DE19714164C2 - Sperrwerk zur Absperrung von Gewässern aus mehreren Sperrwerkselementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Konstruktionen nach den Oberbegrif­ fen der Ansprüche 1 und 2. Sperrwerke, zwischen einer be­ liebigen uferbegrenzten Wasserfläche, mit oder ohne Tideein­ fluß, schützen bei extremen Hochwassserständen binnenseitig vor Überflutungen. Sie dienen zur Sicherheit gefährdeter Bevölkerungsteile und verhindern volkswirtschaftliche Schä­ den.

Obwohl in den vergangenen Jahrzehnten nach Sturmflutkata­ strophen in den Niederlanden, im deutschen Nordseeküsten- und im Unterelbebereich über umfassende Deicherhöhungen, Sperrwerksbauten an Nebenflüssen und Einpolderungen spe­ zieller Hafen- und Industriegebiete hohe Sicherheitsstan­ dards erreicht wurden, müssen unter langfristigen Betrach­ tungen vorhandene Hochwasserschutzanlagen kritisch bewertet werden. Verursacht wurde diese Situation über globale Er­ kenntnisse möglicher Klimaveränderungen. Negative Einflüsse auf Fluthöhe und -häufigkeit haben sich bestätigt. Ihre Entwicklungstendenz ist ungewiß, aber nicht nur kurzfristig oder vorübergehend zu bewerten. Von dieser Entwicklung sind u. a. tidebeeinflußte Großschiffahrtswege betroffen. Kon­ ventionelle Deicherhöhungen oder -verstärkungen sind in städtischen und/oder industriellen Ballungsgebieten nicht oder nur mit hohen finanziellen Aufwendungen möglich. Unter Beachtung verkürzter Deichlinien und vermindertem Schadens­ risiko bieten Sperrwerkslösungen eine wirtschaflich inter­ essante Alternative. Befürworten korrespondierende Ver­ kehrsplanungen eine kombinierte Bauweise:

• - Sperrwerk und Tunnel in einer gemeinsamen Trasse. -

Dabei ergeben sich beachtliche Vorteile.

In einer unveröffentlichten, umfangreichen Grundlagenstu­ die:
Engelbrecht - Sellhorn
Sturmflutsperrwerk Elbe, Gutachten der Planungsgemeinschaft Sturmflutsicherung, 1978,
wurde über den gesamten Flußquerschnitt ein kombinierter Ausführungsvorschlag, monolithisch mit einer ortsfesten Sperrwerkskonstruktion verbunden, empfohlen. Vergleichende Untersuchungen führten im Ergebnis zum Verschluß einer 400 m breiten Hauptöffnung durch zwei Schwergewichtsschwimmtore von je 200 m Länge.

Allerdings wurden zu einem späteren Zeitpunkt grundsätz­ che Bedenken zur Betriebssicherheit großer Schwimmkörper veröffentlicht. Zuverlässige Schließ- und Öffnungsvorgänge können für die großen Verschlußkörper unter extremen Wet­ terbedingungen nicht garantiert werden. Nicht tolerierba­ re, befürchtete häufige und längere Sperrungen mit ihren negativen Auswirkungen auf eine unbehinderte Schiffahrt, führten zur Aufgabe weiterer Untersuchungen. Zusätzlich wurden lange und breite Strompfeiler unmittelbar neben ei­ ner Hauptschiffahrtsöffnung mit ihren Beeinflussungsmög­ lichkeiten auf die Schiffahrt kritisch bewertet. Zwischen den Pfeilerbauwerken müßte eine nachteilige Langsamfahrt akzeptiert werden und zahlreiche Strompfeiler der Haupt- und Nebenöffnung(en) würden hydraulische Abflußverhältnis­ se langfristig beeinträchtigen. Ein möglicher Aufstau von Eisbarrieren ergibt weitere Abflußprobleme und Erschwernis­ se für die Schiffahrt.

Zur Vermeidung unübersehbarer Risiken mit großen Schwimm­ körpern begann anschließend die Entwicklung horizontal beweglicher, ein- und ausfahrbarer, zwangsgeführter Sperr­ werkselemente ausschließlich für den Hauptschiffahrtsbe­ reich.

Hierzu werden ergänzend nachfolgende Fachveröffentlichungen genannt:
Bauingenieur, 61 (1986), Seiten 177-180,
Bautechnik 66 (1989), Seiten 423-428,
Hansa, 125 (1988), Seiten 1449-1457,
Hansa, 127 (1990), Seiten 1403-1413,
Hansa, 131 (1994) Seiten 57-60.

Konsequent wurde das Konzept: horizontale Zwangsführung - kombiniert mit einer Rampe - über die Hauptschiffahrtsöff­ nung hinaus auf den gesamten Flußquerschnitt übertragen und durch die Veröffentlichung der Patentschrift DE 40 10 221 C2 Stand der Technik.

Verbunden mit dem Nachteil neigungsabhängiger Übertiefen in Fahrwassermitte wird zum Ein- und Ausfahren der Verschluß­ elemente eine schiefe Ebene vorgeschlagen. Durch den Gefäl­ lebrechpunkt in Fahrwassermitte ist der Gründungskörper für einen integralen Verkehrsweg nur bedingt geeignet.

Lastverteilende Schutzkonstruktionen gegen außergewöhnli­ che Einflüsse, z. B. Stoßlasten aus Schiffen, sind an den dreieckförmigen Verschlußelementen nicht erkennbar und Zu­ satzkräfte, verursacht durch das Einfahren geschlossener Verschlußelemente, erschweren über eine ständig zunehmende Flußbetteinengung den Schließgang.

Die Kippsicherheit aller Verschlußelemente wird überwie­ gend durch den Neigungswinkel der Dreiecksform beeinflußt, und im Beispiel vorgesehene acht muldenförmige Fahrbahnen verursachen einen hohen Räumungsaufwand mit dem Risiko, sich gegenseitig beeinflussender Eintreibungen durch vorge­ sehene Spülvorgänge.

Positiv erwähnte, neigungsbedingte Tiefpunkte einige Meter unter der Sollsohle in Fahrwassermitte bieten nur einen örtlich begrenzten Wasserstandsvorteil für die Schiffahrt bei Niedrigwasser. In anschließenden Fahrbereichen sind vermutlich keine entsprechenden Vertiefungen vorgesehen. Ungeschützt vorragende Federbleche zur Sicherung der Sohl­ dichtung an der Stauwandseite sind im Bewegungszustand der Verschlußelemente nicht ungefährdet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bewegliche Sperr­ werksbauten mit hohen Sicherheitsstandards zu schaffen, die die aufgezeigten Nachteile für Schiffahrt und Wasserwirt­ schaft vermeiden.

Sie wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder 2 gelöst. Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen 3 bis 30 aufgeführt.

Der Lösungsvorschlag vermeidet Strompfeiler und besteht aus beweglichen Sperrwerkselementen, die auf kreisförmigen Gleitbahnen aus einer Ruhestellung in die Verschlußlage und zurück, über geeignete Einzel- oder Gruppenantriebe, transportiert werden.

1. GRÜNDUNGSKÖRPER I

Seeseitige, mittlere und binnenseitige Drempelauflagerbe­ reiche werden unterhalb ihrer Konstruktionsebene balla­ stiert. Drei aussteifende Wandscheiben - in Querrichtung und statisch erforderlichen Abständen mit dem zugehörigen Drempelauflagerbereich verbunden - übernehmen Horizontalla­ sten und gewährleisten eine verformungsarme Lastabtragung über die Gründungskörperhöhe.

Zwei innere Ballastbereiche, zwischen den Drempelauflagern, verbinden durch überbrückende Stäbe alle drei Querscheiben zu einem Gesamtquerschnitt. Eine durchlaufende Fundament­ platte übernimmt die untere Verbindung. Sie kann zur zweiachsigen Lastabtragung durch obenliegende Sohlbalken verstärkt werden. Querscheiben, überbrückende Stäbe und Sohlbalken liegen in gleicher Ebene.

Wände in Sperrwerkslängsrichtung sind in ihrer Zweckmäßig­ keit vom gewählten Bauverfahren abhängig. Wählt man z. B. die aus dem Unterwassertunnelbau bewährte Absenkmethode großer Fertigteile, werden alle drei Ballastbereiche unter den Drempelauflagern mit durchlaufenden Längswänden zu Bal­ lastzellen ergänzt und offene - nur durch Einzelstäbe über­ brückte - Ballastbereiche zwischen den geschlossenen Drem­ pelbereichen über abnehmbare, wiederholt einsetzbare und druckwasserdichte Abdeckungen verschlossen. Dem Gründungs­ körper-Querschnitt angepaßte Ballastierungsphasen gewähr­ leisten erforderliche Schwimm- und Absenkstabilitäten. Da ohne besondere Anforderungen im Hauptschiffahrtsbereich (siehe Pkt. 1.1) für den gesamten temporären Sperrwerks­ bereich ein Gründungskörper ausreicht, wird unter dieser Voraussetzung mit hoher Wahrscheinlichkeit ein symmetri­ scher Querschnitt bevorzugt.

Gründungskörper werden als Fertigteile in geeigneten Län­ gen im Trockenen hergestellt, aufgeschwommen, zwischengela­ gert, zur Einbautrasse verholt, auf vorbereitete Lagerpunk­ te abgesenkt und unterspült.

Blockfugen, in Querrichtung der Gründungskörper, werden zur Verhinderung von Relativverschiebungen über Verzahnungen in den geschlossenen Ballastbereichen gesichert. Ein seeseiti­ ger Wasserüberdruck darf im Sperrfall nicht zur unzulässi­ gen Durchströmung des Bodenkörpers unterhalb der Grün­ dungssohle führen. Seeseitig injizierte Abdichtungskörper, in ihren Abmessungen vom örtlichen Bodenmaterial abhängig, sind als Sicherungsmaßnahmen unerläßlich.

Ortbetonbauweisen innerhalb trockener Baugruben erhalten in Sperrwerkslängsrichtung örtlich begrenzte Wände zur Ab­ tragung neigungsbedingter Horizontallasten. Seeseitig durchlaufende Längswände sind anzuordnen, wenn alternative Bauverfahren unzulässige Umläufigkeiten langfristig nicht zweifelsfrei ausschließen.

Vertikallasten aus den Sperrwerkselementen werden im Ge­ brauchszustand über seeseitige-, mittlere- und binnenseiti­ ge Drempelschwellen-Lagerflächen in die Gründungskörper eingeleitet. Im Eigengewichtszustand nur über see- und bin­ nenseitige Drempelschwellen-Lagerflächen (siehe Pkt. 2). Horizontallasten aus den Sperrwerkselementen werden in al­ len Lastfallkombinationen entweder an den seeseitigen- oder binnenseitigen lotrechten Drempelschwellen-Lagerflächen übertragen.

Anschließende, nach oben offene Ballastbereiche übernehmen zusätzlich eine Sandfangfunktion und reduzieren damit gleichzeitig eine behindernde Versandungsgefahr aller Gleit- und Lagerkonstruktionen.

Lotrechte Drempelschwellen- und nachfolgende Stabhöhen werden in ihren Mindestmaßen von statischen Erfordernissen beeinflußt. Konstruktiv von einer gewünschten max. Boden­ freiheit. Dieser vorgegebene Wert, abhängig von möglichen Sedimentationshöhen innerhalb eines festgelegten Zeitrau­ mes, wird von Fall zu Fall bestimmt. Nach Reduzierung einer gewählten Bodenfreiheit bis auf vertretbare Mindestmaße, wird, über Räumung, die max. Bodenfreiheit wieder herge­ stellt. Müssen Sperrwerkselemente kurzfristig vor regel­ mäßigen Räumungsfahrten die Gleitbahnen benutzen, wird von Konstruktionen an geeigneten Sperrwerkselementen die Zwischenräumung übernommen und Druckluft- oder Druckwasser­ spülsysteme gewährleisten auf den Gleitbahnen einen geringen Reibungsbeiwert.

Zur allgemeinen Redundanzerhöhung und Vermeidung horizonta­ ler Verschiebungen sollte auf Abtragungen seeseitiger Was­ serüberdruckkräfte durch anteiligen Erdwiderstand verzich­ tet werden.

Unkontrollierte Freispülungen (Kolkbildung) im binnenseiti­ gen Sperrwerksbereich würde die langfristige Funktionsfä­ higkeit mit einem Risiko belasten.

Hinzu kommt, im entscheidenden Gebrauchszustand, eine Unsi­ cherheit über nicht ausschließbare Durchströmungen von unten nach oben. Sich hieraus reduzierende Erddruckwerte würden Sicherheitsreserven abbauen.

Die Abtragung einseitiger Horizontallasten erfolgt rechne­ risch ausschließlich über Bodenreibung in der Sohlfuge. Unter Beachtung nicht reibungsfähiger Sohlwasserdruckantei­ le in der Bodenfuge ergeben sich entspr. Bauwerksgewichte.

Sohldruckordinaten oberhalb vom Sohlwasserdruck setzen im überlagerten Eigengewichts- und Gebrauchszustand, in Quer- und Längsrichtung des Gründungskörpers, eine weitgehend gleichmäßige Lastverteilung voraus. Begünstigt wird diese Absicht durch eine bereits erwähnte zusätzliche Mittelstüt­ zung der Sperrwerkselemente im Gebrauchszustand.

Eine langfristige Nutzung kann über vorgegebene Redundanzre­ serven im Gründungskörperbereich, auch für evtl. notwendi­ ge Anpassungen an höhere seeseitige Wasserstände, mit ver­ tretbaren wirtschaftlichen Aufwendungen gesichert werden, denn nach heutiger Auffassung wird von Bauwerken dieser Größenordnung Betriebssicherheit über einen Mindestzei­ traum von 100 Jahren erwartet.

Die erwähnte Redundanzerhöhung kann z. B. über erhöhte Roh­ dichten des Ballastmaterials bereits während einer Bauaus­ führung erfolgen oder bei geeignetem Ballastmaterial durch nachträgliche Verpreßarbeiten.

Die beiden alternativen Maßnahmen könnten zur zweckmäßigen Sicherung einer langfristigen Bauwerksnutzung durch symme­ trische Querschnittsverbreiterungen, über einen erfdl. mi­ nimalen Querschnitt hinaus, ergänzt werden. Verbreiterun­ gen, gestaffelt im Verhältnis zu den Wassertiefen, oder mit veränderten Ballastgewichten zur gemeinsamen Einfluß­ nahme kombiniert, wären möglich. Im Übergang von temporä­ ren zu permanenten Verschlußbereichen endet jede Quer­ schnittsverbreiterung. Lagerflächenbereiche (siehe Pkt. 3) würden nur mit dem erfdl. minimalen Querschnitt gebaut. Maßgebend ist dann die Nutzungsmöglichkeit der Gleitbah­ nen, abhängig von einer maximalen Transportbreite der Sperrwerkselemente.

Erwägenswert ist die nachträgliche Mobilisierung zunächst vernachlässigter Teil-Erdwiderstände. Verträgliche Ver­ schiebungswege setzten verbesserte Lagerungsdichten des binnenseitigen Bodenkörpers über die gesamte Bauwerkshöhe voraus. Tiefenverdichtungen - möglicherweise kombiniert mit Injektionen - erfüllen diese Bedingung. Verzahnungen ver­ hindern Relativverschiebungen.

Auswirkungen seeseitig erhöhter Wasserstände auf die Sperr­ werkselemente werden am Ende von Pkt. 2 erklärt. Sie stehen in unmittelbarer Beziehung zur langfristigen Sperrwerksre­ dundanz.

1.1 GRÜNDUNGSKÖRPER II IM HAUPTSCHIFFAHRTSBEREICH

Erwartet die Großschiffahrt eine weitgehend ungehinderte Zu- oder Abfahrt zum oder vom nächstgelegenen Zielort, wird, außer einer Vermeidung von Strompfeilern, nur eine minimale Sperrzeit dieser Voraussetzung gerecht. Eine späte Schließung und frühzeitige Öffnung im Hauptschiffahrtsbe­ reich muß unabhängig von den übrigen Sperrwerkselementen bautechnisch berücksichtigt werden. In vertretbaren Fluß­ breiten bietet sich für Zwangsführungslösungen ein zweiter Gründungskörper an.

Im Prinzip gelten die Beschreibungen zum Gründungskörper I. Einseitig um den binnenseitigen Drempelauflagerbereich verkürzt, entsteht am Gründungskörper II ein unsymmetri­ scher Querschnitt. Gründungskörper I verbleibt in seiner Querschnittsbreite, wird aber durch breitere see- und kür­ zere binnenseitige Drempelbereiche ebenfalls unsymme­ trisch. Am verbreiterten seeseitigen Drempel von Gründungs­ körper I verbleibt ein Restbereich zur Auflagerung seesei­ tig versetzter Sperrwerkselemente im Hauptschiffahrtsbe­ reich. Kausal ergeben sich diese zweckmäßigen, unsymmetri­ schen Querschnitte aus einer verkürzten Klapptorbauweise.

Vertikallasten im Hauptschiffahrtsbereich werden im Eigen­ gewichtszustand über die seeseitige Drempelschwellen-Lager­ fläche von Gründungskörper II und binnenseitig über die seeseitige Drempelschwellen-Lagerfläche von Gründungskör­ per I eingeleitet.

Über eine Systemverformung der Fachwerkträger im Gebrauchs­ zustand werden zusätzlich die mittleren Drempelschwellen- Lagerflächen von Gründungskörper II benutzt.

Horizontallasten entweder an den seeseitigen lotrechten Drempelschwellen-Lagerflächen von Gründungskörper I oder II eingeleitet.

Im Zufahrtsbereich zum Gründungskörper II kann der beschrie­ bene reduzierte Gründungskörper II bis auf einen geschlos­ senen seeseitigen Restquerschnitt verkleinert werden. Die bereits erwähnte Einfeldstützung der Sperrwerkselemente im Transportzustand und vorgenannte Auflagerungen ermöglichen diese weitere Reduzierung.

Über eine Verbindung der Gründungskörper I und II im Haupt­ schiffahrtsbereich könnten in diesem gefährdeten Sperr­ werksbereich erhöhte Horizontallasten aufgenommen werden. Ohne breitere Bauwerksquerschnitte wären zusätzliche La­ steinflüsse, z. B. aus Schiffstoß und/oder Eisdruck, mög­ lich.

Bereits zuvor beschriebene Maßnahmen zur Redundanzerhöhung würden sich auf Bereiche außerhalb des Hauptschiffahrtsbe­ reiches beschränken.

1.2 TUNNELBAUWERKE INNERHALB GRÜNDUNGSKÖRPER I ODER II

Über den relativ geringen Sperrwerkseinsatz, vermutlich in Zeitabständen von 5 bis 10 Jahren, besteht ein unmittelba­ rer Bezug zur wirtschaftlichen Verträglichkeit.

Ein kombiniertes Sperrwerk-Tunnelbauwerk wäre mit seiner täglichen Nutzung ökonomisch und ökologisch, gegenüber örtlich getrennter Bauausführungen, überzeugend.

Versorgungs-, Betriebs- und Verkehrstunnel für Straße und/ oder Schiene ersetzen offene Ballastbereiche bzw. einen geschlossenen Ballastraum. Reduzierte Gründungskörperge­ wichte werden zum Ausgleich in den verbleibenden, geschlos­ senen Ballastbereichen, mit einem höheren Materialgewicht verfüllt.

Ein mögliches Antriebs- und/oder Gegengewichtssystem könn­ te ebenfalls in den erwähnten Betriebstunnel installiert werden.

Eine Integration von Verkehrstunneln setzt die Vermeidung großer neigungsbedingter Übertiefen in der Hauptschiffahrts­ achse voraus. Eine Kreisbahn entspricht dieser Vorgabe. Tunneleinbauten können mit dem Gründungskörper verbunden sein, bzw. komplett oder Bereichsweise vom restlichen Grün­ dungskörper getrennt werden. Sich aus einer getrennten Bauausführung ergebende Vorteile - im Vergleich zu einer üblichen monolithischen Verbundbauweise - liegen in gerin­ geren Zusatzspannungen aus Schwinden, Kriechen, Temperatur- und Setzungseinflüssen.

Abdichtungsmaßnahmen sind den Tunneleinbauten und -nutzungs­ absichten, unabhängig vom restlichen Gründungskörper, fle­ xibel anpaßbar.

Vom Gründungskörper vollkommen getrennte Tunneleinbauten können, Bauzeit verkürzend, zum zeitgleichen Gründungskör­ perbau als Fertigteile angeliefert und eingebaut werden (siehe Pkt. 3).

2. SPERRWERKSELEMENTE

Zur Vermeidung großer neigungsbedingter Übertiefen im Hauptschiffahrtsbereich wird zum Schließen und Öffnen tem­ porärer Sperrwerksbereiche eine Kreisbahn benutzt.

Im Hauptschiffahrtsbereich eine nutzbare Fahrwasserbreite von 400 m angenommen, ergeben sich in Fahrwasserachse fol­ gende Übertiefen:
r = 150.000 m; h = 0,13 m
r = 125.000 m; h = 0,16 m
r = 100.000 m; h = 0,20 m
r = 75.000 m; h = 0,27 m
r = 50.000 m; h = 0,40 m
r = 40.000 m; h = 0,50 m
r = 30.000 m; h = 0,64 m
r = 20.000 m; h = 1,00 m
r = 10.000 m; h = 2,00 m

Eine Kreisbahn kann dem örtlichen Gewässerquerschnitt mit einheitlichen oder wechselnden Kreisradien variabel ange­ paßt werden und wird in einer Sperrwerkselementen-Talfahrt außerdem die Schwerkraftnutzung, über sich ständig verfla­ chende Auslaufzonen, positiv ergänzen.

Neben möglichen, unterschiedlichen Kreisbahnradien, iden­ tisch mit dem gleichen Transportwegradius, sind zusätzlich unterschiedliche Kreisradien zwischen Sperrwerkselementen und Gründungskörpern möglich.

Über wechselnde Drempelhöhen ergibt sich im Bereich offe­ ner Ballastbereiche ein größeres Sandfangvolumen.

Sperrwerkselemente transportieren in Tal- und Bergfahrt ein offenes Verschlußsystem. Klapptore, oberhalb des max. Stau­ ziels montiert, lagern binnenseitig drehbar und seeseitig an einer Seilaufhängung. Im Schließfall werden über Vor­ richtungen Klapptore abgesenkt und nach dem Sperrfall, vor dem Rücktransport, in ihre Ruhelage angehoben. In Ru­ he, Transport- und Verschlußzuständen liegen Klapptore im Schutz see- und binnenseitiger Verkehrskonstruktionen. Neben ihrer Schutzfunktion gewährleisten sie in allen La­ ger- und Gebrauchszuständen einen zuverlässigen Wartungszu­ gang. Diese Konstruktionsteile lagern in Sperrwerkslängs­ richtung und geeigneten Abständen auf querverbundenen Pfei­ lerbauwerken. Geschützt zwischen den Pfeilern befinden sich Hauptfachwerkträger, die über lastverteilende Scheiben horizontale Gebrauchslasten aus der Sperrwerksfunktion über die binnenseitige Drempelkonstruktion in den Gründungskör­ per einleiten. Nebenfachwerke, im halben Abstand pfeilerge­ schützter Hauptfachwerkträger, übernehmen die gleiche Auf­ gabe und sind indirekt durch Verkehrskonstruktionen see- und binnenseitig geschützt. Im Eigengewichtszustand nur see- und binnenseitig drempelgestützte Fachwerkträger er­ halten im Gebrauchszustand, über eine Systemverformung, ein zusätzliches mittleres Auflager.

Fachwerkträger-Abstände müssen von Fall zu Fall bestimmt werden. Konstante oder wechselnde Einzellängen der Sperr­ werkselemente, abhängig von örtlichen Verhältnissen, Bela­ stungsvorgaben und Optimierungsansprüchen im Rahmen des Gesamtkomplexes, beeinflussen Systemabstände.

Allgemein betrachtet wird es bei einer unabhängigen Ver­ schlußforderung im Hauptschiffahrtsbereich günstig sein, Längendifferenzen zwischen den Sperrwerkselementen im Haupt­ schiffahrts- und anschließenden Bereich(en) vorzusehen. Je nach erfdl. Grundrißlage von Betriebsgebäuden könnte sich ein zunächst ungenutzter Freiraum, zusammen mit einer Paral­ lellagerung im Lagerflächenbereich, als geeigneter Standort für ein Betriebsgebäude seeseitig versetzter Sperrwerksele­ mente im Hauptschiffahrtsbereich erweisen.

Die angestrebte, bereits erwähnte gleichmäßige Lastvertei­ lung wird in ihrer Absicht durch Klapptor-Einfeldsysteme vom Haupt- zum Nebenfachwerk ergänzt. Unerwünschte Lastkon­ zentrationen auf Nebenfachwerke werden durch Vermeidung ei­ nes Zweifeldsystems umgangen. Besonders ausgeprägt wäre ei­ ne Lastkonzentration im Gebrauchszustand. Flexible Quer­ kraftverbindungen, zwischen jeweils zwei Klapptoreinheiten, würden lediglich zur Stabilisierung im evtl. gemeinsamen Absenk- und Hubvorgang beitragen. Parallel zur seeseitigen Verkehrs- und Schutzkonstruktion ist für jede Klapptorein­ heit eine Hub- und Absenkstation vorgesehen.

Die Queraufteilung der Gründungskörper ist über die be­ schriebene Fachwerkträgerstützung im Gebrauchszustand vor­ gegeben.

Eine unmittelbare Klapptordichtung gegen den seeseitigen Drempel würde räumlich komplizierte Klapptorformen und Tragsysteme ergeben. Stetig wechselnde, kreisbahnbedingte Höhendifferenzen im temporären Sperrwerksbereich verursachen diesen Einfluß. Unvermeidbare Höhendifferenzen zwischen OK.-Stauziel und seeseitiger Drempelschwelle ergeben sich am Anfang und Ende eines beliebigen Sperrwerkelementes.

Wählt man am Anfang und Ende eines Sperrwerkelementes - ent­ sprechend den statisch-konstruktiven Vorgaben - eine lot­ rechte, konstant verbleibende Querschnittshöhe für die Un­ terkonstruktion am seeseitigen vertikalen Auflagerbereich, beläßt aber den sich in Längsrichtung zwangsläufig ergeben­ den variablen Differenzbereich unterhalb einer horizontalen Konstruktionsbegrenzung, ergibt sich - im Übergang zum Klapptor - oberhalb dieser horizontalen Begrenzung in Sperr­ werkslängsrichtung Parallelität zwischen OK.-Stauziel und horizontaler Konstruktionsbegrenzung.

Durch die Verlegung der Klapptordichtung von der seeseitigen Drempelschwelle in den horizontal begrenzten Konstruktions­ übergang ergeben sich geometrisch einfache Verschlüsse mit rechteckigen, ebenen Klapptorflächen. Von Fall zu Fall wird entschieden, ob das gewählte Konstruktionsprinzip in einem konstanten Höhenbereich und variablen Differenzbereich unterteilt wird. Im (konstanten) Höhenbereich geschützt ein­ gebaute, hydraulisch gesteuerte Dichtungen gewährleisten ei­ nen Restverschluß an der seeseitigen Drempelschwelle.

Außer geometrisch einfachen, kostengünstigen Klapptorflächen ergeben sich per se - unter Einbeziehung des unsymmetischen Gründungskörpers I (siehe Pkt. 1.1) - aus dem beschriebenen Konstruktionsprinzip zusätzlich zwei weitere wirtschaftliche Vorteile.

Erstens

Über die Anhebung der unteren Klapptordichtung von der see­ seitigen Drempelschwelle in den horizontalen Konstruktions­ übergang verkürzen sich Klapptorlängen

Wie zuvor in Abschnitt 2 beschrieben, ergibt sich hieraus die geschützte Klapptorlage zwischen den see- und binnensei­ tigen Verkehrskonstruktionen im Ruhe- und Transportzustand. Über den Doppeleffekt - verkürzte Klapptorlängen und unsym­ metrischer Gründungskörper I - wird eine Querschnittsver­ breiterung umgangen.

Zweitens

Parallel zu den reduzierten Klapptorlängen verkürzen sich im Gebrauchszustand horizontale Auflagerbereiche

Verkürzte, horizontale Auflagerbereiche am seeseitigen Drempel des unsymmetrischen Gründungskörpers I gewährlei­ sten Restbereiche zur Auflagerung seeseitig versetzter Sperrwerkselemente im Hauptschiffahrts- und Zufahrtsbe­ reich (siehe Pkt. 1.1) ohne Querschnittsverbreiterung.

Die seeseitige Dichtung in Sperrwerkslängsrichtung, zwischen Gründungskörperdrempel und Sperrwerkselementen, wird von der Klapptordichtung nicht beeinflußt.

Dichtungskontakte, quer zur Längsrichtung, zwischen benach­ barten Sperrwerkselementen müssen bei wechselnden Klapptor­ neigungen im Übergangsbereich dem kleineren Neigungswinkel angepaßt werden.

Vorgaben über die Länge temporärer Sperrwerksbereiche und Optimierungsansprüchen im Rahmen des Gesamtkomplexes bestim­ men wesentlich die Anzahl der Sperrwerkselemente.

Eine gerade Stückzahl, beeinflußt von einer doppelten Paral­ lellagerung, ermöglicht den Bau relativ kostengünstiger La­ gerflächen.

Die hierzu erforderliche Quer- und Längsverschiebung betrof­ fener Sperrwerkselemente ist über eine tiefer liegende "zweite Gleitbahn" realisierbar. Im Eigengewichtszustand nicht erforderliche Stützungen auf den mittleren Drempel entfallen auf den Lagerflächen und vereinfachen eine kon­ struktive Lösung.

Wird entsprechend Abschnitt 1.1 im Hauptschiffahrtsbereich ein spezieller temporärer Verschluß gefordert, entsteht zwischen den betroffenen Sperrwerkselementen durch die see­ seitige Verlagerung ein ungeschützter Sperrwerksbereich. Offene Parallelogrammflächen werden über druckwasserdichte Abschlußwände bis OK.-Stauziel verschlossen. Diese Wände sind anteilig mit den beweglichen Sperrwerkselementen kon­ struktiv verbunden. Lotrechte Trennfugen zwischen den ver­ setzten Sperrwerkselementen werden wasserundurchlässig über vertikale, hydraulisch betätigte Dichtungen gesichert.

Die seeseitige Dichtung in Sperrwerkslängsrichtung, zwischen Gründungskörperdrempel und Sperrwerkselement, wird in Quer­ richtung des Versatzbereiches ergänzt.

Zur Vermeidung von Dichtungsbeschädigungen im Fahrzustand werden vorerwähnte Dichtungen versenkt eingebaut.

Alternativ zum beschriebenen Klapptorsystem kann mit ver­ gleichbarer Betriebssicherheit ein Segmentverschluß einge­ setzt werden. Je nach Klapptorneigung reduzieren sich Stau­ wandflächen, z. B. im Hauptschiffahrtsbereich, um ca. 30% bis 45%.

Haupt- und Nebenfachwerke entfallen. Sie werden durch Bock­ konstruktionen ersetzt. Installiert auf einer Unterkonstruk­ tion übertragen sie im erfdl. Abstand zur gleichmäßigen Lastverteilung Horizontallasten auf den Gründungskörper. Herstellungstechnische Gründe entscheiden, ob Stauwandflä­ chen kreiszylindrisch oder polygonal ausgebildet werden. Verkürzte Riegellängen querverbundener Pfeilerbauwerke, verursacht durch kleinere Konstruktionsquerschnitte der Segmentverschlüsse, und schützende see- und binnenseitige Verkehrskonstruktionen in Sperrwerkslängsrichtung verblei­ ben. Hub- und Absenkstationen können direkt innerhalb bin­ nenseitiger Verkehrs- und Schutzkonstruktionen eingebaut werden. Konstruktive Maßnahmen zur weitgehend gleichmäßigen vertikalen Lastverteilung in der Sohlfuge sind auf den Seg­ mentverschluß nicht direkt übertragbar. Segmenttore mit Druck- oder Zugarmen bestimmen die Lastverteilung. Druckarme ergeben im Gebrauchszustand eine entlastende lotrechte Kom­ ponente, Zugarme eine belastende auf den mittleren Drempel des Gründungskörpers. Im Ausführungsfall kann über die Ein­ beziehung entsprechender Vorbelastungen (Ballast) die Zweck­ mäßigkeit einer Entscheidung begründet werden.

Bereits beschriebene quer- und längsverbundene Tragsysteme, beginnend oberhalb OK.-Stauziel, bieten gegenüber erhöhten seeseitigen Wasserständen - durch ihre Heraushebung über ein theoretisch festgelegtes Stauziel hinaus - sehr hohe Reser­ ven. Eine nachträgliche Erhöhung ist damit gegenstandslos. Abgewogen werden muß lediglich, ob Tragreserven gleich be­ rücksichtigt oder über spätere, nachträgliche Verstärkungen genutzt werden. In bezug auf die Höhenanordnung vorgenannter Bauteile kann auch eine entgegengesetzte Auffassung vertre­ ten werden. Eine Absenkung der Verkehrs- und Schutzebene auf ca. 50% einer see- und binnenseitigen Wasserspiegeldiffe­ renz (Stauhöhe) würde sich bei einer angenommenen Stauhöhe von ca. 4,0 m bis 6,0 m kostengünstig auswirken. Ausreichen­ de Reserven im vorerwähnten Sinne verbleiben.

3. LAGERFLÄCHEN

Die bereits erwähnte, langfristig zu gewährleistende Be­ triebssicherheit über einen Mindestzeitraum von 100 Jahren wird im Ausführungsfall vermutlich nicht ausschließlich über unmittelbare Baukosten bewertet, sondern nachfolgende, permanente Betriebskosten in den Entscheidungsprozeß mit einbeziehen. Eine qualitativ gute Lösung kann gegenüber Al­ ternativlösungen im Anschaffungspreis teurer sein, aber in ihren Folgekosten wirtschaftlicher. Zur langfristigen Un­ terhaltung, unabhängig von üblichen Hochwasserständen, ist eine wirtschaftliche Wartung nur über eine ständige oder zeitlich begrenzte Lagerung im Trockenen möglich. Hierzu bie­ ten sich, verbunden mit unterschiedlichen Kostenverhältnis­ sen im zuvor beschriebenen Sinne, nachfolgende Lösungen an:

• A) Ständige Lagerung aller Sperrwerkselementen im Trockenen innerhalb von Dockbauwerken.
• B) Ständige Lagerung aller Sperrwerkselemente im Trockenen auf Lagerflächen oberhalb des max. Stauziels.
• C) Wechselnde Lagerung einzelner Sperrwerkselemente zwischen trockenen Dock- bzw. Landlagerflächen und dem nicht hoch­ wasserfreien Beginn temporärer Sperrwerksbereiche.

Örtliche Geländeverhältnisse, klimatische Voraussetzungen (Vereisungsgefahr), zusätzliche Anforderungen im Hauptschif­ fahrtsbereich, Tunnelbauwerke innerhalb der Gründungskörper und gewählte Antriebsarten der Sperrwerkselemente werden eine Entscheidung zur bevorzugten Lagerung beeinflussen.

LÖSUNG A, verbunden mit einer unauffälligen tiefen Lagerung in flachen Küstenlandschaften, bietet eine ständige visuelle Verträglichkeit mit dem Landschaftsbild. Kombiniert mit ei­ ner "Dock Wasserlagerung" ergeben sich zahlreiche Vorteile:

Zur statischen Entlastung dockumfassender Stützwände wird nur im unteren Wandbereich eine Teilhinterfüllung eingebaut. Zur ständigen Baudocknutzung alle Umfassungswände und Dock­ tore bis zur OK.-Stauziel hochgeführt. Langfristige Bauaus­ führungen in Dockbauwerken bleiben frei von ungewissen Ter­ minverzögerungen durch Dockflutungen und -lenzungen. Ponton getragene Schwertransporte und ihre Übernahme durch Schwimm­ kräne am Einbauort sind möglich.

Bauausführungen für Gründungskörper und Sperrwerkselemente in den Dockbauwerken ersparen langfristige Kosten zur Anmie­ tung werfteigener Trocken- oder Schwimmdocks, Transport- und Lagerkosten.

Verbleibende Wasserflächen zwischen den Dockbauwerken und vorgezogenen Deichflächen - sie sichern gleichzeitig die Dockanlagen - bieten sich mit ihrer geschützten Lage als Nothafen und/oder zur Nutzung wassersportlicher Aktivitäten an.

Der gesamte Verschluß zwischen dem linken und rechten Ufer besteht damit aus beweglichen Sperrwerkselementen und, in den Hochwasserschutz mit einbezogenen, binnenseitigen Dock­ wänden.

Bei ausreichender Wassertiefe können Wasserflächen - zwischen den Dockbauwerken und vorgezogenen Deichflächen - zur Zwischenlagerung ausgeschwommener Gründungskörper und die vorgezogenen Deichflächen zum Betrieb von Baustellenein­ richtungen genutzt werden.

Baubetrieblichen und/oder endgültigen Nutzungsabsichten sind die vorgenannten Bereiche flexibel anpaßbar, und bis OK.- Stauziel hochgeführte Dock-Umfassungswände, einschließlich zugehöriger Docktoranordnungen, bieten - unter gleichen Randbedingungen - eine weitere Voraussetzung zur ergänzenden Nutzungsmöglichkeit.

So kann z. B. eine weitgehend unbehinderte Zufahrtsmöglich­ keit zum Zielort auch im Sperrfall gewährleistet werden. Über eine Dockquerung könnte im Sperrfall die Großschiffahrt weiterhin den Zielort erreichen. Eine Schleuse - in erfor­ derlicher Länge und Breite - läßt sich mit relativ geringen Zusatzkosten bautechnisch integrieren. Da Docktore und Sperrwerkselemente sich in keinem Betriebszustand räumlich überschneiden, kann im Zustand bereits eingefahrener Sperr­ werkselemente ein Docktor-Neuverschluß erfolgen.

See- bzw. binnenseitige Dock-Umfassungswände entfallen be­ reichsweise. Sie werden durch Schleusentore ersetzt.

Im Staufall bieten binnenseitige Wasserstände ausreichende Wassertiefen zur Schiffspassage.

Eine mögliche Kombination: Dock-Wasserlagerung + Schleuse berücksichtigt optimal die Interessen betroffener Häfen. Ergänzende Untersuchungen werden von Fall zu Fall klären, ob mit einer Kombination: Dock-Wasserlagerung + Schleuse ein spezieller Verschluß im Hauptschiffahrtsbereich, über Grün­ dungskörper II, entfallen kann.

LÖSUNG B würde hohe Bauteile zusätzlich optisch auffällig hervorheben. Eine erfdl. Weiterführung des gewählten Kreis­ radius oberhalb des max. Stauziels über die Lagerflächen­ länge, führt bereits unter großen Gleitbahnradien zu be­ achtlichen Geländeerhöhungen im Lagerflächenbereich. Von den Lagerflächen bis zum temporären Sperrwerksbereich ergeben sich zwangsläufig wesentlich längere Gleitwege und, in den gesamten Hochwasserschutz mit einbezogen, bin­ nenseitige Anschlußwände. Wahrscheinlich ist diese Lösung nur in Verbindung mit einer kombinierten Bauweise:

Tunnelbauwerke innerhalb Gründungskörper I oder II erwägenswert, wenn per se über den Sperrwerksbereich hinaus ein Gründungskörper vorhanden wäre, vorausgesetzt, optisch negative Begleiterscheinungen werden akzeptiert oder über erhebliche landschaftspflegerische Aufwendungen verträglich gelöst. Hinzu käme ein größerer Flächenbedarf.

LÖSUNG C ist mit nur einer Dockanlage, z. B. am rechten Ufer, für mindestens ein Sperrwerkselement möglich, wenn eine Querung der Bauwerkstrasse mit Sperrwerkselementen von Ufer zu Ufer über den gleichen Transportwegradius ver­ tretbar wäre. Um ein beliebiges Sperrwerkselement im Dock­ bauwerk zu warten, muß jedes Sperrwerkselement zusätzlich quer verschiebbar sein. D. h., parallel zu den im Normal­ fall nicht hochwasserfrei gelagerten Sperrwerkselementen muß eine geeignete Konstruktion vorhanden sein.

Vorausgesetzt: Gründungskörper II im Hauptschiffahrtsbe­ reich und ein Tunnelbauwerk innerhalb Gründungskörper I sind geplant, gäbe es bereits geeignete Bauteile. Sie müßten ergänzt wer­ den, um verlängerte Zufahrten zum zweiten reduzierten Grün­ dungskörper im Hauptschiffahrtsbereich.

Die Erfindung wird anhand prinzipieller Zeichnungen am folgenden Beispiel erläutert. Als Vergleichsbeispiel wird - wie eingangs erwähnt - ein in der Fachpublikation wieder­ holt behandeltes Projekt - Sturmflutsperrwerk Elbe, am km 683,85 - vorgelegt.

Zur Erfassung wesentlicher Ausführungsvarianten wird ein zweiter, seeseitig versetzter Gründungskörper im Haupt­ schiffahrtsbereich mit einer "Dock-Wasserlagerung" gemäß LÖSUNG A (siehe Pkt. 3) und Klapptore gesicherten Sperr­ werkselementen kombiniert.

Die Zeichnungen zeigen folgendes:

Fig. 1 Übersicht - Grundriß,

Fig. 2 Übersicht - Längsschnitt,

Fig. 3 Höhenabstufung der Sperrwerks­ elemente,

Fig. 4 Unterkonstruktion der Sperrwerks­ elemente,

Fig. 5 Verkehrs- und Schutzkonstruktion der Sperrwerkselemente,

Fig. 6 Dichtungsübergang Schnitt B-B,

Fig. 7 Fachwerkträger Schnitt A-A,

Fig. 8 Fachwerkträger Schnitt B-B,

Fig. 9 Fachwerkträger Schnitt C-C,

Fig. 10 Fachwerkträger Schnitt D-D,

Fig. 11 Gründungskörper I ohne Tunnel,

Fig. 12 Gründungskörper I mit Versorgungs- oder Betriebstunnel,

Fig. 13 Gründungskörper I mit Straßen­ verkehrstunnel und Betriebstunnel,

Fig. 14 Gründungskörper I mit Tunnel für Straßen- und Schienenverkehr,

Fig. 15 Gründungskörper II ohne Tunnel,

Fig. 16 Gründungskörper II mit Versorgungs- oder Betriebstunnel,

Fig. 17 Gründungskörper II mit Straßen­ verkehrstunnel und Betriebstunnel,

Fig. 18 Gründungskörper II mit Tunnel für Straßen- und Schienenverkehr,

Fig. 19 Gründungskörper Verzahnung der Blockfugen; Grundriß,

Fig. 20 Gründungskörper Verzahnung der Blockfugen; Schnitt E-E,

Fig. 21 Wasserdichter Anschluß zwischen Sperrwerkselementen im Übergang zu den Gründungskörpern I und II Schnitt F-F,

Fig. 22 Wasserdichter Anschluß zwischen Sperrwerkselementen im Übergang zu den Gründungskörpern I und II Grundriß,

Fig. 23 Restquerschnitt Gründungskörper II; Schnitt G-G,

Fig. 24 Dockquerschnitt; Schnitt H-H,

Fig. 25 Verkürzte Klapptorlängen,

Fig. 26 Verbindung zwischen den Gründungs­ körpern I und II,

Fig. 27 Verbindung zwischen den Gründungs­ körpern I und II,

Fig. 28 Segmentverschluß.

Fig. 1 zeigt das Sperrwerk nach abgeschlossenen Bauarbeiten zwischen dem linken und rechten Flußufer 1, 2 im Lagerzu­ stand. Seeseitige, links- und rechtsseitige Landesschutz­ deiche 16, 3, 4 werden dem max. Stauziel 29 angepaßt. Bin­ nenseitige, links- und rechtsseitige Landesschutzdeiche 17, 3, 4 verbleiben im vorhandenen Höhenbereich. Im Sperr­ fall schützen sie vor nachfließendem Oberwasser auf dem Elb­ fluß 5 und dienen als unverzichtbar zweite Deichlinie.

Ufernahe Flachwasserzonen links- und rechtsseitig 1, 2 er­ lauben ohne negative wasserwirtschaftliche Folgen vorgezo­ gene Deichflächen 6 bis 9. Sie sichern "wassergelagerte Dockbauwerke" 10, 11 mit einer uferseitigen Zufahrtsmöglich­ keit im hinterfüllten Landbereich.

Im linksseitigen Dock 10 lagern sechs Sperrwerkselemente 20a bis 20f. Vier Sperrwerkselemente 20a bis 20d benutzen im Sperrfall den Gründungskörper 18, die Sperrwerkselemente 20e und 20f für den Hauptschiffahrtsbereich 35 den Grün­ dungskörper 19 über den Restquerschnitt im Zufahrtsbereich 25. Sperrwerkselement 20a wurde zur Parallellagerung quer­ versetzt.

Für Gründungskörper 18 ist am hinterfüllten Dockende ein Betriebsgebäude 27 vorgesehen. Für Gründungskörper 19 im Dockbereich 26 zwischen den Sperrwerkselementen 20a und 20e.

Zwei Docktore 12 sichern den Verschluß, die im Sperrfall in zugehörige Docktorkammern 13 verschoben werden.

Im rechtsseiten Dock 11 lagern vier Sperrwerkselemente 20g bis 20k. Sie benutzen im Sperrfall den Gründungskörper 18. Zwei Sperrwerkselemente, 20i und 20k, wurden zur Paral­ lellagerung querversetzt. Ein Betriebsgebäude 28 ist am hinterfüllten Dockende vorgesehen. Ein Docktor 14 sichert den Verschluß und wird im Sperrfall in die Docktorkammer 15 verschoben. Betriebsanlagen für die Sperrwerkselemente 20a, 20i und 20k können für den Querversatz ggf. in den links- und rechtsseitigen Winkelstützwänden 1, 2, 106 der Dockbauwerke 10 und 11 eingebaut werden.

Fig. 2 zeigt die allgemeine Anordnung im Sperrfall. Der bewegliche Gesamtverschluß besteht aus dem Hauptschif­ fahrtsbereich 35 und den links- bzw. rechtsseitigen An­ schlußbereichen 36, 37. Ergänzt wird dieser temporäre Sperrwerksbereich um die ortsfesten, links- und rechtssei­ tigen Winkelstützwände 1, 2, 107 der Dockbauwerke 10 und 11. Ein wasserundurchlässiger Kontakt zwischen temporären und ortsfesten Sperrwerksbereichen erfolgt im Prinzip entspr. dem lotrechten Abdichtungsverlauf gemäß den Fig. 21 und Fig. 22 zwischen den Gründungskörpern 18, 19 und Sperrwerkselementen. Unterkanten der Sperrwerkselemente 30 und Gründungskörper 31 folgen einem gemeinsamen Kreisra­ dius 38 und 39 mit seiner Symmetrieachse 48 im Hauptschif­ fahrtsbereich 35. Dockwannen 33 und 34 gewährleisten die Auftriebssicherheit der Dockbauwerke 10 und 11 und eine seeseitige Dichtungswand 32 sichert die Gründungskörper 18, 19 vor unzulässiger Unterströmung. Wasserflächen 21 bis 24 zwischen den vorgezogenen Deichflächen 6 bis 9 und Dockbauwerken 10 und 11 wurden in ihrem Sohlverlauf einge­ tragen.

Fig. 3 zeigt abgestufte Sperrwerkshöhen 20a bis 20k rechtsseitig 2 zur Symmetrieachse 48. Konstante Höhenberei­ che 42 und anschließende Differenzbereiche 43 sichern eine abschnittsweise Anpassung an die Gleitebenen 40, 41 ober­ halb der Gründungskörper 18, 19. Vier unterschiedliche Klapptorneigungen 44 bis 47, verteilt über den temporären Sperrwerksbereich, sind ausreichend. Schnittführungen in den Schnitten A-A bis D-D werden in den Fig. 7 bis 10 ge­ zeigt.

Fig. 4 zeigt die Unterkonstruktion der einzelnen Sperr­ werkselemente 20a bis 20k und Fig. 5 die obere, über dem Stauziel 29 herausgehobene, im Sperrfall sichtbare Be­ triebsebene. Wechselnde Bauhöhen zwischen den vorgenannten Konstruktionsebenen werden mit Haupt- und Nebenfachwerkträ­ gern verbunden 62, 65.

Fig. 6 erfaßt, im Zusammenhang mit den Fig. 7 bis 10, mögliche Konstruktionsregeln zu den Fachwerkträgern 62 und 65.

Die Fig. 7 bis 10 besitzen einen gemeinsamen, oberen Flä­ chenfestpunkt (x, y) und einen unteren Linienfestpunkt (x_o). Größere Bauhöhen (y) ergeben steilere Klapptorneigun­ gen 44 bis 47. Die Festpunktordinate (x) erfaßt ein glei­ ches Maß von der Innenseite seeseitiger Pfeiler 58. Die Festpunktordinate (y) ist identisch mit OK.-Stauziel 29.

Auflagerabstände zwischen seeseitiger Drempelschwelle 67 und dem mittleren Auflager 69 (nur im Gebrauchszustand) sind gleichbleibend. Das gleiche gilt, mit einem geringeren Systemabstand, für die Abstände mittleres Auflager 69 und binnenseitiger Drempelschwelle 68. Zwingend ist die bei­ spielhaft gewählte Flächen- und Fußlinienfestlegung nicht.

Wechselnde, steilere Klapptorneigungen, oder gleiche Nei­ gungswinkel - z. B. 45° - im gesamten temporären Sperr­ werksbereich sind ohne Änderungen weiterer Randbedingungen möglich. Normierte Gesamt-Kippsicherheitsbeiwerte, beein­ flußt vom seeseitigen Wasserüberdruck, Schiffstoß, Eis­ druck und Auftriebskräften, bestimmen die Klapptorneigungen von Fall zu Fall. Steile Neigungswinkel ergeben geringere Klapptorflächen, und gleiche Neigungswinkel benachbarter Sperrwerkselemente vereinfachen den gemeinsamen Dichtungs­ kontakt.

Die Unterkonstruktion zeigt nach Fig. 4 und 6 seeseitige-, mittlere- und binnenseitige Längsträger 49, 50, 51. Quer­ träger unter den Hauptfachwerkträgern 52 und Nebenfachwerk­ trägern 53 ergänzen die Längsträger zu einem Trägerrost. Seeseitige Wasserüberdruckkräfte werden über eine lastver­ teilende Verbindungsplatte 54 zwischen dem Trägerrost in Verbindung mit binnenseitigen, lotrechten Lager- und Gleit­ flächen 71 in die binnenseitige Drempelschwelle 68 über­ tragen. Haupt- und Nebenfachwerke 62, 65 sind mit dem Trä­ gerrost verbunden. Horizontalkräfte werden an seeseiti­ gen-, mittleren- und binnenseitigen Kontaktflächen 55, 56, 57 von den Haupt- und Nebenfachwerken 62, 65 übernommen. Geringere, zur Seeseite 16 orientierte, Horizontalkräfte aus Fahrzuständen oder vergleichbaren Größenordnungen, werden an den lotrechten Lager- und Gleitflächen 70 an die seeseitige Drempelschwelle 67 übertragen.

Im Schnitt B-B zeigt Fig. 6, ergänzend zur Fig. 7 und 8, den Differenzbereich 43 im Dichtungsübergang 66 vom Sperrwerkselement 20i zu 20k. Über die hydraulische Dich­ tung 103 ist der untere Anschluß vorgegeben. Die seeseitige hydraulische Abdichtung 103 folgt der Sperrwerksunterkante 30. Klapptor-Profildichtungen folgen ihren Neigungswinkeln 44 bis 47 und den horizontalen Differenzbereichen 43.

Für den Querverschub erfdl. see- und binnenseitige Trans­ portlager 72, 73 wurden in Fig. 6 lokalisiert.

Räumkonstruktionen 104 zu den Unterkonstruktionen der Sperrwerkselemente 20d, 20f und 20g sind in Fig. 22 am Sperrwerkselement 20d angedeutet.

Obere, jedes Sperrwerkselement abschließende Konstruktions­ bereiche bestehen aus see- und binnenseitigen pfeilerge­ stützten Verkehrs-Schutzkonstruktionen 58, 59, 60, 61 see­ seitigen Hub- und Absenkstationen 63. Riegel 62 verbindet 58 und 59.

Zwischen den Schutzkonstruktionen liegen die Klapptore 64.

Fig. 11 zeigt den Gründungskörper-Querschnitt 18 ohne Tun­ neleinbauten. Drei geschlossene Ballastbereiche 76 bis 78 mit zugehörigen Quer-Wandscheiben 83 bis 85 ergeben zusam­ men mit den Längs-Wandscheiben 74, 75 drei wasserundurch­ lässige, aussteifende Zellen. Zwei offene Ballastbereiche 79 und 80, über oben liegende Stäbe 81 und 82 und unteren, ergänzenden Sohlflächen 88 mit den drei Ballastzellen 76 bis 78 monolithisch verbunden, bilden den gemeinsamen Grün­ dungskörper 18. Sohlbalken 86 und 87 verstärken die Sohl­ flächen 88. Querverbundene Scheiben- und Stabbauteile 81 bis 87 liegen in einer Ebene.

Drempelschwellen 67, 68 und 69 übertragen vertikale, lot­ rechte Lagerflächen 70 und 71 übernehmen horizontale Fach­ werkträgerlasten.

Fig. 12 zeigt den Gründungskörper-Querschnitt 18 mit Be­ triebs- oder Versorgungstunneln 90.

Fig. 13 zeigt den Gründungskörper-Querschnitt 18 mit Straßenverkehrstunneln 91 einschließlich Betriebs­ bereichen 92.

Fig. 14 zeigt den Gründungskörper-Querschnitt 18 mit Straßenverkehrstunneln 91 einschließlich Betriebs­ bereichen 92 und einem Schienenverkehrstunnel 93.

Fig. 15 zeigt den reduzierten Gründungskörper-Querschnitt 19 ohne Tunneleinbauten, verkürzt um den binnenseitigen, geschlossenen Ballastbereich 78 in Fig. 11. Ein kürzerer, seeseitig geschlossener Ballastbereich 76 wurde um den Arbeitsraum 89 ergänzt. Zum störungsfreien Einbau von Dichtwänden 32 im Hauptschiffahrtsbereich kann er genutzt werden.

Die Fig. 16, 17 und 18 zeigen identische Tunneleinbauten 90 bis 93 zu den Fig. 12, 13 und 14.

Abdichtungsausführungen an den Gründungskörpern und Tunnel­ einbauten bieten sich zur Gewährleistung einer ständigen Gebrauchsfähigkeit in folgenden Varianten an:

Fig. 11, 15 u. 23 komplett in wasserundurchlässigem Beton (WU-Beton).

Fig. 12 u. 16 im Tunnelbereich 90 je nach Nutzungsab­ sichten. Entweder wie für Fig. 11, 15 u. 23 beschrieben, oder im gesamten Außen­ bereich eine Blechabdichtung. Im Decken­ bereich alternativ eine Weichabdichtung in Verbindung mit einer Fest-Losflansch (F.-L.) Anschlußverbindung an die äußere Blechhaut.

Fig. 13 u. 17 Im Prinzip wie für Fig. 12 u. 16 be­ schrieben.

Fig. 14 u. 18 wird bei einer Blechaußenhaut an den Tun­ nelwänden 91 an die WU-Betonsohle 88 über F.-L.-Konstruktion angeschlossen. Im Deckenbereich 91 u. 92 alternativ eine Weichabdichtung wie in Fig. 12 u. 16 beschrieben. Tunneldecke im Schienen­ verkehrsbereich 93 aus WU-Beton mit F.- L.-Konstruktion an die Weichabdichtung im übrigen Tunnelbereich 91 u. 92.

Fig. 12/16 u. 13/17 Unterspüldüsen zur Flächengründung durchdringen nicht die Tunnelsohlen. Sand-Wasser-Gemisch Zuführleitungen können zwischen Tunnel- 90 bis 92 und Gründungskörpersohle 88 eingebaut wer­ den.

Fig. 12, 13, 14, 16, 17, 18 zeigen komplett oder bereichsweise ge­ trennte Tunneleinbauten innerhalb der Gründungskörper 18, 19.

Bei einer monolithischen Verbindung: Gründungskörper/Tun­ neleinbauten entfallen sämtliche Tunnelaußenwände. Ihre ab­ schließende, wasserundurchlässige Funktion wird von den Längsscheiben 75 der Gründungskörper 18, 19 übernommen.

Abhängig von ihrer Zweckmäßigkeit entfallen Einzelstäbe 81, 82 bzw. werden mit oder ohne Verbindung zu den verbleiben­ den Tunneldecken belassen und an die Längsscheiben 75 was­ serundurchlässig angeschlossen.

Verbleiben in den Fig. 12 und 16 Sohlbalken 79 und 80, wird die Tunnelsohle mit oder ohne Verbund zu den Sohlbal­ ken 79 und 80 belassen und an die Längsscheiben 75 wasser­ undurchlässig angeschlossen. Ohne Sohlbalken 79, 80 entfällt die Tunnelsohle. Sie wird durch die Bauwerkssohle 88 ersetzt. Diese Aussage gilt ebenfalls für die Fig. 14 und 18. In den Fig. 14 und 18 ist die Tunnelsohle bereits identisch mit der Bauwerkssohle 88.

Die Fig. 19 u. 20 zeigen am binnenseitig geschlossenen Bal­ lastraum 78 eine Verbindung zwischen den Gründungskörpern 18 oder 19 im Grundriß und Längsschnitt E-E. Ein zugängiger 98 Arbeitsraum 97, zunächst provisorisch gedichtet 94, wird ausgepumpt und mit einer dauerhaften Dichtung 95 ergänzt. Der Arbeitsraum 97 wird ausbetoniert, so daß über die Verzahnung 96 eine kraftschlüssige Verbindung gesichert bleibt.

Zusätzlich zeigen die Fig. 19 u. 20: Binnenseitige Drempel­ oberkante 68. Obere Stäbe 82 und Sohlbalken 87 im binnen­ seitigen offenen Ballastbereich 80. Wandscheiben 85 im bin­ nenseitigen geschlossenen Ballastbereich 78, Bauwerksohle 88 und die binnenseitige lotrechte Lager- und Gleitflächen­ höhe 71.

Die Fig. 21 u. 22 zeigen im Querschnitt F-F und Teilgrund­ riß den Dichtungsanschluß von Gründungskörper 19 an Grün­ dungskörper 18 zwischen den Sperrwerkselementen 20d u. 20e. Im Normalfall offene Ballastbereiche 79 u. 80 werden bereichsweise oberhalb der Stäbe 81 u. 82 mit einer Decken­ platte verschlossen. Damit ist die erfdl. Kontaktfläche, zur hydraulisch gesicherten Abdichtung 99 zwischen Sperr­ werkselement 20e und dem Gründungskörper 19, vorhanden. Wasserdichte Abschlußwände 101 an den Sperrwerkselementen 20d, u. 20e, hochgezogen bis zur OK.-Stauziel 29, vervoll­ ständigen die Schutzmaßnahmen und ergänzen über den lot­ rechten Abdichtungsverlauf 100 den Verschluß. Abdichtungs­ maßnahmen über die Gründungskörperhöhe 102 erfolgen örtlich zeitgleich mit der Herstellung seeseitiger Dichtwände 32.

Justierende Grenzkonsolen 105, neben den Räumkonstruktionen 104 der Sperrwerkselemente 20d, 20f u. 20g auf den Grün­ dungskörpern, blockieren am Ende einer Talfahrt Sperrwerks­ elemente.

Fig. 23 zeigt den Restquerschnitt 25 von Gründungskörper 19 im Zufahrtsbereich. Angedeutet wurde das Sperrwerksele­ ment 20e bzw. 20f mit seiner Lagerung auf den Gründungskör­ pern 18 und 19. Vorgelagert wurde dem Restquerschnitt 25, neben dem geschlossenen Ballastbereich 76, seeseitig ein offener Bauteil. Verbunden mit gemeinsamen Wandscheiben 83 überträgt der Restquerschnitt 25 von den seeseitigen Lasteinleitungsflächen 70 Horizontalkräfte aus Fahrzu­ ständen in die Bodenfuge.

Fig. 24 zeigt im Querschnitt H-H das linksseitige 1 Bau-, Lager- und Wartungsdock 10 außerhalb der Docktornischen 13. Der Querschnitt besteht aus vier, durch Längsfugen getrennte, Bauteile. Seeseitiger Winkelstützwand 106, bin­ nenseitiger Winkelstützwand 107 und den Anteilen aus Grün­ dungskörper 18 und Gründungskörper 19. Überschneidungen von 106 u. 19 bzw. 107 u. 18, vorgegeben durch eine evtl. Tun­ nelnutzung in den Bereichen 79 u. 80, bestimmen die Lage wasserdichter Trennfugen 111 bzw. zugehöriger Kontaktfugen 112 in der Bauwerkssohle 88. Die Trennfugen, sie verhindern weitgehend eine Übertragung von Setzungseinflüssen auf anschließende Konstruktionsteile, sind räumlich zugängig, damit austauschbar u. ggf. als Doppelsicherung einbaubar. Wasserdichte Trennfugen 111, ebenfalls in Querrichtung vorgesehen, verhindern, über einen vorgesehenen Dockwasser­ stand 113 hinaus, eine Dockwannen-Auffüllung durch Nieder­ schlagswasser oder Dockflutungen. Umlaufende Dichtungs­ (spund)wände 108 und eine abschließende Injektionssohle 109 bilden gemeinsam die Dockwanne und gewährleisten eine ständige Auftriebssicherheit. Zusätzliche Dichtwände 110 innerhalb der Dockwanne, dienen zur abschnittsweisen Loka­ lisierung möglicher Undichtigkeiten im Bauzustand. Sie werden über Drainleitungen an Rückhaltebecken unterhalb der Docktornischen 13 angeschlossen.

Fig. 25 zeigt die Anhebung einer unteren Klapptordichtung im Querschnitt. Die verkürzende Klapptorlänge 115 wird über eine Verlegung vor der seeseitigen Drem­ pelschwelle 67 in den horizontal begrenzten Über­ gang oberhalb des konstanten Höhenbereiches 42 er­ reicht. Die untere Klapptordichtung 114 und zu­ sätzliche seeseitige Dichtung 103 sichern die Was­ serdichtigkeit.

Fig. 26 zeigt eine mögliche Verbindung der Gründungskörper 18 und 19 mit oder ohne Tunneleinbauten im Grün­ dungskörper 19. Konsolstreifen 116 und Kontaktflä­ chen 117 übertragen Horizontallasten über die Verbindungsplatte 118 in den Gründungskörper 19.

Fig. 27 zeigt eine mögliche Verbindung der Gründungskörper 18 und 19 ohne Tunneleinbauten im Gründungskörper 19. Eine verlängerte Sohlplatte 88 am Gründungskör­ per 18 ersetzt 118. Zwischen oberen, binnenseiti­ gen Stäben 82 (siehe Fig. 15) und unteren Sohlbal­ ken 87 wird zusätzlich eine Wandscheibe 119 einge­ baut.

Fig. 28 verdeutlicht das Prinzip eines gleitfähigen Seg­ mentverschlusses 120 auf dem symmetrischen Grün­ dungskörper 18.

See- und binnenseitige Verkehrs-Schutzkonstruktionen 60 und 61 in den Verschlußbereichen 35, 36, 37 bleiben erhalten. Sie sind in geeigneten Abständen mit pfeilergestützten Rie­ geln 58, 59, 62 verbunden. Hub- und Absenkstationen 63 sind in 61 integriert.

Seeseitige Horizontallasten werden im Gebrauchszustand über druckbeanspruchte Segmentverschlüsse 120 und Bockkon­ struktionen 121 in den Gründungskörper 18 geleitet.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Linkes Ufer

2

Rechtes Ufer

3

Schutzdeich linkes Ufer

4

Schutzdeich rechtes Ufer

5

Elbe Wasserlauf

6

Vorgezogene Deichflächen linkes Ufer seeseitig

7

Vorgezogene Deichflächen linkes Ufer binnenseitig

8

Vorgezogene Deichflächen rechtes Ufer seeseitig

9

Vorgezogene Deichflächen rechtes Ufer binnenseitig

10

Dock linkes Ufer

11

Dock rechtes Ufer

12

Docktore linkes Ufer

13

Docktorkammern linkes Ufer

14

Docktor rechtes Ufer

15

Docktorkammer rechtes Ufer

16

Seeseite

17

Binnenseite

18

Gründungskörper I

19

Gründungskörper II

20

Sperrwerkselemente a, b, c, d, e, f, g, h, i, k

21

Wasserflächen zwischen vorgezogenen Deichflächen linkes Ufer seeseitig

22

Wasserflächen zwischen vorgezogenen Deichflächen linkes Ufer binnenseitig

23

Wasserflächen zwischen vorgezogenen Deichflächen rechtes Ufer seeseitig

24

Wasserflächen zwischen vorgezogenen Deichflächen rechtes Ufer binnenseitig

25

Restquerschnitt Gründungskörper II

26

Betriebsgebäude Gründungskörper II linkes Ufer

27

Betriebsgebäude Gründungskörper I linkes Ufer

28

Betriebsgebäude Gründungskörper I rechtes Ufer

29

OK.-Stauziel

30

UK.-Sperrwerkselemente

31

UK.-Gründungskörper

32

Dichtungswand seeseitig

33

Dockwanne linkes Ufer

34

Dockwanne rechtes Ufer

35

Hauptschiffahrtsbereich, Großschiffahrtsbereich, Schiffahrtstrasse

36

Anschlußbereich linkes Ufer

37

Anschlußbereich rechtes Ufer

38

Kreisradius Sperrwerkselemente

39

Kreisradius Gründungskörper

40

Gleitbahn Gründungskörper I

41

Gleitbahn Gründungskörper II

42

Konstanter Höhenbereich in Sperrwerkslängsrichtung

43

Differenzbereich in Sperrwerkslängsrichtung

44

Klapptorneigung

45

Klapptorneigung

46

Klapptorneigung

47

Klapptorneigung

48

Symmetrieachse

49

Seeseitiger Längsträger

50

Mittlerer Längsträger

51

Binnenseitiger Längsträger

52

Querträger unter Hauptfachwerkträgern

53

Querträger unter Nebenfachwerkträgern

54

Aussteifende und Hozizontalkräfte verteilende Verbindungsplatte

55

Seeseitige Horizontalkrafteinleitungsflächen

56

Mittlere Horizontalkrafteinleitungsflächen

57

Binnenseitige Horizontalkrafteinleitungsflächen

58

Seeseitige Pfeiler

59

Binnenseitige Pfeiler

60

Seeseitige Verkehrs- und Schutzkonstruktion

61

Binnenseitige Verkehrs- und Schutzkonstruktion

62

Hauptfachwerk und Querverbindung (Riegel) zwischen

58

und

59

63

Hub- und Absenkstation

64

Klapptor

65

Nebenfachwerk ohne

58

und

59

66

Differenzbereich im Dichtungsübergang quer zur Längsrichtung

67

Seeseitige Drempelschwelle

68

Binnenseitige Drempelschwelle

69

Mittlere Drempelschwelle

70

Seeseitige lotrechte Lager- und Gleitflächen

71

Binnenseitige lotrechte Lager- und Gleitflächen

72

Seeseitiges Quer-Transport-Lager

73

Binnenseitiges Quer-Transport-Lager

74

Seeseitige Längsscheibe

75

Restliche Längsscheiben

76

Seeseitiger geschlossener Ballastraum

77

Mittlerer geschlossener Ballastraum

78

Binnenseitiger geschlossener Ballastraum

79

Seeseitiger offener Ballastbereich

80

Binnenseitiger offener Ballastbereich

81

Stäbe im seeseitigen offenen Ballastbereich

82

Stäbe im binnenseitigen offenen Ballastbereich

83

Querscheibe im seeseitigen Ballastbereich

84

Querscheibe im mittleren Ballastbereich

85

Querscheibe im binnenseitigen Ballastbereich

86

Sohlbalken im seeseitigen offenen Ballastbereich

87

Sohlbalken im binnenseitigen offenen Ballastbereich

88

Sohle

89

geschlossener Arbeitsraum

90

Betriebs- und Versorgungstunnel

91

Straßenverkehrstunnel

92

Betriebstunnel zum Straßenverkehrstunnel

93

Schienenverkehrstunnel

94

Vorübergehende Dichtung

95

Ständige Dichtung

96

Verzahnung

97

Nachträgliche Verfüllung im Arbeitsraum

98

Einstieg

99

Hydraulische Dichtung quer zur Längsrichtung

100

Lotrechte hydraulische Dichtung

101

Wasserdruckdichte Abschlußwände

102

Abdichtung über die Gründungskörperhöhe

103

Hydraulische Dichtung in Sperrwerkslängsrichtung

104

Räumkonstruktion

105

Grenzkonsolen

106

Seeseitige Winkelstützwand

107

Binnenseitige Winkelstützwand

108

Umlaufende Dichtungs(spund)wand

109

Injektionssohle

110

Dichtwände

111

Wasserdichte Trennfugen

112

Kontaktfugen

113

Dockwasserstand

114

Horizontale untere Klapptordichtung

115

Verkürzte Klapptorlänge

116

Konsolstreifen

117

Kontaktfläche

118

Verbindungsplatte

119

Wandscheibe

120

Segmentverschluß

121

Bockkonstruktion

Claims (2)

1. Sperrwerk zur Absperrung von Gewässern aus mehreren Sperrwerkselementen, die auf einer Bahn aus uferseiti­ gen Lagerbereichen in einer den gesamten Gewässerquer­ schnitt verschließenden Sperrstellung und umgekehrt ver­ schiebbar sind, wobei die Bahn auf einem Gründungskör­ per angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gründungskörper (18) eine kreisbogenförmige Gleitbahn (40) aufweist, die von Drempelschwellen (67, 68) gebildet ist und auf der alle Sperrwerkselemente (20a, b, c, d, e, f, g, h, i, k) verschiebbar sind, und daß die Sperrwerkselemente (20a, b, c, d, e, f, g, h, i, k) am Ufer (1, 2) neben- und/oder hintereinander lager­ bar sind.

2. Sperrwerk zur Absperrung von Gewässern mit einer Schiff­ fahrtstrasse aus mehreren Sperrwerkselementen, die auf zwei parallelen Bahnen aus uferseitigen Lagerbereichen in eine den gesamten Gewässerquerschnitt verschließende Sperrstellung und umgekehrt verschiebbar sind, wobei die Bahnen auf zwei Gründungskörpern angeordnet sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gründungskörper (18, 19) zwei kreisbogenförmige Gleitbahnen (40, 41) aufweisen, von denen der zweite Gründungskörper (19) sich von einem Ufer (1, 2) bis unter die Schiffahrtstrasse (35) er­ streckt, daß die zwei Gleitbahnen (40, 41) der Grün­ dungskörper (18, 19) von Drempelschwellen (67, 68) gebildet sind, daß die Sperrwerkselemente (20a, b, c, d, e, f, g, h, i, k) am Ufer neben- und/oder hintereinander lagerbar sind, daß eine erste Gruppe von Sperrwerksele­ menten (20a, b, c, d, g, h, i, k) auf dem ersten Grün­ dungskörper (18) Anschlußbereiche zum links- und rechts­ seitigen Ufer (36, 37) verschließt und mit einer zwei­ ten Gruppe von Sperrwerkselementen (20e, f) auf dem ersten und zweiten Gründungskörper (18, 19) allein der Bereich der Schiffahrtstrasse (35) sperrbar ist.