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Inhalt: Emscher-Durchlass

Neubau Emscher-Durchlass bei Rhein-Herne-Kanal-km 42,800

Neubau Emscher-Durchlass bei Rhein-Herne-Kanal-km 42,800
Neubau Emscher-Durchlass bei Rhein-Herne-Kanal-km 42,800

Veranlassung der Baumaßnahme

In Castrop-Rauxel wird der Rhein-Herne-Kanal bei Kilometer 42,605 von der Emscher in einem Durchlassbauwerk unterquert.

Der bestehende Emscher-Durchlass (Einlaufseite)

Der bestehende Emscher-Durchlass (Einlaufseite)

Dieses Bauwerk wurde bereits im Jahr 1927 als Dükerbauwerk errichtet und im Jahr 1968 zu einem Durchlass umgebaut. Die Kanalwasserspiegelbreite oberhalb des Bauwerks beträgt 30 m.

Aufgrund des Bauwerksalters ist der Ersatz des Durchlasses erforderlich geworden.

Für die Zulassung größerer Schiffe auf dem Rhein-Herne-Kanal erfolgt der Neubau gemäß den entsprechenden Ausbaurichtlinien. Der Kanal kann somit im Bereich des neuen Durchlasses auf eine Wasserspiegelbreite von 55 m ausgebaut werden.

Neuer Emscher-Durchlass

Das neue Bauwerk wird rund 200 m nördlich des bestehenden Emscher-Durchlasses gebaut. Daher ist auch die Verlegung der Emscher auf rund 700 m Länge erforderlich.

Der östliche Teil des dadurch entstehenden Emscher-Altarms bleibt als Stillgewässer erhalten. Der westliche Teil der alten Emscher wird verfüllt.

Das neue Stahlbetonbauwerk erhält zwei Durchlasskammern von jeweils 11,90 m Breite. Die Höhe der Kammern beträgt unterhalb des Kanals 3,90 m. Im Ein- und Auslaufbereich steigt die Kammerhöhe für einen besseren Lichteinfall bis auf 9,15 m an. Insgesamt wird das neue Bauwerk rund 126 m lang.

Bei Normalwasser in der Emscher wird zunächst nur eine Kammer in Betrieb sein, um durch den geringeren Querschnitt eine ausreichende Fließgeschwindigkeit zu erreichen. Damit wird der Abtransport aller Schwebstoffe sichergestellt.

Bei Emscher-Hochwasser strömt das Wasser zusätzlich durch die zweite Kammer. Nach der späteren Fertigstellung des unterirdischen "Abwasserkanals Emscher" durch die Emschergenossenschaft wird das Gewässerbett so umgebaut, dass auch bei Normalwasser beide Kammern durchströmt werden.

Der neue Emscher-Durchlass im Querschnitt

Der neue Emscher-Durchlass im Querschnitt

Maßgebliche Bauwerksdaten:

Stahlbetonbauwerk mit 2 Kammern
Länge 126,00 m
Breite 26,40 m
Höhe 6,50 m / 12,40 m
Deckendicke 1,20 m
Sohlendicke 1,40 m
Wanddicke 0,80 m / 0,90 m
Übersicht der gesamten Baummaßnahme

Übersicht der gesamten Baummaßnahme

Gewähltes Bauverfahren

Die Planungen für den Neubau erfolgten mit der Zielsetzung, die Beeinträchtigungen für die Schifffahrt durch die Bauarbeiten so gering wie möglich zu halten.

Daher kommt das besondere Einschwimm- und Absenkverfahren zum Einsatz. Dazu wird der 85m-lange Hauptteil des neuen Durchlasses in einer "Trockendock" genannten Baugrube neben dem Kanal erstellt.

Nachdem das Bauwerk dort unter anderem durch den Einbau von Stahlschotts schwimmfähig gemacht wurde, wird das Trockendock geflutet und der Durchlass schwimmt auf.

In einer nur 56 Stunden dauernden Sperrung wird das Bauwerk dann in den Kanal gezogen und in eine zuvor in der Kanalsohle ausgehobene Rinne abgesenkt.

Anschließend erfolgt die Anbindung an das umgebende Gelände, der Bau der Ein- und Auslaufbauwerke und der Anschluss an die Emscher.


Bauablauf für den Neubau des Emscher-Durchlasses

Vorarbeiten

Als Vorabmaßnahme wurde der spätere Baustellenbereich im Frühjahr 2008 gerodet.

Zur Beweissicherung wurden zahlreiche Grundwasser-Beobachtungsbrunnen im Umfeld der Baumaßnahme hergestellt.

Herstellung von Beobachtungsbrunnen im Umfeld

Herstellung von Beobachtungsbrunnen im Umfeld

Unmittelbar nach Auftragserteilung im August 2008 ist mit der technischen Bearbeitung für die Ausführungsplanung begonnen worden. Dabei musste zunächst die Lage der Spundwände festgelegt werden.

Anschließend wurden 7 m-tiefe Kampfmittelsondierbohrungen entlang der geplanten Spundwandtrassen und deren Verankerungen durchgeführt. Diese Bohrungen sind anschließend vom Kampfmittelbeseitigungsdienst mittels Magnetsonden auf Kampfmittel untersucht worden.

Nach erfolgter Freigabe kamen Tiefensondierungen zur Erkundung des Mergelhorizonts zum Einsatz. Erst mit deren Ergebnissen konnten nun auch die Tiefen der Dichtwände festgelegt werden.

Herstellung der Baugruben

Als erste Maßnahme zur Herstellung der Trockendockbaugrube wurde zunächst ein Teil der "Alten Fahrt" des Rhein-Herne-Kanals durch den Einbau eines Trenndamms abgebunden und geleert.

Da somit ein dort vorhandenes Überlaufbauwerk entfallen musste, ist zur Sicherstellung des Wasserabflusses der "Alten Fahrt" eine Pumpenanlage installiert worden. Diese bleibt bis zur Herstellung eines Ersatzbauwerks im Zuge der Gesamtbaumaßnahme in Betrieb.

Herstellung des Trenndamms in der Alten Fahrt

Herstellung des Trenndamms in der Alten Fahrt

Die Anhöhe auf der Insel zwischen den beiden Fahrten des Kanals wurde im Bereich des geplanten Durchlasses bis auf Höhe der Betriebswege abgetragen.

Auf der Ostseite des Kanals erfolgte zunächst die Verlegung des Torfheider Bachs aus dem Baubereich des Einschwimmhafens heraus in ein Provisorium mit Anbindung an die Emscher.

Anschließend sind die Kanaldämme abgetragen worden. Das alte Bett des Torfheider Baches wurde verfüllt.

Als Nächstes konnten die Spundwandarbeiten zur Herstellung der Trockendockbaugrube, des Einschwimmhafens und der Kanalseitendichtungen durchgeführt werden.

Rammen der Baugrubenspundwände

Rammen der Baugrubenspundwände

Dabei ist ein Teil der Baugrubenwände zur späteren Aufnahme der Absenkkonstruktion bereits aus Spundwandpfählen hergestellt worden. Aufgrund des hoch anstehenden Emscher-Mergels konnten die bis zu 22 m langen Spundbohlen nur sicher bis auf die erforderliche Tiefe eingebracht werden, indem der harte Boden zuvor mittels Großbohrgeräten ausgebohrt und durch Schotter ersetzt wurde.

Der Bodenaushub der 12 m tiefen Baugruben geschah gleichzeitig mit den entsprechenden Verankerungsarbeiten und dem Einbringen von Absenkbrunnen im Bereich des Trenndamms zwischen Trockendockbaugrube und Kanal, der als Fangedamm bezeichnet wird.

Auf der Westseite des Kanals werden die anfallenden Bodenmengen auf der Ablagerungsfläche "Im Ochsenkamp" endgelagert. Die Fläche wurde dazu im Vorfeld mit einer Behelfsbrücke über die Emscher an das Baufeld angeschlossen.

Auflegen der Behelfsbrücke über die Emscher

Auflegen der Behelfsbrücke über die Emscher

Auf der Kanal-Ostseite wird ein Teil der Bodenmenge zur Anhebung des Geländes bis auf Höhe der Betriebswege verwendet. Der Großteil ist jedoch über den Wasserweg zur Ablagerungsfläche "Im Ochsenkamp" zur Endlagerung zu transportieren. Bodentransporte über öffentliche Straßen werden so minimiert.

Die dort eigens errichtete provisorische Schiffsanlegestelle kam auch für den Umschlag von Böden aus den parallel durchgeführten Nassbaggerungen in den Endbereichen der "Alten Fahrt" zum Einsatz. Dabei fielen rund 6.000 m³ Kanalsedimente an.

Herstellung von Einschwimmbauwerk und Absenkrinne

Herstellung des Einschwimmbauwerks im  Trockendock

Herstellung des Einschwimmbauwerks im Trockendock

In der Trockendockbaugrube erfolgte auf dem für das Aufschwimmen erforderlichen speziellen Unterbau aus Schotter, Drainagebeton und Folien die Herstellung des Einschwimmbauwerks (Länge rund 85 m, Gewicht rund 18.000 t) aus Stahlbeton.

Nach dem Einbringen von Querspundwänden in die Kanalsohle und der Flutung des Einschwimmhafens war die Absenkrinne im Kanal herzustellen.

Dazu sind rund 35.000 m³ Boden unter Wasser ausgehoben und per Schiff zur Ablagerungsfläche "Im Ochsenkamp" transportiert worden.

Auf der Sohle der Absenkrinne erfolgte in 12 m Tiefe der Einbau von vier rund 50 Tonnen schweren Hilfsfundamenten, die für das spätere Absetzen des Bauwerks benötigt wurden.

Aushub der Absenkrinne

Aushub der Absenkrinne

Ausrüstung für das Einschwimmen

Nach Fertigstellung des Einschwimm-Bauwerks konnten die für das Einschwimmen erforderlichen Ausrüstungen wie Hydraulikpressen und Pumpen eingebaut werden.

Einbau der Stahlschotts zum Verschluss des Bauwerks

Einbau der Stahlschotts zum Verschluss des Bauwerks

An den Enden des Bauwerks wurden die einzelnen Kammern durch den Einbau von Stahlschotts verschlossen.

Auf der Decke des Einschwimmbauwerks sind temporäre 2,70 m hohe Wände aufgesetzt worden, die wie die Bordwände eines Schiffes wirkten und so den Auftrieb erhöhten.

Aufbau der Temporärwände auf der Bauwerksdecke

Aufbau der Temporärwände auf der Bauwerksdecke

Sie waren so konzipiert, dass sie nach dem Einschwimmvorgang in kurzer Zeit wieder demontiert werden konnten.

Probeschwimmen des Bauwerks

Um die Schwimmfähigkeit und -stabilität zu testen, wurde die noch geschlossene Trockendock-Baugrube geflutet. Das Bauwerk schwamm auf, wurde ausbalanciert und sicher an Land vertäut.

Bauwerk während des Probeschwimmens

Bauwerk während des Probeschwimmens

Wären in dieser Phase Mängel erkennbar geworden, hätte das Trockendock wieder gelenzt und das Bauwerk so wieder auf der Sohle abgesetzt werden können.

Einschwimmen, Absenken und Fixieren des Bauwerkes

Der Fangedamm zwischen Trockendock und Absenkrinne konnte jetzt abgebaggert und die Spundwände konnten abgebrannt werden.

Je Kanalseite wurden zwei Doppel-Traversen auf den Kopfbalken der Spundwandpfähle aufgelegt. Oberhalb der Traversen erfolgte die Positionierung von acht Litzenhebern (computergesteuertes synchrones Hub- und Absenksystem).

Einziehen des Bauwerks in den Kanal

Einziehen des Bauwerks in den Kanal

Unter Vollsperrung der Schifffahrt wurde das Bauwerk schließlich am 09.11.2010 mit Winden in den Kanalquerschnitt eingezogen. Nachdem die Endlage erreicht war, erfolgte der Anschluss der Litzenheberanlage an das Bauwerk.

Anschluss des Bauwerks an die Litzenheber

Anschluss des Bauwerks an die Litzenheber

Zwischen die temporären Wände wurde so viel Wasser gepumpt, dass der Wasserstand innen dem Kanalwasserspiegel entsprach. Das Bauwerk hing nun an den Litzenhebern und die temporären Wände konnten entfernt werden.

Flutung der Bauwerksdecke

Flutung der Bauwerksdecke

Der Durchlass wurde computergesteuert soweit abgesenkt, bis er sich über die in der Bauwerkssohle eingebauten hydraulischen Pressen auf den Hilfsfundamenten abgesetzt hatte.

Hydraulikpresse im Bauwerk

Hydraulikpresse im Bauwerk

Mit Hilfe dieser Pressen konnte das Bauwerk höhenmäßig ausgerichtet und durch den Einbau von seitlichen Hilfskonstruktionen fixiert werden.

Das Einschwimmbauwerk wurde über Betonplomben an die seitlichen Kanaldichtungsspundwände angeschlossen. Unterhalb des Bauwerks erfolgte der Anschluss an die Dichtungswände über Tonplomben.

Der Raum zwischen der Bauwerksunterkante und der Sohle der Absenkrinne wurde über Verfüllstutzen in der Sohlplatte des Bauwerks mit Mörtel verfüllt. Die Verfüllung des seitlich verbleibenden Raums in der Absenkrinne erfolgte mit Beton.

Verfüllung des Raums zwischen Bauwerk und Kanal mit Beton

Verfüllung des Raums zwischen Bauwerk und Kanal mit Beton

Herstellung der Ein- und Auslaufbauwerke

Nach Fertigstellung der Dichtung wurden Einschwimmhafen und Trockendockbaugrube leer gepumpt und die Stirnseiten des Einschwimmbauwerkes so freigelegt. Das Gesamtbauwerk konnte nun vor Ort ergänzt werden.

Leeres Trockendock mit Stirnseite des Einschwimmteils

Leeres Trockendock mit Stirnseite des Einschwimmteils

Die Ein- und Auslaufbauwerke bestehen im Wesentlichen jeweils aus einer Sohle, aus Flügelwänden, die den Geländesprung seitlich des Bauwerks abfangen und aus Gerinnewänden, mit denen die Emscher durch das Bauwerk geleitet wird.

Zunächst wurden die Bodenplatten der beiden Bauwerke hergestellt. Anschließend erfolgte der Bau der Flügelwände. Hierzu dienten die Baugrubenwände teilweise als verlorene Schalung und wurden so zum Bestandteil der fertigen Bauteile.

Parallel dazu wurden die Leitwände hergestellt und das Einschwimmbauwerk mit einer Fassade aus Zweitbeton versehen.

Bau von Flügelwänden und Leitwänden des Einlaufbauwerks

Bau von Flügelwänden und Leitwänden des Einlaufbauwerks

Anschließend erfolgte die Herstellung von Arbeitsflächen und Böschungskegeln, sowie einer durchgängigen Berme auf jeweils einer Seite jeder Durchlass-Kammer.

Herstellung von Arbeitsflächen und Böschungskegeln

Herstellung von Arbeitsflächen und Böschungskegeln

Im Kanalquerschnitt erfolgte die Herstellung der endgültigen Kanalböschungen oberhalb des neuen Bauwerks.

Verlegung eines Mischwasserkanals

Vor dem vorhandenen Emscher-Durchlass mündete ein Mischwassersammler in die Emscher. Der Auslauf musste im Zuge der Gesamtmaßnahme zur neuen Emschertrasse hin umverlegt werden.

Startgrube mit Vorpresstechnik

Startgrube mit Vorpresstechnik

Dazu sind zunächst Pressgrube und Zielgrube hergestellt und mit Spritzbeton gesichert worden.

Dann wurde eine rund 300 m lange Betonrohrleitung (Innendurchmesser 1,60 m) parallel zur vorhandenen Emscher-Trasse unterirdisch vorgetrieben.

Blick in die Vortriebsstrecke

Blick in die Vortriebsstrecke

Nach Fertigstellung der Rohrvortriebsarbeiten konnten drei weitere Spritzbeton-Baugruben für Zwischenschächte bis auf die Sohle der fertigen Rohrleitung niedergebracht werden.

Innerhalb der Baugruben erfolgte nachfolgend die Herstellung der Schachtbauwerke in Ortbetonbauweise. Nach deren Fertigstellung konnten die Baugrubenwände zurückgebaut und die Baugruben verfüllt werden.

Erstellung eines Schachtbauwerks

Erstellung eines Schachtbauwerks

Der Anschluss des neuen Mischwasserkanals an die Emscher erfolgte in offener Bauweise. Hierfür wurde zunächst eine Vorschüttung in die Emscher eingebracht. In deren Schutz konnten dann die letzten Rohre verlegt werden.

Abschließend wurde die Vorschüttung bis zur Höhe des neuen Emscher-Ufers zurückgebaut und das Mündungsrohr in die Uferbefestigung integriert.

Verlegung der letzten Rohre in offener Bauweise

Verlegung der letzten Rohre in offener Bauweise

Nach Inbetriebnahme des neuen Mischwasserkanals im Zuge des Emscher-Umschlusses erfolgt der Rückbau des vorhandenen Auslaufbauwerks.

Herstellung des neuen Emscher-Profils

Das Trockendock und der Einschwimmhafen konnten nun geöffnet werden. Beide Baugruben wurden damit Teil des neuen Emscherlaufs.

Zeitgleich wurde das neue Emscher-Profil mit Sohlgleiten, Bermen und Rampen erstellt.

Das neue Profil wurde zunächst auf der Westseite des Kanals angeschlossen. Die Emscher erstreckt sich seit dem bei Normalwasserstand bis zur neuen westlichen Sohlgleite.

Anschluss des neuen Emscher-Profils auf der Westseite des Kanals

Anschluss des neuen Emscher-Profils auf der Westseite des Kanals

Damit die Sohlgleite auf der Ostseite des Kanals im Trockenen hergestellt werden konnte, erfolgte der Bau in zwei Abschnitten, wobei die Emscher jeweils innerhalb ihres Profils um die einzelnen Bauabschnitte herumgeleitet wurde.

Herstellung Sohlgleite Ost, erster Bauabschnitt

Herstellung Sohlgleite Ost, erster Bauabschnitt

Zwischenzeitlich konnte auch die Umgestaltung des Torfheider Baches durchgeführt werden, die das Gewässer naturnah über mehrere Sohlgleiten bis auf das Niveau der Emscher führt.

Anschluss des Torfheider Baches an die Emscher

Anschluss des Torfheider Baches an die Emscher

Neues Emscher-Profil auf der Ostseite des Kanals kurz vor dem Umschluss

Neues Emscher-Profil auf der Ostseite des Kanals kurz vor dem Umschluss

Inbetriebnahme des neuen Bauwerks

Mitte Juni 2012 wird das neue Emscher-Profil durch den Rückbau des verbliebenen Trenndamms an den alten Emscherlauf angeschlossen. Der neue Emscher-Durchlass geht so erstmals in Betrieb.

So lange die Emscher noch Abwasser führt, wird bei normalem Wasserstand nur die linke Kammer angeströmt. Diese Maßnahme erhöht die Fließgeschwindigkeit und sorgt so dafür, dass sich im Durchlass keine Stoffe ablagern. Bei Hochwasser kann die Absperrung überströmt werden.

In die alten Emscher-Trasse werden Trenndämme eingebaut, die das alte Profil endgültig abbinden. Anschließend werden die restlichen Emscher-Befestigungen aufgenommen.

Auf der Westseite des Kanals wird der alte Emscherlauf verfüllt und überschüttet.

Neuer Emscher-Durchlass im Betriebszustand

Neuer Emscher-Durchlass im Betriebszustand

Auf der Kanal-Ostseite wird der Emscher-Altarm zu einem Stillgewässer umgebaut, das durch Grund- und Oberflächenwasser gespeist wird. Über ein Überlaufbauwerk erfolgt der Anschluss des Gewässers an die Emscher.

Rückbau des alten Emscher-Durchlasses

Nach Leerpumpen und Reinigung des alten Durchlasses wird das Bauwerk mit einer dichten Baugrube umschlossen.

Alter Emscher-Durchlass mit Feldwegbrücke

Alter Emscher-Durchlass mit Feldwegbrücke

In deren Schutz erfolgt der Abbruch der Leitwände und der Sohle der Ein- und Auslaufbereiche im Trockenen.

Nach dem Fluten der Baugrube wird der eigentliche Durchlass, bestehend aus Betonrohren und Beton-Stirnwänden unter Wasser abgebrochen.

Nach der restlosen Beseitigung des Bauwerks wird die Baugrube verfüllt und der neue Kanalquerschnitt in diesem Bereich hergestellt.

Abschließend erfolgen Bepflanzungsarbeiten im gesamten Baustellenbereich.

Wasserstraßen-Neubauamt Datteln
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Telefon +49 (0)2363 104 0
Telefax +49 (0)2363 104 222
wna-datteln@wsv.bund.de
www.wna-datteln.wsv.de

Diese Druckschrift wird im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes kostenlos herausgegeben. Sie darf nicht zur Wahlwerbung verwendet werden

Stand 31. Mai 2012

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