Erdbau und Baugrundverbesserung | HafenCity Hamburg

Im Rahmen der Infrastrukturmaßnahmen für die HafenCity wurde der Neubau Ost (südlich des Brooktorhafens) und die Aufhöhung der Versmannstraße sowie die vorübergehende Anrampung der Stockmeyerstraße geplant. Dafür war unter anderem eine Geländeaufhöhung um max. Dh = 3,0 m bis auf ein Niveau von max. NN +8,2 m erforderlich. Der Neubau der Straße Neue Achse Ost und die Anhebung der Versmannstraße dienten zur Herstellung eines zweiten Rettungsweges.
Im Grundrissbereich der Straßen standen für die Elbniederung typische belastungsempfindliche organische Weichschichten, bestehend aus Klei und Torf, in Stärken von mehreren Metern an. Ferner wurden gering tragfähige Auffüllungen in sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen und Stärken erkundet. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Setzungsabschätzung sowie der -nach Fertigstellung- maximal zulässigen Restsetzungen, waren zur Gründung der Straßen baugrundverbessernde Maßnahmen erforderlich.

Die Baugrundverbesserung und Erdbauarbeiten beinhalteten folgende Maßnahmen:

• den Abbruch der zum Teil vorhandenen Straßen und Gehwegbefestigungen
• den örtlichen Abtrag von Oberboden sowie die Umlagerung des Aushubmaterials im Bereich des „City-Base“- Geländes
• das Herstellen der Vertikaldränagen
• das Herstellen der vermörtelten Säulen in den Anschlussbereichen an die geplante Brooktorhafenbrücke sowie die Baakenbrücken  
• die Erdbauarbeiten für die Sandaufschüttung (Geländeaufhöhung im Straßenbereich)
• den Blähtoneinbau mit LECA^®GEO 
• das Herstellen eines temporären Verbaus an der Versmannstraße
• das Setzungsmessprogramm
• den späteren Rückbau der Sandüberschüttung und
• das Herstellen der Böschungsdeckwerke

Bauablauf

BA 1 Neue Achse Ost und Versmannstraße (OST):

• Einbau von Vertikaldränagen; Sandaufhöhung (Überschüttung) auf NN +10,0 m; Sandabtrag auf NN +7,8 m; vorlaufende Umlagerung des Bauschuttes der „City-Base“- Halde sowie der Sandhalde und der Gleisschotterhalde an der Versmannstraße.

BA 4 Provisorische Rampe an der Baakenbrücke Süd und temporärer Verbau:

• Herstellen eines temporären Verbaus; Einbau von Blähton zum Gewichtsausgleich und Herstellung der temporären Rampe am Widerlager Südost der Baakenbrücke.

BA 6 Kreuzungsbereich Neue Achse Ost/Magdeburger Straße/Stockmeyerstraße:

• Einbau von Blähton zum Gewichtsausgleich oberhalb des Kuhmühlenstammsieles; Sandaufhöhung auf NN +7,8 m bzw. im Rampenbereich der Stockmeyerstraße entsprechend angepasst.

BA 7 Versmannstraße (Lückenschluss Baakenbrücken Nordseite):

• Einbau von LECA^®GEO zum Gewichtsausgleich oberhalb der vorhandenen (neuen und alten) Rückverankerung des Widerlagers Ost der Baakenbrücken; Einbau von vermörtelten Säulen zwischen Blähtonbereich und bereits erfolgter Aufhöhung; Sandaufhöhung auf NN +7,8 m.

Baugrund

Im Gründungsbereich der geplanten Straße Neue Achse Ost sowie der Versmannstraße und der Stockmeyerstraße standen für die Elbniederung typische belastungsempfindliche organische Weichschichten, bestehend aus Klei und Torf, in sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen und Stärken an.
Ferner wurden gering tragfähige Auffüllungen in sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen und Stärken erkundet. Die Dicke der gewachsenen und aufgefüllten organischen Weichschichten betrug zwischen rund 6,5 m und 10,5 m. Die Basis der kompakten Weichschichten wurde stark wechselnd in Tiefen zwischen rund NN -3,2 m und rund NN -6,6 m erkundet. Unterhalb der organischen Weichschichten folgten Sande in überwiegend mitteldichter Lagerung und örtlichen Kleieinlagerungen.
Im Bereich der geplanten Baumaßnahme wurde oberhalb der organischen / bindigen Auffüllung ein Stauwasserhorizont und in den gewachsenen Sanden unterhalb der organischen Weichschichten ein Grundwasserhorizont ausgebildet. Die Höhe des Stauwassers ist u. a. von den jahreszeitlich schwankenden Niederschlägen und von den örtlichen Vorflutverhältnissen abhängig. Im Regelfall ist von einem maximalen Stauwasserstand auf einer Höhe von rund NN +4,5 m auszugehen. Bei extremen Elbhochwasserständen bis oberhalb der vorhandenen Kaimauern bzw. des umgebenen Geländes sind die Hochwasserstände auch als Bemessungswasserstände in den oberen Sanden/Auffüllungen maßgebend.
Das Wasserdruckniveau des unterhalb der organischen Weichschichten gespannt anstehenden Grundwassers ist vom Tidewasserstand der Elbe abhängig.
Für den Baugrubenaushub und den Einbau von LECA^®GEO im Kreuzungsbereich Neue Achse Ost/Magdeburger Straße/Stockmeyerstraße sowie im Anschlussbereich an die Baakenbrücken war die Vorhaltung einer bauzeitlichen offenen Wasserhaltung erforderlich, die bei Bedarf einzubauen und zu betreiben war. Für die weiteren Erdarbeiten und Baugrundverbesserungsmaßnahmen (Sandeinbau/-rückbau, Vertikaldränherstellung, Säulenherstellung, etc.) war keine Grundwasserabsenkung erforderlich, da die Arbeiten vom vorhandenen Gelände aus erfolgten.

Bodenkennwerte

Für den Blähton LECA^®GEO wurden folgende Kennwerte angesetzt:

• Blähton g/g`= 6/2 kN/m³, phi`=35°, C`=0

Für die Sandauffüllungen wurden folgende Bodenkennwerte angesetzt:

• Sand (A) GOK bis NN+7,8 m, g/g =19/11 kN/m³, phi`=35°, c`=0
• Sand (A) NN +7,8 bis NN+10,0 m, g/g =18/10 kN/m³, phi`=32,5°, c`=0

Einbau von LECA^®GEO

Der Einbau von LECA^®GEO war oberhalb des Kuhmühlenstammsieles im Kreuzungsbereich Neue Achse Ost/Magdeburger Straße / Stockmeyerstraße bzw. in der Stockmeyerstraße selbst sowie im Anschlussbereich an die Baakenbrücken oberhalb des Gründungsbereiches der vorhandenen neuen und alten Verpressanker geplant.

LECA^®GEO wurde eingebaut um:

• Setzungen der Geländeoberfläche bzw. der geplanten Leitungen sowie des vorhandenen Kuhmühlenstammsieles zu vermeiden
• eine Zusatzbelastung der Verpressanker im Bereich der Baakenbrücken infolge der Geländeaufhöhung zu vermeiden

LECA^®GEO wurde auf einem -vorher in der Baugrube verlegten- Vlies der Geotextilrobustklasse GRK IV eingeschlagen. Um eine weitgehende Kompensation der Zusatzbelastung des Baugrundes aus der geplanten Geländeaufhöhung zu erreichen bzw. die Restsetzungen der Geländeoberfläche auf ein verträgliches Maß von max. rund s = 5 cm zu reduzieren, sind Blähtondicken von d = 4,1 im Bereich des Kuhmühlenstammsieles (BA 6) und d = 3,6 m im Bereich des Anschlusses an die Baakenbrücken (BA 4 und BA 7) eingebaut worden. Die Blähtonoberkante ist auf einer Höhe von NN +6,1 m bzw. in den Rampenbereichen mit einem entsprechenden Abstand zur geplanten GOK und unterhalb des Großteiles der geplanten Leitungen durchgeführt worden.
LECA^®GEO wurde lagenweise (rd. d < 0,4 m) eingebaut und verdichtet. Im nächsten Schritt wurde das Material vollständig in einem Vlies eingeschlagen. Die Überlappung der einzelnen Bahnen betrug parallel zur Längsrichtung 1,0 m und parallel zur Querrichtung 2,0 m.
Nach dem vollständigen Umschlagen des Vlieses um LECA^®GEO durfte dieses nicht mehr direkt befahren werden. Die erste Einbaulage Sand von min. rund d = 0,3 m über der Blähtonschicht wurde vor Kopf eingebaut. Die Baugeräte wurden auf die Dicke der ersten Einbaulage abgestimmt.

Im Kreuzungsbereich Neue Achse Ost/Magdeburger Straße/ Stockmeyerstraße war gemäß des Terminplans eine Aufteilung der Bauausführung in zwei Abschnitte erforderlich. Aus Termingründen musste zunächst die westliche Hälfte der Straße Neue Achse Ost aufgehöht werden. Dazu war auf der Ostseite eine vorübergehende Abböschung (ggf. einschließlich Deckwerksabdeckung) erforderlich.
Im zweiten Abschnitt wurde die östliche Hälfte der Straße Neue Achse Ost sowie die Rampe in der Stockmeyerstraße hergestellt. Dazu wurde im Übergangsbereich
-zwischen den zwei Teilabschnitten- der Anschluss der LECA^®GEO-Schicht einschließlich des Trennvlieses sorgfältig hergestellt. 
Während des Baugrubenaushubes und innerhalb der Baugrube für den LECA^®GEO - Einbau im Bauabschnitt 6 (Kreuzungsbereich Neue Achse Ost/Magdeburger Straße/
Stockmeyerstraße) musste die sich noch in Betrieb befindende Gashochdruckleitung der eon-Hanse AG gesichert werden. Die Art und die Ausführung der Sicherungsmaßnahme wurde nach Wahl des AN ausgeführt. Im Bereich geplanter Gebäude an der Stockmeyerstraße bzw. der Versmannstraße wurde die Blähtonschicht bis 1,1 m in den Straßenraum eingebaut und in ein Vlies -getrennt von der Blähtonschicht im Straßenraum- eingeschlagen. 

Einbau Sandaufschüttung auf NN +7,8 m/NN +10,0 m

Der Sand wurde in den Bereichen mit Vertikaldrännagen (Setzungsvorwegnahme) zunächst auf eine Höhe von rd. NN +10,0 m eingebaut und nach einer Konsolidierungszeit von rd. T=2 Monaten auf die von den Straßenplanern vorgegebene Übergabehöhe von rd. NN +7,8 m zurückgebaut. In den Bereichen mit vermörtelten Säulen bzw. mit Blähtoneinbau (Setzungsreduzierende Maßnahmen) wurde der Sand unmittelbar bis zur Übergabehöhe von NN +7,8 m eingebracht.

Bauabschnitt BA 6 Abfangung der Gashochdruckleitung

Durch die mit LECA^®GEO zu verfüllende Baugrube in BA 6 verlief eine Gashochdruckleitung in Längsrichtung. Die Gasleitung DN 400 (St) lag in einem Schutzrohr DN 600 (St). Zum Herstellen der Baugrube und Einbau von LECA^®GEO musste die Gasleitung zwischenzeitlich abgefangen werden. Dabei waren die folgenden Arbeitsschritte und Randbedingungen zu beachten.

1. Im Bereich der Gashochdruckleitung lag ein Begleitkabel
2. Phase 1: Der Aushub erfolgte Flächendeckend bis OK Rohrleitung (ca, +3,80 m NN). Die Rohrleitung durfte nicht überfahren werden. (Mindestüberdeckung 0,50 m)
3. Die Lage und Höhe der OK Leitung wurde durch den Vermesser dokumentiert. Die Messpunkte lagen im Bereich der jeweiligen Unterstützung im Abstand von ca. 4,75 m.
4. Phase 2: Im Bereich der Abfangung wurden Kopflöcher zum Einbau der mit LECA^®GEO gefüllten Big Bags ausgehoben. Auf der Sohle wurde ein Vlies GRK 4 so eingebaut, das mit dem später eingebauten Vlies für den losen Blähton mind. 0,50 m überlappte. Unter der Gasleitung wurden die mit LECA^®GEO gefüllten Big Bags positioniert und die Gasleitung von Hand so unterfüttert, dass diese fest auflag.
5. Phase 3: Nach dem Einbau der Stützen aus mit LECA^®GEO gefüllten Big Bags wurde der Boden zwischen den Stützen abgetragen. Beim Einbau des Vlieses zwischen den Stützen wurde eine Überlappung von mind. 0,50 m zur Trennung von LECA^®GEO und anstehendem Boden hergestellt.
6. Phase 4: Die Baugrube wurde großräumig mit Blähton verfüllt. Dabei wurde die Rohrleitung zwischen den Säulen unterfüttert und ein vollflächiges Auflager hergestellt.
7. Die Rohrleitung durfte erst nach einer Überschüttung von 0,50 m Blähton überfahren werden.

• Folgendes Messprogramm wurde durchgeführt. Messung OK Gasrohr in Lage und Höhe jeweils:
  Nullmessung: nach Freilegen der Leitung
• 1. Folgemessung: nach Herstellung der Unterfangung
• 2. bis x. Folgemessung: Während der Standzeit der Unterfangung im Abstand von 7 Tagen (operativ, Baugrube sollte nicht mehr als 5 Tage AT freiliegen).
• Schlussmessung: nach Herstellung Blähtonauffüllung bis OK Rohr.

Die Ergebnisse wurden dokumentiert und dem Auftraggeber und der eon-Hanse AG jeweils zur Verfügung gestellt. Die Abweichung in Lage und Höhe sollte 3-4 cm nicht überschreiten.