Die Ertüchtigung zweier Bahnbrücken über die Mosel Teil 2/2

# 11.11.2002

Planung und Ausführung der Injektionsarbeiten an den Moselbrücken in Burray und Konz

5 Ausführung der Arbeiten

5.1 Allgemeines

Wie schon zuvor geschildert liegen beide Baustellen in der Mosel und teilweise in den Schiffahrtsrinnen. Die Arbeiten waren also alle vom Wasser mit Hilfe von schwimmenden Geräten auszuführen.

Für besondere Anforderungen stand auf der Baustelle Bullay ein Stelzenponton mit hydraulisch zu betätigenden Stelzen zur Verfügung. Mit diesem Ponton stand eine sehr sichere und standfeste Arbeitsplattform zur Verfügung. Ein großer Teil der Arbeiten wurde jedoch von Pontons ausgeführt, welche lediglich über Ankerbeine für die Justierung im Untergrund verfügten (Abb.6).

5.2 Injektion

5.2.1 Planung der Injektion

Aus der Vorerkundung der Brücken im Rahmen der Ausschreibungsplanung ergaben sich unterschiedliche Kenntnisstände über den Zustand der Brückenpfeiler.

In Konz wurde festgestellt, daß die Pfeiler sehr inhomogen waren. Die festgestellten Hohlräume und die schlechte Betonqualität im Pfeiler ließen eine sichere Ableitung der Kräfte im Pfeiler nicht zu. Hier wurde also sofort eine Injektion geplant.

An der Brücke in Bullay zeigte sich zu Beginn der Arbeiten an den Kleinbohrverpresspfählen, daß die Qualität des dort vorliegenden Bruchsteinmauerwerks aus Sandstein deutlich schlechter war, als aufgrund der Probebohrungen aus der Planungsphase angenommen werden konnte. Aufgrund eines kurzfristig eingeholten Gutachtens eines Baustoff-Sachverständigen, war sehr schnell klar, daß auch hier eine Injektion notwendig war.

Hier wurde dann sofort auf eine geänderte Arbeitsabfolge umgestellt und analog zur Brücke Konz ebenfalls vorab eine Injektion durchgeführt.

5.2.2 Ausführung der Injektion

Für die Injektion wurden Bohrungen mit dem Tieflochhammer ( Imlochhammer) mit einem Durchmesser von 95 mm ausgeführt. Die Bohrungen wurden in einem Fächerabstand von 1,00 m ausgeführt. Pro Fächer waren bis zu 8 Bohrungen angeordnet. Hieraus ergibt sich im Mittel ein zu injizierendes Volumen von ca. 3-4 m³ pro laufendem Meter der Bohrung.

Von den im Brückenpfeiler angeordneten Fächern für die Bohrungen, wurde immer nur an jedem vierten Fächer gearbeitet, das heißt gebohrt und unmittelbar danach injiziert. Hierdurch sollten Beeinflussungen aus zu nah beieinander liegenden Bohrungen und daraus resultierenden Injektionsvorgängen vermieden werden.

Für die Injektion wurde ein strenger Qualitätssicherungsplan vor Beginn der Maßnahme aufgestellt und während der Baumaßnahme ständig fortgeschrieben. Mit Hilfe dieses Qualitätssicherungsplans konnte auf alle besonderen Vorkommnisse im Rahmen der Injektion unmittelbar reagiert werden. Ferner war sichergestellt, daß Besonderheiten im Rahmen der Injektion auf jeden Fall für die weitere Ausführung berücksichtigt werden (Abb.6).

Die Injektion wurde mit herkömmlichem Zement der Güteklasse CEM III/A 32,5 (Hochofenzement) durchgeführt. Zur Stabilisierung der Mischung wurden der Suspension Additive in Form von 1 % Injektionshilfe und 0,1 % UW-Compound (Heidelberger Zement) bezogen auf die Zementtrockenmasse zugegeben. Mit diesen Additiven konnte eine sehr stabile Mischung mit einem Absetzmaß, welches fast gleich Null ist, hergestellt werden. Eine Entmischung der Suspension ist in dieser Form auch beim Eindringen in das im Pfeiler befindliche Moselwasser fast völlig auszuschließen.

Für die Injektion wurde in die fertiggestellte Bohrung ein aufblasbarer Packer eingebaut. Dieser Packer wurde 2,50 m vom Bohrlochtiefsten zum Ersten mal gesetzt. Er wurde dann für den nächsten Injektionsabschnitt jeweils um 2,50 m gezogen. Der letzte Injektionsabschnitt wurde gemäß der Bohrlänge angepaßt (Abb.7).

Die Injektionsparameter wurden so gewählt, daß sich möglichst schon in der ersten Injektionsphase der Erfolg der Injektionsarbeiten einstellt.

Als maximale Injektionsgeschwindigkeit wurde ein Wert von 10 Litern pro Minute angesetzt. Diese Injektionsgeschwindigkeit wurde jedoch nur ausgeführt, wenn der Injektionswiderstand so gering war, daß praktisch keine Gegendrücke zu verzeichnen waren. Sobald ein Injektionsdruck aufgebaut werden konnte, wurde die Injektionsgeschwindigkeit heruntergefahren bis auf einen Wert von 0,5 Litern pro Minute. Mit diesen niedrigen Geschwindigkeiten ist ein gleichmäßigen Fließen der Suspension auch in engen Hohlräumen bzw. kleinen Poren gegeben.

5.3.1 Planung der Kleinbohrverpreßpfähle

Die Bemessung der Kleinbohrverpresspfähle wurde mit den gemäß Baugrundgutachten anzusetzenden Mantelreibungswerten vorgenommen. Es ergaben sich Pfahllängen von X m bis X m. Als Tragglieder waren sowohl Gewistähle mit Durchmesser 50 mm als auch mit 63,5 mm zu verwenden.

5.3.2 Ausführung der Kleinbohrverpreßpfähle

Die Bohrungen für die Kleinbohrverpresspfähle waren mit einem Mindestdurchmesser von 150 mm gemäß Statik durchzuführen. Verwendet wurden Bohhrrohre mit d = 152 mm und eine zugehörigen Krone, welche ein Bohrloch von ca. 160 mm erzeugt (Abb.9).

Die Bohrungen wurden alle auf ganzer Länge verrohrt hergestellt. Dies war notwendig, da insbesondere in der Fuge Pfeiler – Baugrund Teilweise Lockergesteine anstanden, und da der Fels teilweise stark geklüftet war und kein standsicheres Bohrloch bei unverrohrtem Bohren hergestellt werden konnte.

Die Bohrungen waren unter beschränkter Höhe von 4,00 bis 4,50 m herzustellen. Hierzu wurden herkömmlich Bohrgeräte so umgebaut, daß unter dieser Höhe gearbeitet werden konnte.

Entsprechend der Arbeitshöhe waren auch die Gewi.-Tragglieder nur in Abschnitten von 4,00 m Länge einzubauen.

Damit die Kleinbohrverpresspfähle sofort in Ihrer ganzen Länge wirksam sind, mussten Sie mit einer Plattenverankerung gemäß Zulassung versehen werden. Für die Montage dieser Plattenverankerungen wurden Kernbohrungen mit einem Durchmesser von 450 bis 500 mm im Kopfbereich der Pfähle ausgeführt.

Alle Pfahlköpfe wurden nach der Herstellung der Pfähle wieder mit Beton oder Natursteinmauerwerk verschlossen (Abb.9).

5.3.3 Ergebnisse der Probebelastungen der Kleinbohrverpreßpfähle

An beiden Brücken wurden je 2 Probebelastungen an den Pfählen durchgeführt. Hiermit konnte nachgewiesen werden, daß mit der konzipierten Pfahllänge die Prüfkraft von 1757 kN ( entspricht 0,9 x Kraft an der Streckgrenze) sicher ohne Anzeichen eines Bruchs abgetragen werden konnten.

In Bullay wurden die Pfähle für die Probebelastung mitten in der Mosel hergerstellt. Mit Taucherhilfe wurde dann unter Wasser eine Widerlagerkonstruktion aufgebaut.

Da keine unabhägige Messbrücke anzubringen war, wurden die Verformungen während der Probebelastungen mit einem hochauflösenden Digital. Nivelliergerät aufgezeichnet (Abb.10).

6 Zusammenfassung

Durch sämtliche zuvor beschrieben Maßnahmen konnten die beiden Moselbrücken in einen technischen Zustand versetzt werden, welcher den heutigen Ansprüchen des Schiffs- und Bahnverkehrs genügt. Die Brücken sind heute wieder ohne Einschränkung für den Verkehr freigegeben.

Für die sehr gute Zusammenarbeit aller Beteiligten, hierzu zählen sowohl der Bauherr, die begleitenden Ing.-Büros, die Prüfinstanz bestehend aus dem Büro Prof. Bode, Ramm und Partner und dem Eisenbahnbundesamt vertreten durch Herrn Gehl, möchten sich die Autoren recht herzlich bedanken. Nur durch eine enge interdisziplinäre und kollegiale Zusammenarbeit konnte der enge Terminplan eingehalten werden.

Autoren:

• Frans Deman
  WPW Geoconsult GmbH, Saarbrücken
• Ralf Egner
  Ingenieurgruppe Bauen, Karlsruhe
• Thomas Groß
  Stump Spezialtiefbau GmbH, NL Langenfeld
• Wolfgang Jullien
  DB-Netz AG Niederlassung Mitte, Saarbrücken

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