagen
Schnitt Ostböschung
6. Erdbau – Oberer Vorhafen
50 von 52
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00-10,00-20,00-30,00-40,00-50,00-60,00
6. Erdbau
Prüfstellen Eigenüberwachung
EigenüberwachungAuf Querschnitt projizierte Prüfstellen V.9.1
Prüfstellen Kontrollprüfung
51 von 52
• Intensive Vorbereitung führt zu deutlichen Effizienzgewinnen bei der Ausführung
– Strukturierte Voruntersuchungen
– Gut geplante Probeverdichtung
• FDVK:
– eignet sich besonders bei homogenen „wasserun-
empfindlichen“ Böden
– Aussagekraft bei stark wasserabhängigen
Verdichtungseigenschaften eingeschränkt
7. Erfahrungen
52 von 52
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
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