Inhalt: Grundinstandsetzung der Binnenhafenkaje am Nord-Ostsee-Kanal in Kiel
Veranlassung der Grundinstandsetzung
Das Wasser- und Schifffahrtsamt Kiel-Holtenau ist verantwortlich für den Nord-Ostseekanal von km 49,5 bei Rendsburg bis zu den Schleusen in Kiel. Am Südufer des Nord-Ostseekanals in Kiel-Wik befindet sich die Binnenhafenkaje des WSA Kiel-Holtenau. Die Binnenhafenkaje hat erhebliche Bedeutung für den Schiffsverkehr auf dem Nord-Ostsee-Kanal. Der Großschifffahrt steht hier die Möglichkeit zur Bebunkerung zur Verfügung, des weiteren hat die Schifffahrt hier die Möglichkeit, dringende Reparaturarbeiten durchzuführen und sich für die Kanal- bzw. Ostseefahrt zu klarieren, und die Binnenhafenkaje ist der einzige Liegeplatz für Gefahrgutschiffe im östlichen Bereich des Nord-Ostsee-Kanals. Das Wasser- und Schifffahrtsamt Kiel-Holtenau nutzt Teile der Binnenhafenkaje als Lagerplatz für den Außen- und Innenhauptponton (Verschlusskörper der Alten Schleusen Kiel-Holtenau und Brunsbüttel), zur Lagerung der Tunnelsegmente für die Torschienensanierung der neuen Schleusen und zur Lagerung und Reparatur von Schiebetoren der Neuen Schleusen.
Die Binnenhafenkaje wurde von 1911 bis 1912 mit einer Gesamtlänge von damals 797 m gebaut. Die Kaje ist auf einem hohen Holzpfahlrost mit hinterer Holzbohlwand und ohne vorderen Abschluss gegründet worden. Die landseitigen Flächen wurden ursprünglich als Kohlenhof der Kanalverwaltung genutzt. Später wurde dort ein Betrieb zum Umschlag und zur Lagerung von Mineralölen errichtet. Im Krieg wurden die Öllager zerstört, sodass erhebliche Ölmengen in den Untergrund gelangten.
Abb. 1 Übersicht Binnenhafenkaje Kiel (rechts im Bild die Schleusenzufahrten in Richtung Kieler Förde)
Ab 1951 wurde eine erhebliche Schädigung der vordersten Pfahlreihe und der ersten Schrägpfahlreihe durch Bohrmuschelbefall festgestellt. Deshalb wurde zur Sicherung im Jahr 1957 vor der Kaje eine Stahlspundwand mit dem Profil „Larssen IV neu“ gerammt. Der Hohlraum hinter der Spundwand und unterhalb der Kaje wurde zur Abtötung der Bohrmuscheln und um ein Neueindringen derselben zu verhindern mit Seesand verfüllt. Diese Verfüllung diente zugleich zur Stabilisierung der Holzpfahlkonstruktion. Die Sicherungsarbeiten wurden 1961 abgeschlossen. Durch die geschlossene Konstruktion war ein Austritt des Öls in Richtung Nord-Ostsee-Kanal nicht mehr möglich. Aufgrund der hydrogeologischen Verhältnisse ist eine andere Abflussrichtung für das Öl nicht gegeben, sodass es sich bis heute hinter der Spundwand staut. Durch Undichtigkeiten der Wand ist über die Jahrzehnte Öl in den Kanal ausgetreten, jedoch ist diese Menge gering im Vergleich zur insgesamt im Boden befindlichen Ölmenge.
Die rund 50 Jahre alte Spundwand ist alters- und nutzungsbedingt geschädigt. Bei der Bauwerksinspektion wurden Löcher im Wasserwechselbereich und bis ca. 1 m unter mittlerem Kanalwasserstand festgestellt. Durch die Löcher tritt Öl und Hinterfüllsand aus. Hierdurch entstehen zum einen Umweltschäden, und zum anderen ist die Fortsetzung des früheren Bohrmuschelbefalls an den freigelegten Holzpfählen zu erwarten. Da die vorgeschädigten, aber in der fünfziger Jahren durch die Sandhinterfüllung gesicherten Holzpfähle nach wie vor Bestandteil des Tragkonzeptes sind und auch in Zukunft bleiben sollen, ist eine erneute Sicherung notwendig. Das bauliche Konzept für die Sicherung sieht vor, die vorhandene Konstruktion durch das Vorrammen einer rückverankerten Spundwand zu sichern und die Altlasten über ein Drainagesystem zu sichern und kontrolliert abzuleiten.
Die Wasser- und Schifffahrtsämter Kiel-Holtenau und Lübeck haben sich zu einer Bearbeitung des Projektes in Kooperation entschlossen. Das Wasser- und Schifffahrtsamt Kiel-Holtenau als Anlagenbetreiber hat den Haushaltsentwurf aufgestellt, und das Wasser- und Schifffahrtsamt Lübeck hat den Ausführungsentwurf aufgestellt. Die Ausschreibung, Vergabe und Abwicklung der Maßnahme erfolgt durch das Wasser- und Schifffahrtsamt Lübeck.
Grundkonzept der Baumaßnahme
Das nach einer EU-weiten Ausschreibung im offenen Verfahren beauftragte Nebenangebot der ARGE Grundinstandsetzung Binnenhafenkaje entspricht weitestgehend dem Verwaltungsentwurf und sieht eine Spundwandkaje mit Stahlbetonüberbau und tiefliegender Abschirmplatte vor. Zur Entlastung der neuen Spundwand ist wie im Verwaltungsentwurf bzw. im Hauptangebot ein dauerhaft zu betreibendes Drainagesystem in dem Raum zwischen neuer und alter Spundwand vorgesehen.
Eine Reparaturfläche für Arbeiten an den Schleusentoren einschließlich einer Kläranlage ist im östlichen Bereich der Kaje vorgesehen, der Fähranleger Kiel-Wik wird behindertengerecht neu gestaltet.
Spundwandprofil
Die ausgeschriebene gemischte Spundwand (HZ 575 B-12, AZ 13 12/12) wird durch eine auf der Außenseite mit einem korrosionsgeschützten Wellenspundwand (Profil AZ 28-1) ersetzt. Die Spundwand wird zur Reduktion der Ankerkräfte leicht geneigt eingebaut. Die Systembreite (Doppelbohlenbreite) der Wellenspundwand beträgt 1,40 m. Der Regelblock besteht aus 21 Doppelbohlen und besitzt somit eine Länge von 29,40 m. Die Spundwandunterkante liegt bei NN-18,10 m; jede zweite Spundbohle ist mindestens um 1,0 m gestaffelt, d.h. Spundwandunterkante bei NN -17,10 m. Die Außenflächen der Spundwand sind korrosionsgeschützt. Hier wurde ein Einkomponenten-Polyurethan-System mit einer Gesamtschichtstärke von 550 my gewählt. Der ursprünglich vorgesehene Korrosionsschutz auf den Innenflächen kann entfallen, da die Wand vollständig mit Boden hinterfüllt wird und deshalb keine Korrosionsgefahr besteht.
Abb. 2 Rammarbeiten
Verankerung
Wie im Verwaltungsentwurf sind Gewi-Anker mit 63,5 mm Stabdurchmesser mit doppeltem Korrosionsschutz nach DIN 4128 vorgesehen. Die zulässige Ankergebrauchslast beträgt 1.004 kN je Anker. Der Ankerabstand konnte durch Anpassung der Ankerneigung und leichte Schrägstellung der Spundwand gegenüber dem Verwaltungsentwurf auf ca. 3,75 m bzw 4,50 erhöht werden. Der Ankerabstand kann aufgrund des Betonholms problemlos auf der Baustelle an das Rastermaß des vorhandenen Holzpfahlrostes (Rastermaß = ca. 3,77 m) angepasst werden. Insgesamt ergeben sich aus dem gewählten Ankerabstand ca. 190 Anker für die Verankerung der kompletten Kaje. Die Ankerlänge beträgt bis zu 35 m. Der Verankerungskörper liegt vollständig hinter der Altkonstruktion. Die Ankerneigung wurde an die Belastungssituation angepasst. Auf zusätzlichen Polleranker kann verzichtet werden, da die Pollerlasten über die Abschirmplatte gleichmäßig auf die Spundwandanker eines Blocks verteilt werden.
Abb. 3 Einbau der Anker
Der Raum zwischen alter und neuer Spundwand wird bis zur Unterkante der tiefliegenden Abschirmplatte mit Boden verfüllt.
Abb. 4 Verfüllen des Raumes zwischen alter und neuer Spundwand
Drainagesystem und Stahlbetonüberbau
Das Drainagesystem zur Aufnahme kontaminierter Sickerwässer mit Sickerleitungen auf NN -0,2 m, 18 Drainageschächten, Koaleszenzabscheidern und den entsprechenden Schiebersystem und Spundwanddurchlässen sowie das Oberflächenentwässerungskonzept mit Koaleszenzabscheidern für die Bunkerstelle und den zugehörigen Schieber- und Pumpensystemen entsprechen dem Verwaltungsentwurf. Der einzige Unterschied besteht in der Erdverlegung der Oberflächenentwässerungsleitungen anstelle der Aufhängung an die Holmplatte. Das Konzept der Sickerwasserfassung wurde mit den zuständigen Behörden der Stadt Kiel abgestimmt.
Stahlbetonüberbau mit tiefliegender Abschirmplatte
Auf dem verfüllten Raum zwischen der alten und der neuen Spundwand wird der Stahlbetonüberbau aufgebaut. Der Überbau wird teilweise aus Betonfertigteilen hergestellt und teilweise aus Ortbeton. Die Betonfertigteile ermöglichen eine Reduzierung des Schalaufwandes und haben wasserseitig eine besonders glatte und wiederstandsfähige Oberfläche. Der Stahlbetonüberbau besitzt eine Bauhöhe von 2,3 m. Der Überbau übernimmt weiterhin die Funktion des Holmes und dient außerdem als Abschirmplatte für die neue Spundwand. Die Abschirmplatte reicht bis an die alte Kaimauer, wodurch sich eine Breite des Überbaus ca. 4,5 m ergibt. Der Stahlbetonüberbau wird, wie die ausgeschriebene Holmplatte, auf der neuen sowie der alten Spundwand aufgelagert. Die Dicke der Abschirmplatte sowie der Stirnwand beträgt ca. 40 cm . Im Bereich des integrierten Holms ergibt sich eine Bauteildicke von bis zu 1,0 m. Im Bereich der Poller ist jeweils auf einer Länge von ca. 2,0 m eine Verdickung der Stirnwand auf ca. 1,20 m vorgesehen, um die Pollerkräfte in die Abschirmplatte einleiten zu können. Die gesamte Platte übernimmt dann die Lastverteilung der Pollerkräfte auf die in jedem Block angeschlossenen Anker. Nach der Herstellung des Stahlbetonüberbaus wird auch der Bereich oberhalb der Abschirmplatte mit Boden verfüllt.
Abb. 5 Herstellung des Stahlbetonüberbaues(rechts im Bild die Gurtung der neuen Spundwand, links die alte Spundwand)
Abb. 6 Bodenverfüllung oberhalb der Abschirmplatte
Flächenbefestigung und Poller
Als Flächenbefestigung ist außerhalb der Bunkerstellen eine für Schwerlastverkehr geeignete Pflasterdecke mit frostsicheren Unterbau vorgesehen. Im Bereich der Bunkerstellen ist eine Betondecke mit frostsicherem Unterbau entsprechend der Reparaturfläche des Verwaltungsentwurfs mit einer Rissbreite < 0,1 mm vorgesehen. Die weitere technische Ausstattung der Hafenkaje (Poller, Schutenhalter und Steigeleitern) entsprechen den Vorgaben der EAU.
Abb. 7 Flächenbefestigung mit Pollern
D-Fender
Die D-Fender werden lotrecht an den Stahlbetonüberbau montiert. Trotz der geneigten Spundwand können die D-Fender lotrecht am Stahlbetonüberbau montiert werden. Im unteren Bereich der Fender werden die Betonfertigteile zum Ausgleich der Spundwandneigung erweitert eingebaut. Die Fenderlinie liegt über die gesamte Spundwandhöhe vor der Spundwand, so dass ein Kontakt zwischen Spundwand und Schiff ausgeschlossen werden kann.
Abb. 8 Einbau der D-Fender
Sachstand und Ausblick
Die Gesamtkosten der Maßnahme werden ca. 10 Millionen Euro betragen.
Die Erfahrungen der beiden beteiligten Wasser- und Schifffahrtsämter mit dem Kooperationsmodell sind positiv. Die Anlagenkenntnisse des einen Amtes und die Bauerfahrungen des anderen Amtes mit vergleichbaren Bauprojekten ermöglichen eine zügige Bauausführung