Grundwasserhaltung Baugrube Südschleuse Sülfeld
Im Rahmen des Ausbaus des Mittellandkanals wurde die südliche Kammer der Doppelschleuse Sülfeld einschließlich der zugehörigen Sparbecken durch eine moderne Großschifffahrtsschleuse ersetzt. Dazu wurde ein wirtschaftliches und umweltverträgliches Baugruben- und Grundwasserhaltungskonzept erstellt. Dies beinhaltete die Umschließung der gesamten Baugrube für die Schleusenkammer und die Sparbecken mit einer wasserdichten Baugrubenwand, die bis in eine natürlich anstehende, geringdurchlässige Beckenschluffschicht unterhalb der Baugrubensohle reichte. Diese Schicht diente als horizontale Abdichtung der Baugrube gegenüber dem unterlagernden, aus klüftigem Festgestein bestehenden Grundwasserleiter. Die Messungen in zusätzlich hergestellten, im Bereich des Festgesteins verfilterten und mit Druckaufnehmern versehenden Grundwassermessstellen ergaben insbesondere im westlichen Baugrubenbereich ein hohes, teilweise bis über Gelände reichendes Grundwasserpotenzial im Festgestein. Aus der Überlagerung der Baugrubensohle mit der Unterkante der Beckenschluffschicht sowie dem im Festgestein anstehenden Grundwasserpotenzial ergab sich für den gesamten Baugrubenbereich der neuen Schleusenkammer keine ausreichende Sicherheit gegen Aufschwimmen (Bild 1). Zur Ermöglichung des Baugrubenaushubs musste deshalb eine Absenkung des Grundwasserpotenzials im Festgestein um bis zu ca. 10 m durchgeführt werden. Zur Dimensionierung der erforderlichen Grundwasserentspannungsanlage wurden numerische, auf einer 3D-Modellierung basierende Grundwasserströmungsberechnungen durchgeführt. Diese zeigten, dass die erforderlichen Maßnahmen zur Auftriebssicherung der Baugrube mit relativ begrenztem Aufwand (12 Grundwasserentspannungsbrunnen) durchführbar sind. Da sich das erforderliche Absenkziel der Grundwasserentspannungsanlage ca. 7 m oberhalb der geplanten Baugrubensohle befand, konnte die erforderliche Druckentlastung passiv, d. h. ohne Einsatz von Absenkpumpen, nur durch Ableitung des aus den Brunnen zuströmenden Grundwassers in einen Sammelbehälter in der Baugrube erfolgen. Von hier aus wurde das zuströmende Grundwasser in den Kanal gepumpt.
Nach großflächigem Aushub der Baugrube bis auf das Niveau der Ableitungen wurden jeweils ein Ableitungsstrang an der nördlichen und der südlichen Baugrubenumschließungswand installiert und die Tiefbrunnen daran angeschlossen. Um ein Einfrieren des Grundwassers in den Ableitungen zu verhindern, wurden die Ableitungen sowie die Brunnenanschlüsse mit einer Isolierung ummantelt. Bild 2 zeigt die an der nördlichen Baugrubenwand installierte Sammelleitung zum Zeitpunkt des Unterbetoneinbaus für die Schleusenkammer im Bereich des Oberhauptes (Bild 3) und die Pumpenanlage im eingetieften Sammelbehälter mit der Druckleitung zum oberen Vorhafen. Die komplette Grundwasserentspannungsanlage wurde im Februar 2005 in Betrieb genommen, wobei die Gesamtförderrate zunächst ca.100 m³/h betrug. Durch den Anschluss der Tiefbrunnen an die Sammelleitung mit Freispiegelgefälle zum Sammelbehälter erfolgte eine automatische Regulierung der Entspannungsanlage, da das Grundwasserpotenzial in allen Brunnen, unabhängig vom Zufluss zu den Einzelbrunnen, auf nahezu das gleiche Niveau abgesenkt wurde. Zur weiteren Förderung des Grundwassers vom Sammelbehälter über eine Druckleitung bis zum oberen Vorhafen dienten mehrere, redundant ausgelegte Pumpen. Die Grundwasserentspannungsanlage zur Auftriebssicherung der Baugrubensohle lief bis zu ihrer Außerbetriebnahme im August 2006 störungsfrei.
Literatur
Odenwald, B. und R. Schwab: Grundwasserhaltung beim Neubau einer Schleuse am Mittellandkanal mittels Grundwassermodellierung. Tiefbau, Heft 3, 116. Jahrgang, März 2004, S. 126 128.
Odenwald, B. und E. Kunz: Altbohrungen als Ursache von Wasseraufbrüchen in einer Schleusenbaugrube. bbr, heft 3, 59. Jahrgang, März 2008, S. 40 - 47.
