789. JahrgangJuli 2012, S. 502– 507ISSN 0932-8351A 1556

Sonderdruck

Neubau der Kanalüberführung Elbeu in der Osthaltung des Mittellandkanals bei Magdeburg

BautechnikZeitschrift für den gesamten Ingenieurbau

2 © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 89 (2012), Heft 7

DOI: 10.1002 / bate.201201558

BERICHTKarl-Heinz Wiese, Björn Helfers

Neubau der Kanalüberführung Elbeu in der Osthaltungdes Mittellandkanals bei Magdeburg

1 Grundlagen

Der Ausbau des Mittellandkanals (MLK) stellt den An-schluss der Großräume Magdeburg und Berlin an diewichtigsten Nordseehäfen und die westlichen Industrie-zentren durch eine leistungsfähige, sichere und umwelt-

freundliche Wasserstraßenverbindung der Klasse Vb sicher(Bild 1).

Der vorhandene, unzureichende Kanalquerschnitt wirdaufgeweitet für leistungsfähige Großmotorgüterschiffe bis110 m Länge und Schubverbände bis 185 m Länge miteiner Breite von 11,45 m und einem Tiefgang von 2,80 m.Die Schiffe haben eine Tragfähigkeit von 2 100  t bzw.3 500 t.

Das Wasserstraßen-Neubauamt (WNA) Helmstedt ist fürden Ausbau der Osthaltung des MLK zwischen Wolfs-burg und Magdeburg verantwortlich.

2 Die vorhandene Situation

Der Ausbau dieser Wasserstraßenverbindung ist weit vo-rangeschritten und steht nun kurz vor seinem Abschluss.Von Westen her ist Haldensleben schon fast optimal an-gebunden. Es fehlen noch Teile des Bereichs, der sich öst-lich von Haldensleben rund 15 km bis zum Wasserstra-ßenkreuz in Magdeburg erstreckt. In diesem Bereichnordwestlich von Magdeburg liegt der Kanal in derHohen Dammstrecke. Der Kanalwasserspiegel befindet

Der Mittellandkanal (MLK) ist eine Bundeswasserstraße undmit 325,3 km Länge die längste künstliche Wasserstraße inDeutschland. In europäischer Dimension ermöglicht der MLKüber das innerdeutsche Kanalnetz eine Verbindung zwischenden Niederlanden, Belgien, Luxemburg, Frankreich und derSchweiz auf der einen, mit Polen und Tschechien auf deranderen Seite. Im Zuge des Ausbaus der West-Ost-verbinden-den Binnenwasserstraßen (Projekt 17 der VerkehrsprojekteDeutsche Einheit) erfolgt derzeit der Neubau der Kanalüber -führung bei Elbeu einschließlich des Ausbaus des Mittelland-kanals von MLK-km 315,15 bis 318,45. Mit einer eigens für dieMaßnahme hergestellten Umfahrung des Kanals (Ausweiche)stellt dieses Projekt eine Besonderheit im Bereich der Infra-strukturplanung dar. Der Bericht beschreibt die Aufgaben undAnforderungen dieses herausragenden Projektes, welchessowohl bei der Planung als auch bei der Ausführung einebesondere Herausforderung für alle an der Umsetzung desGroßprojektes Beteiligten darstellt.

Keywords Mittellandkanal; Ausbau Osthaltung; Verkehrsprojekt DeutscheEinheit Nr. 17; Kanalüberführung Elbeu; Hohe Dammlage; Ausweiche,einschiffige; Dammfußertüchtigung

Reconstruction of the overfly Elbeu in the eastern section ofthe Mittellandkanal near MagdeburgThe Mittellandkanal (MLK) is a federal waterway and with a length of 325,3 kilometres the longest canal in Germany.Regarding Europe the MLK establishes together with theGerman canal network a connection among the Netherlands,Bel gium, France and Switzerland on the one side and Polandand Czech Republic on the other side. In the course of ex -panding the east-west connecting inland waterways (projectNo. 17 „Verkehrsprojekte Deutsche Einheit“) the new overflyElbeu including the expansion of the Mittellandkanal from MLK-km 315,15 to 318,45 is presently being built. Because ofthe bypass especially built for this construction work thisrepresents a special project in infrastructure planning. Thereport shows the tasks and requirements of this outstandingproject which represents as well in planning as in completionunique challenges for all parties involved.

Keywords Mittellandkanal; expanding eastern section; project No. 17“Verkehrsprojekte Deutsche Einheit”; overfly Elbeu; high dam position; one-way bypass; retrofitting of dam bases

Bild 1 Osthaltung des MittellandkanalsEastern section of the Mittellandkanal

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sich ca. 15 m über dem umliegenden Gelände. Die Sohledes Kanals ist mit einer Naturdichtung aus Ton gedichtet,um das Durchströmen der Dämme zu verhindern.

In der „Hohen Dammstrecke“ nördlich von Magdeburgwird der MLK bei Elbeu über die Hauptstrecke der DBAG von Magdeburg nach Stendal überführt (Bild 2). Die

Kanalüberführung (KÜ) wurde 1928 über die bereits be-stehende Bahntrasse errichtet. Um das Lichtraumprofilder Bahnstrecke einzuhalten, standen damals bis zur Ka-nalsohle (NN + 52,00 m) nur wenige Dezimeter Bauhöhezur Verfügung. Deshalb wurde ein gemauertes Klinkerge-wölbe auf Stampfbetonwiderlagern erbaut. Das ca. 100 mlange Bauwerk hat eine lichte Weite von 9,60  m. DerMauerwerksbogen hat im Scheitel eine Stärke von 64 cm,die Widerlager messen an der Basis jeweils 8 m (Bild 3).Das Bauwerk ist zu ersetzen, da es den modernen Regel-profilen des Kanals sowie denen der DB AG nicht mehrgerecht wird. Auch der Streckenabschnitt des MLK indiesem Bereich (Streckenlos Wolmirstedt), der derzeitnoch im ursprünglichen Muldenprofil vorhanden ist,muss aufgeweitet werden.

3 Planung und Neubau

Nach Abwägung aller wirtschaftlichen, sicherheitstechni-schen und baulichen Belange wird vom WNA Helmstedtzunächst unmittelbar südlich der vorhandenen KÜ eineeinschiffige Kanalbrücke im Rechteckquerschnitt als Aus-weiche erstellt (Bild 4). Nach Fertigstellung dieser wird

Bild 2 Die Kanalüberführung Elbeu vor Beginn der BauarbeitenThe flyover Elbeu before starting the construction works

Bild 4 Lageplan: Neubau als Brücke in Standardbreite in Alter Fahrt mit einschiffiger Ausweiche in Neuer Fahrt Layout drawing: new bridge with standard width for the main route „Alte Fahrt“ and one-way bypass „Neue Fahrt“

Bild 3 Querschnitt des bestehenden Bauwerkes Cross section of the existing structure

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die alte Kanalüberführung abgebrochen und anschlie-ßend an der gleichen Stelle eine zweischiffige Kanalbrü-cke (Wasserspiegelbreite 42,00 m) über die Bahntrasse er-richtet. Der Betrieb auf dem Kanal kann aufrecht erhal-ten werden. Der Bodenabbau über dem alten Gewölbeund dessen Abbruch sind während einer zweiwöchigenVollsperrung der Bahn vorgesehen.

Bei der Planung hat sich als wirtschaftlichster BaustoffStahlbeton erwiesen, der in Form eines nach unten offe-nen Rahmens ohne Lager ausgebildet wird (Bild 5) unddamit besonders wartungsarm ist. Der Rahmen wird ingleicher Form auch unter der Mittelinsel zwischen AlterFahrt und Ausweiche sowie unter den Außenböschungenausgeführt. Die vollständige Verfüllung der Mittelinselund der Außenböschungen über den Portalen führtneben einem Sicherheitsgewinn zu einer ökologisch güns-tigeren und optisch gefälligeren Lösung. Durch die Ver-bindung der beiden Kanalbrücken entsteht ein insgesamt164 m langer Bahntunnel.

Entsprechend dem vorzuhaltenden Lichtraumprofil derBahn beträgt die lichte Weite zwischen den Rahmenstie-len 11,60 m. Die Bauhöhe des Rahmenriegels wird durchdie obere Begrenzung des Lichtraumprofils der Bahn unddurch die Kanalsohle beschränkt. Sie beträgt in der Mitte90 cm, und die Riegeloberseite ist mit einem Dachprofil(1:75) versehen. Im Bereich der Rahmenstiele ist der Rie-gel auf einer Länge von jeweils 3,00 m bis auf eine Bauhö-he von 1,40 m angevoutet. Die Dicke der Rahmenstielebeträgt konstant 1,60 m. Der Pfahlkopfbalken besitzt eineBreite von 2,40  m bei einer Bauhöhe von 1,80  m. DerRahmen wird auf Großbohrpfählen D = 1,80 m gegrün-det. Der Achsabstand der Pfähle variiert belastungsab-hängig über die Bauwerkslänge. In den Regelbereichenbeträgt der Abstand bis zu 4,60 m, während in den Rand-bereichen die Bohrpfähle tangierend eingebracht werden.

Aufgrund der hohen horizontalen Einwirkungen aus demErd- und Wasserdruck auf die Rahmenstiele werden dieBohrpfähle in den Pfahlkopfbalken des Rahmens kon-struktiv eingespannt. Diese konstruktive Einspannung

führt zu einer Bauwerksversteifung. Hierdurch werdendie horizontalen Verformungen der Rahmenstiele inRichtung Gleisbett verringert und die Biegebeanspru-chung der Rahmenecke reduziert.

Diese Reduzierung der Biegebeanspruchung ist aufgrundder hohen erforderlichen Bewehrungsgehalte zur norma-tiven Sicherstellung der Tragfähigkeit und Gebrauchs-tauglichkeit zwingend erforderlich. Trotz der Bohrpfahl-einspannung sind Bewehrungsgehalte von bis zu120 cm2/m in der Rahmenecke erforderlich. Diese wer-den durch eine zweilagige Bewehrung (∅ 28/10 cm) ab-gedeckt. Um die erforderlichen Sicherheitsabstände derBewehrung zur vorhandenen und in Betrieb befindlichenOberleitungsanlage der DB AG einzuhalten, werden dieBewehrungsanschlüsse in Teilbereichen (Anschlussbe-wehrung Rahmenstiel an Rahmenriegel) durch Schraub-verbindungen realisiert.

Die zweischiffige Kanalbrücke und die einschiffige Aus-weiche werden in monolithischer Bauweise hergestellt.Zur Herstellung sowie zur Aufnahme unterschiedlicherSetzungsverhalten der Teilbauwerke sind beide Bauab-schnitte durch eine umlaufende Raumfugenkonstruktiongetrennt. Die Herstellung der Pfahlkopfbalken und derRahmenstiele erfolgt mit einem konventionellen Schal-system. Die Länge der Betonierabschnitte beträgt rund30  m. Während der Arbeiten an den Rahmenstielen istdie DB-Strecke jeweils einseitig gesperrt.

Die Herstellung des Rahmenriegels erfolgt auf einem ver-fahrbaren Schalwagen (Bild 6). Dieser ist am Wandkopfauf einer Verschubbahn mittels Konsolträgern gelagert.Der Verschub des Schalwagens und die Betonage des Rie-gels erfolgen in nächtlichen Sperrpausen.

4 Herausforderung Baugrubensituation 1./2. Bauabschnitt

Der Übergang vom 1.  Bauabschnitt (1.  BA, Errichtungder einschiffigen Kanalbrücke) zum 2.  Bauabschnitt

Bild 5 Querschnitt des RahmenbauwerksCross section of framed structure

Bild 6 Herstellung der Rahmenstiele und -riegel der einschiffigen Kanal -brückeConstructing the supporting and horizontal members of the bypassbridge

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(2. BA, Errichtung der zweischiffigen Kanalbrücke) stellteine besondere Herausforderung an die Konzeption undAuslegung der Baugrube dar.

Nach der Fertigstellung und Inbetriebnahme der einschif-figen Ausweiche sowie der Herstellung der Baugrube fürden 2. BA bildet die nördliche Trogwand der einschiffigenKanalbrücke zusammen mit zwei anschließenden, paral-lel zur Kanalachse verlaufenden Flügelwänden die südli-che Begrenzung der Baugrube des 2. BA (Bild 7). Die auf

überschnittenen Bohrpfählen D = 1,20 m tiefgegründetenFlügelwände und die Trogwand bilden somit die direkteTrennung zwischen der Baugrube und der schifffahrts-technisch genutzten Ausweiche.

An diese stirnseitige Verbauwand werden demzufolge be-sondere Anforderungen hinsichtlich der Standsicherheitund Dichtigkeit gestellt, da diese Wand die einzige Siche-rungslinie zum ca. 15 m höher liegenden Kanal darstellt.

Neben den Einwirkungen aus Erddruck, Eisdruck undSchiffsanprall muss die Wand im Falle einer eventuellenUndichtigkeit der Kanalsohle ebenfalls dem anstehendenhydrostatischen Wasserdruck vom oberen Bemessungs-wasserstand BWo bis zur Baugrubensohle standhalten(Bild 8).

Die Verbauwände (in Baugrubenlängsrichtung) und dieFlügelwände (als Teil des stirnseitigen Verbaus) erfahrenzeitlich und belastungstechnisch differenzierte Einwir-kungen. Die für die Flügelwände zu berücksichtigendenEinwirkungen wie z. B. Eisdruck und Schiffsanprall kön-nen für die Verbauwände nicht auftreten. Der Wasser-druck infolge einer defekten Dichtung steht für die Flügel-wände in voller Größe an, für die Verbauwände baut sichdieser mit zunehmendem Abstand zu den Flügelwändenab. Bei einer Aussteifung der Flügelwände gegen die Ver-bauwände würden sehr hohe Abtriebskräfte generiertwerden, welche von der Verbaukonstruktion nicht abge-leitet werden können.

Für die Ausführung wurde daher ein belastungsorien -tiertes Baugrubenkonzept mit einer Entkopplung der Ver -ankerung der Verbauwände und der Flügelwände ent -wickelt.

Bild 7 Draufsicht Übergang Baugrube 1. BA zum 2. BATop view building pit changeover between block 1 – block 2

Bild 8 Einwirkungen auf stirnseitige Flügelwand (außergewöhnliche Bemessungssituation BS-A, „Dichtung defekt“)Actions on return wall (accidental situation BS-A, „sealing failure“)

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Die Verbauwände werden im direkten Anschlussbereichan den 1. BA in drei Lagen mit bis zu 42,50 m langen Ver-pressankern mit einem minimalen Abstand von 58  cmverankert, um die hohen Verankerungskräfte infolge desWasserdrucks aufnehmen zu können.

Die tiefgegründeten Flügelwände werden mit einer vorgespannten Totmann-Konstruktion (GEWI-Stähle∅63,5 mm an Ankerwand AZ25) einfach rückverankert.Die Rückverankerung liegt dabei unterhalb der Kanalsoh-le im Bereich der neu aufgefüllten Ausweiche. Die Rohr-durchführungen und Verankerungselemente wurden be-reits bei der Herstellung der Uferwände mit eingebaut(Bilder 9 und 10).

Die sichere Umsetzung der Maßnahme hat oberste Priori-tät, sodass das gewählte Verankerungskonzept einen we-sentlichen Anteil zur Minimierung der Risikopotenzialebeiträgt.

5 Streckenausbau

Im Vorfeld der Planungen wurden Standsicherheitsunter-suchungen für den 3,3 km langen Abschnitt in der HohenDammstrecke bei Elbeu durchgeführt. Die Dammhöhenergeben sich zu 7 m bis 17 m. Für diese Untersuchungenwurde das geplante Ausbauprofil des Kanals (Rechteck-profil mit 42 m Wasserspiegelbreite) zugrunde gelegt. DieStandsicherheit der wasserseitigen Böschungen war be-reits bei früheren Untersuchungen nachgewiesen worden,sodass nur die luftseitigen Böschungen betrachtet wur-den.

Die Berechnungen zeigten eindeutig, dass der vorhande-ne Damm (Bild 11) keine ausreichende Standsicherheitaufweist. Als Sicherungsmaßnahmen wurden je nach Ab-

schnitt Vorschüttungen und Bodenaustausch konzipiert,sodass die Standsicherheit nach dem „Merkblatt Standsi-cherheit von Dämmen an Bundeswasserstraßen“ (MSD,1998) der Bundesanstalt für Wasserbau nachgewiesenwerden konnte.

Nach einer EU-weiten Ausschreibung beauftragte dasWNA Helmstedt im Februar 2010 die Firma JohannBunte aus Papenburg mit dem Neubau der KÜ und demAusbau des zugehörigen Streckenabschnitts Wolmirstedt.Die Auftragssumme beträgt 56,5 Mio €. Die beschriebeneVariante wird derzeit ausgeführt.

Vor Beginn der Bauarbeiten am Kanalquerschnitt wurdendie Dammfüße ertüchtigt. Durch die Ertüchtigung derDämme, die eine schadlose Durchströmung ermöglicht,wird das Sicherheitsniveau so erhöht, dass ein Versagender Dichtung nicht zu Schäden im Dammbereich führenkann.

Bild 9, 10 Rohrdurchführungen der Verankerungselemente, Ansicht der Flügelwände Passing pipes for anchoring elements, view of return walls

Bild 11 Ertüchtigung der DammfüßeRetrofitting of dam bases

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Der Ausbau erfolgt mit einer Breite von 42,00  m zwi-schen den bereits vorhandenen Spundwänden. Da derKanalwasserspiegel in diesem gesamten Abschnitt überdem Grundwasser liegt, muss der Kanal mit einer 30 cmdicken Tonschicht, die zwischen den Spundwänden aufder Kanalsohle eingebaut wird, gedichtet werden. ZumSchutz gegen Erosion wird die Tonschicht mit einem geo-textilen Filter abgedeckt. Abschließend wird als Schutzgegen Strömung und Wellen sowie gegen Ankerwurf undSchiffsanfahrung eine Deckschicht aus Wasserbausteinenaufgebracht. Der Streckenabschnitt erhält auf den Seiten-dämmen beidseitig einen Betriebsweg.

6 Stand der Baumaßnahme

Die Erdarbeiten einschließlich des Spundwand- undDichtungseinbaus für die Ausweiche außerhalb des Bau-werkes sind abgeschlossen, sodass die Ausweiche im De-zember 2011 geflutet und in Betrieb genommen werdenkonnte (Bild 12).

Im März 2012 ist die Tunneldecke der vorhandenenÜberführung in einer zweiwöchigen Vollsperrung derBahn abgebrochen worden. Die Alte Fahrt des Kanalswurde dafür mittels Querdämmen unterbrochen und indiesem Bereich gelenzt (Bilder 12 und 13).

Der Bauablauf nach dem Abbruch der vorhandenen KÜwird in dem zweiten Bauabschnitt entsprechend dem ers-ten sein, d. h. nach dem Herstellen der Baugrubenspund-

wand werden die Gründungspfähle eingebracht, dannschließt sich der Bau des Rahmenbauwerkes und derUferwände an.

Die Umsetzung der Gesamtmaßnahme zum Neubau derKanalüberführung Elbeu am MLK erfolgt als Ersatzneu-bau unter „rollendem Rad“ und durchgängiger Aufrecht-erhaltung der Schifffahrt und stellt dadurch eine besonde-re Herausforderung für alle an der Planung und am BauBeteiligten dar.

Gemäß Ausschreibung werden ca. 2 000  t Spundwand,10 000  m3 Stahlbeton, 1 000 000  m3 Bodenmaterial,160 000  m2 gedichtetes Deckwerk sowie ca. 50 000  m2

Wegebau realisiert.

Die Gesamtbauzeit der Kanalüberführung einschließlichdes Streckenausbaus beträgt ca. 3  1/2  Jahre und wirdMitte 2013 abgeschlossen sein.

AutorenDipl.-Ing. Karl-Heinz WieseSachbereichsleiter, Wasserstraßen-Neubauamt Helmstedt Walbecker Straße 23b 38350 Helmstedtkarl-heinz.wiese@wsv.bund.de

Dipl.-Ing. MSc. Björn Helfersgrbv Ingenieure im Bauwesen GmbH & Co. KGExpo Plaza 1030539 Hannover b.helfers@grbv.dewww.grbv.de

Bild 13 Abbruch Tunneldecke in zweiwöchiger Sperrpause der BahnDemolition of tunnel soffit during a two weeks rail shutdown

Bild 12 Ausweiche in Betrieb, Alte Fahrt gelenztBypass in use, main route “Alte Fahrt”pumped out

Hauptsitz HannoverExpo Plaza 1030539 Hannover Telefon +49 511 98494-0Telefax +49 511 98494-20info@grbv.dewww.grbv.de

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