Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes


Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

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Inhalt: Zwillingsschleuse Münster

Der Bau der neuen Zwillingsschleuse an der Kanalstufe Münster

Neue Schleuse 1 (Erster Zwilling)

Neue Schleuse 1
Baubeginn Dezember 2004
Fertigstellung und Inbetriebnahme Februar 2009

Trotz der festgestellten Verformungen durch die Nähe der Baugrube der neuen Schleuse 1 zur alten Schleuse II konnte die erforderliche Funktionalität und damit Betriebsbereitschaft der alten Schleuse II bis zur Fertigstellung der Schleuse 1 aufrechterhalten werden.

Seit dem 26. Februar 2009 ist die neue Schleuse 1 in Betrieb und bis auf einige wenige Störungen, die kurzfristig beseitigt werden konnten, ist der erste Zwilling seiner Aufgabe „Betriebsbereitschaft für die Schifffahrt“ gerecht geworden.

Neue Schleuse 2 (Zweiter Zwilling)

Neue Schleuse 2
Baubeginn März 2009
Fertigstellung und Inbetriebnahme voraussichtlich Mitte 2013

Die Schleuse 2 wird im Schutz einer Baugrubenumspundung hergestellt. Abweichend zur Baugrube Schleuse 1 wird für die Schleuse 2 neben den beiden Baugrubenabschlussdämmen nur eine Baugrubenlängswand benötigt, da die Baugrube auf der westlichen Baugrubenlängsseite durch die bereits fertige neue Schleuse 1 abgegrenzt wird.

Der im Baugrund anstehende feste, teilweise felsartige Mergel verhindert das Einrammen der Baugrubenspundwände sowie der bleibenden Leitwerksspundwände wie bei Schleuse 1. Als Einbringhilfe werden überschnittene Bohrungen, Durchmesser 1,20 m, mit entsprechendem Bodenaustausch ausgeführt. Der Mergel wird im Schutze einer Verrohrung ausgebohrt und durch Kies ersetzt. Damit wird durchgängig ein Kiesschlitz erstellt, in den die Spundwände ohne großen Widerstand eingerüttelt werden können.

Der Lückenschluss

Bezogen auf das Verkehrsprojekt 17, welches den Ausbau der Wasserstraßenverbindung Hannover-Magdeburg-Berlin vorsieht, bildet der Ausbau der Dortmund-Ems-Kanal-Südstrecke einen wichtigen Lückenschluss zur Schaffung einer durchgängigen, leistungsstarken Wasserstraße vom Rhein über das Ruhrgebiet bis hin zu den östlichen Wirtschaftsräumen. Die neue Schleusenanlage an der Kanalstufe Münster stellt als technisch anspruchsvolles Ingenieurprojekt einen wichtigen Teil des gesamten Ausbaus der Dortmund-Ems-Kanal-Südstrecke dar, welcher aufgrund des ständig ansteigenden Verkehrsaufkommens gemäß des Bundesverkehrswegeplanes als vordringlich eingestuft wurde. In den vergangenen 10 Jahren wurden i.M. pro Jahr etwa 12,2 Mio t Gütermenge durch die Schleusenanlagen transportiert.

Anforderung an den Schleusenbetrieb während der Bauphasen

Ein entscheidendes Kriterium, welches aufgrund der Verkehrsbelastung auf dem Dortmund-Ems-Kanal im Vordergrund stand, war die Forderung, immer zwei Schleusenanlagen in Betrieb zu halten.

Diese Forderung war beim Bau der Schleuse 1 und ist auch während der Bauzeit für die Schleuse 2 aufrecht zu erhalten. Beim Bau der neuen Schleuse 1 waren dies die alten Schleusen II und III. Beim Bau der neuen Schleuse 2 werden die fertig gestellte neue Schleuse 1 und die alte Schleuse III diese Aufgabe übernehmen. Aufgrund der Nähe der Baugrube der neuen Schleuse 1 zur benachbarten alten Schleuse II ergaben sich besonders schwierige Bauverhältnisse (siehe Grafik „Bau der Schleuse 1“).

Im Zuge der Baugrubenherstellung stellten sich Verformungen bei der angrenzenden Schwergewichtswand der alten Schleuse II ein. Aus statischer Sicht bestanden jedoch zu keinem Zeitpunkt Standsicherheitsprobleme. Während der Aushubphasen wurden diese Verformungen mit veschiedenen Messverfahren kontrolliert. Die Verformungen haben sich durch Gleiten und durch Verkippung (Neigung) der alten Kammerwand ergeben. Es wurden Kammerweitenmessungen, Alignements, Nivellements und Neigungsmessungen an der alten Schleuse II sowie Inklinometermessungen, geodätische Messungen und Ankerkraftmessungen an der Baugrubenspundwand durchgeführt. Als Ergebnis ist festzuhalten, dass trotz der Verformungen, die im Maximum bei 7 cm lagen, der Betrieb der alten Schleuse II bis zur Fertigstellung der neuen Schleuse 1 aufrechterhalten werden konnte.

Schleusenanlage /Kammerblöcke

Die Schleusenanlage wird als biegesteifer offener Rahmen konventionell in fugenbehafteter Bauweise erstellt und gliedert sich vom Oberwasser in Richtung Unterwasser in 18 durch Raumfugen getrennte Abschnitte.

Maße

Die Gesamtlänge der Anlage vom Einlauf- bis zum Auslaufbauwerk beträgt 281,4 m, die nutzbare Kammerlänge 190,0 m. Die Kammer weist eine nutzbare Breite von 12,5 m auf. Die auf Normalwasserstand (OW NN + 56,5 m, UW NN + 50,3 m) bezogene Fallhöhe der Schleuse beträgt 6,2 m.

Hauptleistungen für den Bau der Schleusen 1 und 2

Bodenaushub 140.000 m³
Bodeneinbau 55.000 m³
Nassbaggerarbeiten 70.000 m³
Betonabbruch 32.000 m³
Spundwände 3.100 t
Verpressanker 32.000 m
Stahlbeton 112.000 m³
Betonstahl 11.400 t

Maschinen- und Elektrotechnische Anlagen

Die Maschinen- und Elektrotechnischen Anlagen für den Betrieb der Schleusenanlage sind in den unterhalb des Schleusenplanums befindlichen Räumen der Häupter und der angrenzenden Blöcke 1 und 13 untergebracht. Für das Verbindungsbauwerk (Block 10) befinden sie sich im angrenzenden Block 11. Als Antriebe für Tore, Längskanal- und Verbindungskanalverschlüsse dienen elektrohydraulische Antriebsaggregate. Die Versorgung der Schleuse mit elektrischer Energie erfolgt aus dem 10 kV Netz des örtlichen Energieversorgers. Für die Niederspannungsversorgung sind in den Unterhäuptern jeder Schleuse 400 kVA Transformatoren installiert. Schalt- und Steuerungseinrichtungen für die Verschlussorgane sind in den einzelnen Betriebsräumen maschinennah untergebracht. Die elektrische Steuerung wird als dezentrales System speicherprogrammierbarer Steuerungen (SPS) aufgebaut.

Mit Klick auf die Grafik können Sie die PDF-Datei in Originalgröße öffnen.

Hydraulisches System

Die Füllung und Entleerung der Schleusenkammern erfolgt im Multiport-System über Längskanäle, Verbindungskanäle und über die in den Kammerwänden angeordneten Füll- und Entleerungsöffnungen.

Der Zwillingsbetrieb

Die Schleusen werden im Zwillingsbetrieb über die beiden getrennt steuerbaren Verbindungskanäle und die in den Kammerwänden angeordneten Füll- und Entleerungsöffnungen (236 Stück je Kammerwand), gefüllt bzw. entleert. Beim Zwillingsbetrieb erfolgt über die Verbindungskanäle, die jeweils einen außen und innen liegenden Längskanal verbinden, zunächst ein Wasseraustausch zwischen den beiden Schleusenkammern. Die Restfüllung einer Kammer auf Oberwasserstand erfolgt anschließend direkt über das Einlaufbauwerk nach Öffnen der oberwasserseitigen Längskanalverschlüsse. Die Restentleerung der anderen Kammer auf Unterwasserstand erfolgt nach Öffnen der unterwasserseitigen Längskanalverschlüsse über das Auslaufbauwerk.

Durch den Zwillingsbetrieb werden statt 16.000 m³ nur ca. 8.000 m³ Wasser aus dem Oberwasser entnommen bzw. ins Unterwasser abgegeben.

Füll- und Entleerungszeiten

Die Schleusungszeit wird einerseits durch die Füll- und Entleerungszeiten, andererseits durch die Zeiten für Öffnen und Schließen des Unter- und Obertores bestimmt. Im Vergleich zwischen Einzel- und Zwillingsbetrieb ergeben sich bei den Füll- und Entleerungszeiten zeitliche Unterschiede.

Zwillingsbetrieb Einzelbetrieb
Füllung ca. 9 min. ca. 6 min.
Entleerung ca. 9 min. ca. 6,5 min.

Eine Kreuzungsschleusung einschließlich Öffnen und Schließen der Tore und Einfahren, Anlegen, Festmachen, Lösen sowie Ausfahren der Schiffe beträgt etwa 40 min.


Die Ausstellung »Schaustelle Kanal« in der Nähe der Schleusenanlage zeigt mit Installationen und Objekten, Modellen und Medien die vielen Seiten des Dortmund-Ems-Kanals. Die Themen reichen vom kurfürstlichen Max-Clemens-Kanal bis zum Bau des Dortmund-Ems-Kanals im 19. Jahrhundert, von den Wandlungen der Binnenschifffahrt bis zum Leben auf, am und im Kanal und beschreiben die aktuellen Baumaßnahmen auf der Stadtstrecke des Kanals durch Münster. An den Unterhäupten der neuen Schleusen 1 und 2 wird Besuchern die Möglichkeit geboten, sich den Schleusenbetrieb aus der Nähe anzusehen.

Beton

Das Betonieren hat beim Bau der Schleuse 1 - insbesondere bei heißer Witterung - Probleme im Hinblick auf die Einhaltung der maximal zulässigen Temperaturgrenzwerte bereitet. Um die auf Grundlage der quasi adiabatischen Temperaturerhöhung ermittelte maximal zulässige Frischbetontemperatur (≤ 25° C) und damit auch die gem. ZTV-W LB 215 fur Sohlen und Wände unterschiedlich vorgegebenen Grenzwerte aus der Summe .Frischbetontemperatur + Δ T adiabatischg einzuhalten, war bei heißer Witterung der Einsatz einer Stickstoffkühlanlage erforderlich.


Kühlen von angeliefertem Beton bei hohen Temperaturen

Dem angelieferten Beton wurde im Fahrmischer mit einer Kühllanze flüssiger Stickstoff mit einer Temperatur von -196° C zugeführt. Die Frischbetontemperatur konnte damit um etwa 2° C heruntergekühlt werden. Ein Einflussfaktor bei den Temperaturgrenzwerten ist die im Beton enthaltene Zementmenge.

Weniger Zement pro Kubikmeter Beton bedeutet in der Regel zwar eine geringere Druckfestigkeitsklasse aber auch eine geringere Temperaturerhöhung beim Abbindeprozess.

Aus den beim Bau der Schleuse 1 gewonnenen Erfahrungen wurden im Rahmen der Eignungsprüfung für Schleuse 2 die Betonsorten neu konzipiert. Grundlage hierfür war u.a. der Erlass des BMVBS vom 7. Marz 2007, wonach z.B. für Schleusenkammerwände und Luftporenbeton die Mindestdruckfestigkeit von C25/30 auf C20/25 herabgesetzt werden kann, wenn keine anderen Grunde dagegen sprechen. Der Mindestzementgehalt gemaß dem o.g. Erlass betragt 270 kg/m3. Bei den Kammerwänden der Schleuse 2 konnte durch die Möglichkeit der Zementreduzierung eine geringere adiabatische Temperaturerhöhung des Betons beim Abbindeprozess erzielt und eine höhere Frischbetontemperatur ≤ 25° C zugelassen werden. Damit wird der Betoneinbau bei der Schleuse 2 an Tagen heiser Witterung weniger problematisch als bei Schleuse 1 und die Stickstoffkühlanlage nur noch an wenigen extrem heißen Tagen eingesetzt.

Ergänzend sei erwähnt, dass beim Bau der Schleuse 1 für Sohlen und Wande Splittbeton verwendet wurde. Für die Schleuse 2 wird für die Sohlen weiterhin Splittbeton verwendet. Für die Wände der Schleuse 2 wird hingegen als Gesteinskörnung Kies 8-32 mm eingesetzt. Für die Bauausführung werden aufgrund dieser Änderung Vorteile hinsichtlich Pumpfähigkeit und Verarbeitbarkeit des Betons erwartet.


Wasserstraßen-Neubauamt Datteln
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Telefon +49 (0)2363 104 0
Telefax +49(0)2363 104222
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Diese Druckschrift wird im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit
der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung
des Bundes kostenlos herausgegeben.

Sie darf nicht zur Wahlwerbung verwendet werden.
Fotografien: Wasserstraßen-Neubauamt Datteln
Luftbild: Gisela Franke
Gestaltung und Grafiken: www.ulrich-hermanns.de
Stand: August 2011

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