Daran kann man festmachen

Der Hafen Schwelgern ist einer der wichtigsten Umschlagplätze für die Stahlproduktion in Duisburg. Zurzeit werden zwingend erforderliche Bauarbeiten durchgeführt, um den sicheren Betrieb der Schiffsanleger weiterhin sicher zu stellen. Im Auftrag der thyssenkrupp Steel Europe AG werden ca. 400 ldm Stahlspundwände der thyssenkrupp Infrastructure GmbH eingebaut, um die zum Teil 100 Jahre alte Kaimauer des Nordufers langfristig zu ertüchtigen. Neben einem wirtschaftlichen Angebot hat vor allem die technische Kompetenz der thyssenkrupp Infrastructure zum Zuschlag bei der Auftragsvergabe beigetragen.

Das Leistungspotenzial reicht von der technischen Beratung und Konzeptionierung über eine funktionierende Logistik und eine intensive Baustellenbetreuung bis hin zur ausgereiften Rammtechnik. Dieses Paket hat neben der guten Zusammenarbeit der beteiligten Baupartner dazu beigetragen, dass die Instandsetzungsarbeiten an der nördlichen Kaimauer trotz Verzögerungen aufgrund des schwierigen Baugrundes oder von zeitweisen Hochwasserständen zur Zufriedenheit des Auftraggebers durchgeführt werden konnten.

Der Hafen Schwelgern gehört mit seiner jährlichen Umschlagleistung von rund 23 Millionen Tonnen zu den größten deutschen Binnenhäfen. Unter anderem sichert der Rohstoffimport über den Werkshafen Schwelgern die Hochofen- und die Kokereiversorgung von thyssenkrupp Steel Europe. Die Umschlaggüter bestehen vor allem aus Erz und Kohle.

Im Jahr erreichen ca. 10.000 Schubleichter mit jeweils bis zu 2.800 t Eisenerz oder anderen Montangütern Schwelgern. Das Material wird entladen und umgeschlagen und per Bandanlagen oder mit Hilfe des Bahnbetriebes der Verarbeitung zugeführt. Zu den gelöschten Mengen an Erz, Kohle und Koks kommen noch eine Million Tonnen Hüttensand.

Die Hafenanlagen wurde in den vergangenen Jahrzehnten sukzessive technisch aufgerüstet, so unter anderem mit immer leistungsstärkeren Kranen ausgestattet. Darüber hinaus müssen auch die Ufereinfassungen schrittweise saniert werden. Sie befinden sich teilweise in sanierungsbedürftigem Zustand und halten den gewachsenen Ansprüchen – unter anderem hervorgerufen durch größere Schiffe mit deutlich höheren Tonnagen – nicht mehr stand.

Hoher Einarbeitungsbedarf

Das galt auch für das Nordufer im Hafen Schwelgern. Entsprechend der Ausschreibung sollte auf einer Länge von rund 400 m eine gepanzerte Stahl-Spundwand bestehend aus ca. 1.500 t warmgewalzten U-Profilen TKL 606 vor die sanierungsbedürftige Uferwand gesetzt und an vorgegebenen Stellen rückverankert werden.

„Aufgrund der Rahmenbedingungen war bereits der Einarbeitungsbedarf bei diesem Projekt sehr groß“, erinnert sich Dipl.-Ing. Frank Tapken, Vertrieb Profile, thyssenkrupp Infrastructure GmbH. So galt es unter anderem den hohen Aufwand zur Herstellung der einzelnen Rammelemente im Hinblick auf die Fertigungstiefe, des Qualitätsmanagement, der Logistik und ebenso die kaufmännische Abwicklung prozesssicher zu gewährleisten. Auch der vom Auftraggeber gewünschte Ablaufplan wurde nach sorgfältiger Prüfung verschiedener Varianten noch einmal geändert. Insbesondere die Vorgabe, dass das Rammen der neuen Profile unter laufendem Umschlagsbetrieb erfolgen sollte, führte zu einer Veränderung des Bauablaufs.

Planung von A bis Z

Neben der kompletten technischen Bearbeitung wie statische Berechnungen und Erstellung von Werkplänen lag auch die Planung von Logistik und Baustellen-Ablaufplan in Händen der thyssenkrupp Infrastructure. Projektleiter Frank Tapken weiß um die Bedeutung dieser Positionen für das Gelingen einer Baumaßnahme in sensiblem Umfeld. „Unser Unternehmen verfügt über eine jahrzehntelange Erfahrung mit Projekten wie diesen“, so Tapken. „Wir kümmern uns um technische Bearbeitung wie Statik, Werkpläne, Qualitätsstandards und sorgen für eine reibungslose Logistik, so dass im Vorfeld möglichst alle Eventualitäten berücksichtigt werden.“

So wurde zum Beispiel vor Baubeginn eine Leerfahrt mit dem Lkw durchgeführt, um zu prüfen, ob die Abladestelle gut zu erreichen ist. Hier wurden noch nötige bauliche Veränderungen durchgeführt, um die reibungslose Anlieferung der Spunddielen sicherzustellen. Das geschieht in der Regel in enger Absprache mit der Bauleitung. Eine sorgfältige Vorplanung unterstützt den späteren Bauablauf; zudem trägt der intensive Austausch dazu bei, dass auch kurzfristig nötige Änderungen im Baugeschehen gemeinsam schnell gemeistert werden können. Das betrifft auch das Entwickeln von Sonderlösungen: So wurde etwa im Vorfeld eine Detaillösung für das Rammen einer zweiten Spundwand im hinteren Bereich von Treppenanlagen in der Uferbefestigung ausgearbeitet.

Anspruchsvoller Baugrund

Es gab bei diesem Projekt einen hohen Grad der Vorfertigung wie das werkseitige Anbringen von Stoßpanzerblechen sowie Leiter- und Pollereinrichtungen. Unter anderem musste beispielsweise abgewogen werden, ob für die vorgesehenen Ankerlöcher die Ankergrundplatten für die in der Wasserwechselzone liegenden Ankerlagen im Werk oder auf der Baustelle eingeschweißt werden sollten – ein gerade bei wechselnden Wasserständen schwieriges Unterfangen.

Die Spundwände wurden dann mit über 70 Schwertransporten auf das Werksgelände transportiert. Vor Ort wurden sie dann vom Lkw auf Materialschuten umgeladen, wobei die Schuten entsprechend eines Belegplans jeweils zwölf der zwischen 22,20 und 23,20 m langen Spunddielen aufnehmen konnten. Pro Woche wurden so im Schnitt rund 30 Elemente wasserseitig von einem auf einem Ponton arbeitenden Baggermäkler unter Verwendung eines Rüttelspülverfahrens bis ca. 1,0 m vor Erreichen der statisch vorgesehen Einbindung in den Baugrund einvibriert.

Dabei wird während des Einbringens über an die Stahlprofile angebrachte Spüllanzen mit ca. 15 bis 20 bar Wasser gepumpt. Durch den Vibrationsvorgang und den Spülstrom wird das Bodenmaterial am Fuß der Profile gelöst und durch den Rückstrom nach oben gefördert, so dass auch hier durch die gelösten Bodenteile und das Wasser eine Schmierschicht zwischen dem Rüttelelement und dem Boden entsteht und die Reibungskräfte und der Spitzenwiderstand deutlich verringert werden. Hierbei kam ein Müller Vibrator MS 32 HFBV zum Einsatz, der mit einer MSA 560 Hydraulikstation betrieben wurde. Der Untergrund besteht aus tertiären Kiesen und weist eine hohe Lagerungsdichte mit Steineinschlüssen auf. Im Nachgang wurden dann die Spundwandprofile ohne Spülung bis auf die Endtiefen mit einem Schnellschlagbär Menck SB 400 nachgeschlagen.

Rückverankerung über Mikropfahlsystem

Die eingesetzten Spunddielen wurden für die jeweiligen Einbausituationen angepasst. In der sogenannten Wasserwechselzone wurden sie zum Beispiel mit Stoßpanzern versehen. Zudem wurden mit zunehmender Erstellung der Spundwand spezielle Passbohlen gefertigt, um Maßtoleranzen auszugleichen. Außerdem wurden die eingebrachten Dielen mit einer Gurtung hinterlegt und mit Bolzen mit der Spundwand verbunden. Diese Gurtungen dienen als Lastverteilungsträger in Längsrichtung, darüber hinaus tragen sie zur Ausrichtung der neuen Spundwand bei.

Im Werk wurden auch die Grundplatten für die vorgesehenen Ankerelemente eingeschweißt, mit denen die Spundwand entsprechend der statischen Berechnungen mit Mikropfählen im Baugrund rückverankert wurde. Zur Anwendung kam das TK ASF-Bohrpressverfahren. „Hierbei handelt es sich um ein Mikropfahlsystem nach DIN EN 14199, welches wir als Zug – und Druckpfahl entwickelt haben“, erläutert Tapken. Bei dem System handelt es sich um eine Weiterentwicklung bestehender Mikro-Pfahlsysteme, wobei sich der TK-ASF Bohrverpresspfahl durch hohe innere Tragfähigkeiten und Tragreserven sowie großer Robustheit und geringe Verformungen auszeichnet.

Aufgrund der präzisen Vorplanung liefen alle Gewerke reibungslos ineinander. Nach Fertigstellung der neuen Spundwand werden noch Restarbeiten durchgeführt. Hierzu gehören der Einbau von Leiteranlagen sowie das Setzen von Kantenschutz und Kantenpollern.

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