-
Sperrwerk Die Erfindung betrifft ein Sperrwerk gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, und weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Errichtung
eines Sperrwerks.
-
Bekanntlich werden Sperrwerke in zunehmendem Maße eingesetzt, um
tiefliegende Landschaftsgebiete in Küstennähe gegen Sturmfluten und Hochwasser zu
schützen. Die Küstenstreifen sind schon weitgehend durch Deiche gesichert, die in
Küstennähe auf dem Land verlaufen. Von den Sturmfluten sind aber nicht nur die Küstenstreifen
betroffen. Vielmehr ergießen sich die Fluten über die großen Flußmündungen und ihre
Nebenflüsse bis weit in das Landesinnere. Deshalb müssen auch die Deiche entsprechend
weit geführt sein, wodurch sich zwangsläufig lange Deichlinien ergeben.
-
Bei den letzten großen Sturmfluten hat sich gezeigt, daß die langen
Deichlinien nachteilig sind, und daß viele Deiche der Flut nicht standgehalten haben.
Um deshalb zur Erhöhung der Sicherheit die Deichlinie entlang von ins Land einschneidenden
Gewässern zu verkürzen, werden diese Gewässer mündungsnah durch Sperrwerke gesichert,
die nur im Sturmflutfall (oder bei starkem Hochwasser) geschlossen werden, während
sie im geöffneten Zustand die Strömung des Wassers nicht wesentlich behindern. Im
Zusammenhang damit werden die Sperrwerke auch dazu verwendet, die gezeiten- und
damit hochwasserabhängigen Wasserläufe an ihrer Mündung abzusichern. Dabei sollen
die Sperrwerke nur außergewöhnliches Hochwasser fernhalten, während die Tide normalerweise
frei ein- und ausschwingen kann.
-
Es ist erwünscht, daß die Schiffahrt durch das Vorhandensein eines
Sperrwerks möglichst nicht behindert wird. Gerade dieser Aspekt ist aber bei den
bisher bekanntgewordenen Sperrwerken nicht befriedigend beachtet.
-
Bei einer bekannten Sperrwerkskonstruktion (die in Hamburg z.B. am
Ausgang der Billwerder Bucht ausgeführt worden ist) sind mehrere Verschlußkörper
nebeneindander vorgesehen, von denen jeder an seinem seitlichen Ende durch jeweils
ein Stützbauwerk gehalten wird. Die Stützbauwerke ragen aus dem Wasser hervor, und
die Verschlußkörper sind im geöffneten Zustand über der Wasseroberfläche angeordnet.
An ihrer oberen Seite sind die Verschlußkörper um eine waagerechte Achse drehbar
gelagert, so daß sie im Sturmflutfall von oben heruntergeklappt werden können. In
der geöffneten Stellung liegen die Verschlußkörper waagerecht über der Wasseroberfläche.
Es sind deshalb nur begrenzte Durchfahrtshöhen für die Schiffahrt möglich. Nachteilig
ist auch, daß die zwischen den einzelnen Stützbauwerken angeordneten Verschlußkörper
wegen der großen auf sie im geschlossenen Zustand einwirkenden Kräfte nicht beliebig
lang sein dürfen, so daß der gegenseitige Abstand der Stützbauwerke relativ gering
ist. Daher sind nur begrenzte Durchfahrtsbreiten für die Schiffahrt möglich.
-
Den erwähnten Verschlußkörpern, die auch als Klappverschlüsse bezeichnet
werden, sind die sogenannten Segmentverschlüsse ähnlich, bei denen der Verschlußkörper
im Querschnitt aus einem Kreisabschnitt besteht. Dabei liegt die waagerechte Drehachse
im Mittelpunkt des Kreisabschnitts. Auch bei diesen Segmentverschlüssen stellen
sich die beschriebenen Nachteile ein.
-
Es ist auch bekannt, zu beiden Seiten des Flusses massive Stützbauwerke
vorzusehen, die als Widerlager für einen sich über
die gesamte Flußbreite
erstreckenden Verschluß dienen. Dieser Verschluß ist schwimmbar ausgebildet und
wird im Sturmflutfall in Richtung der Strömung - ggfs. unter Zuhilfenahme von Schleppern
- eingeschwommen, so daß er an den beiden Stützbauwerken anliegt. Diese Lösung zeichnet
sich aber durch eine geringe Verschlußsicherheit aus. Es ist nämlich äußerst schwierig,
den Verschlußkörper bei ungünstigen Strömungsverhältnissen exakt in seine gewünschte
Lage zu bringen. Außerdem ist auch hier die Durchfahrtsbreite für die Schiffahrt
begrenzt, da der Verschlußkörper nicht in beliebiger Länge hergestellt werden kann.
-
Abgesehen davon, daß nur relativ kleine Schiffe mit geringer Höhe
die bekannten Sperrwerke passieren können, besteht bei den geringen Durchfahrtsbreiten
noch die Gefahr der Beschädigung der Stützbauwerke durch die passierenden Schiffe.
Es ist auch darauf hinzuweisen, daß für die Errichtung der einzelnen Stützbauwerke
große Baugruben im Bereich des Gewässers erforderlich sind, die im Betriebszustand
zu einer wesentlichen Behinderung für die Schiffahrt führen und der Gefahr durch
Hochwasser und Schiffsstoß ausgesetzt sind.
-
Zur Beseitigung der geschilderten Nachteile will die Erfindung den
grundlegenden Gedanken aufgreifen, den Verschlußkörper und die Antriebsmittel zu
seiner Betätigung unter Wasser anzuordnen. Dieser Uberlegung liegt die Erkenntnis
zugrunde, daß sich das Problem der Begrenzung der Durchfahrtshöhe gar nicht erst
stellt, wenn sich der Verschlußkörper in seiner Ausgangsstellung - also im geöffneten
Zustand des Sperrwerks - unter der Wasseroberfläche befindet. Auch könnte man dann
auf die hinderlichen Stützbauwerke verzichten - welche bisher die Durchfahrtsbreiten
begrenzten - wenn die Antriebsmittel unter Wasser angeordnet sind und zugleich zur
Abstützung des Verschlußkörpers herangezogen
werden.
-
Bei der Realisierung der voranstehenden Lösung stellt sich bei näherer
Betrachtung allerdings ein Problem, welches vor allem die Antriebsmittel betrifft.
Wenn diese vollständig unter dem Wasser angeordnet sind, bereitet ihre Pflege und
Wartung, auf die aus Sicherheitsgründen nicht verzichtet werden kann, natürlich
erhebliche Schwierigkeiten. Hinzu kommt noch, daß die Antriebsmittel ständig dem
Einfluß des Wassers unterworfen sind und daß es infolge einer starken Rostbildung
zu einem Aussetzen des Antriebs kommen und das Sperrwerk bei einer Sturmflut nicht
geschlossen werden kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile
zu vermeiden und ein Sperrwerk zu schaffen, dessen Verschlußkörper und Antriebsmittel
ohne Beeinträchtigung der sicheren Betriebsweise des Sperrwerks unter Wasser angeordnet
werden können. Außerdem soll durch die Erfindung ein solches Verfahren zur Herstellung
eines Sperrwerks angegeben werden, bei dem die Behinderung der Schiffahrt während
der Errichtung des Sperrwerks auf ein Minimum beschränkt ist.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei dem eingangs vorausgesetzten Sperrwerk
dadurch, daß der Verschlußkörper auf einem unter Wasser befindlichen Fundamentkörper
in Höhe der Gewässersohle angeordnet ist, daß der Fundamentkörper mindestens eine
begehbare und wasserdichte Hohlkammer aufweist, und daß das Antriebsmittel als den
Verschlußkörper abstützende Hubeinrichtung ausgebildet und in der Hohlkammer untergebracht
ist.
-
Das erfindungsgemäße Sperrwerk schafft die Möglichkeit, die Antriebsmittel
jederzeit inspizieren zu können und ihre
wesentlichen Teile dem
schädlichen Einfluß durch das Wasser fernzuhalten, obwohl sich die Antriebsmittel
zusammen mit dem Verschlußkörper unter der Wasseroberfläche befinden. Die Voraussetzung
hierfür wird vor allem dadurch geschaffen, daß die Antriebsmittel in einem tunnelartigen
begehbaren Hohlraum untergebracht sind. Da sich auch der Verschlußkörper unter Wasser
befindet, sind die Antriebsmittel außerdem als Hubeinrichtung zum Hochklappen des
Verschlußkörpers ausgebildet, um das Sperrwerk schließen zu können.
-
Die Erfindung schafft also die Voraussetzungen dafür, den Verschlußkörper
und die Antriebsmittel unter der Wasseroberfläche anzuordnen. Beide werden durch
einen gemeinsamen Fundamentkörper getragen, der auf dem Grund des Gewässers verankert
ist, und der auch den erwähnten Hohlraum aufweist. Bei dem neuartigen Sperrwerk
befindet sich der Verschlußkörper im geöffneten Zustand etwa in Höhe der Gewässersohle,
so daß das bisherige Problem der Begrenzung der Durchfahrtshöhe durch die bei den
bekannten Sperrwerken oberhalb der Wasseroberfläche angeordneten Verschlußkörper
vollständig entfällt. Ferner entfallen auch die bisherigen Schwierigkeiten der durch
die Stützbauwerke bei den bekannten Sperrwerken verursachten geringen Durchfahrtsbreiten.
Bei der Erfindung sind nämlich solche Stützbauwerke, die aus dem Wasser hervorragen,
nicht mehr erforderlich. Die zur Betätigung des Verschlußkörpers vorgesehene Hubeinrichtung
übernimmt nämlich zugleich die Funktion der Abstützung des Verschlußkörpers in dessen
aufgerichteter Position.
-
Es lassen sich auch ohne weiteres sehr breite Flüsse absichern, indem
mehrere Fundamentkörper mit je einem Verschlußkörper und dem zugehörigen Antriebsmittel
nebeneinander auf dem Grund über die gesamte Breite des Flusses angeordnet werden.
Jeder Verschlußkörper wird durch die zugeordnete Hubeinrichtung abgestützt, und
diese Hubeinrichtung befindet sich im geöffneten Zustand des
Sperrwerks
vollständig unter der Wasseroberfläche, so daß die bisher erforderlichen und aus
dem Wasser hervorragenden Stützbauwerke nicht mehr vorgesehen zu werden brauchen.
Das erfindungsgemäße Sperrwerk ist somit in seiner geöffneten Stellung vollständig
unter der Wasseroberfläche angeordnet und führt zu keiner Behinderung für die Schiffahrt.
-
Die Aufgabe zur Schaffung eines einfachen Verfahrens zum Errichten
eines Sperrwerks löst die Erfindung dadurch, daß außerhalb der Betriebsposisition
ein imgelenzten Zustand zumindest annähernd schwimmfähiger Fundamentkörper mit Hohlkammern
hergestellt wird, der den mindestens einen Verschlußkörper und eine Hubeinrichtung
trägt, und daß der fertige Fundamentkörper zusammen mit dem Verschlußkörper und
der Hubeinrichtung auf dem Gewässer zu seiner Betriebsposition verholt und abgesenkt
wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft also die Möglichkeit, die
Fundamentkörper außerhalb des Schiffahrtsweges z.B.
-
in einem Baudock herzustellen und dann den Verschlußkörper und den
Antrieb auf dem Fundamentkörper zu montieren. In vorteilhafter Weise sind die Fundamentkörper
als Stahlbeton-Hohlkörper ausgebildet, die wegen der Hohlkörper zumindest annähernd
schwimmfähig sind. Der fertige Fundamentkörper wird - wie vom Tunnelbau her an sich
bekannt - seitlich an den Hohlräumen abgedichtet und es können dann mehrere Fundamentkörper
nebeneinander eingeschwommen und auf eine vorbereitete Sohle oder eine ausgebaggerte
Rinne im Gewässerquerschnitt abgesenkt werden.
-
Zweckmäßigerweise werden sie zunächst auf Hilfsfundamente abgesetzt,
dann mit Sand unterspült und seitlich verfüllt. Um den erforderlichen Untertrieb
zu erhalten, werden die Fundamentkörper in ihrer endgültigen Lage ballastiert. Ein
solches Bauverfahren ist sowohl bei einer Flächengründung als auch bei einer
Pfahlgründung
anwendbar.
-
Neben der Tatsache, daß bei dem erfindungsgemäßen Bauverfahren die
Schiffahrt wegen der Erstellung des Sperrwerks außerhalb des Schiffahrtsweges nicht
behindert wird, ergibt sich noch der Vorteil, daß die Fertigstellung des kompletten
Sperrwerks insgesamt erheblich verkürzt werden kann. Während in einem Baudock außerhalb
des Schiffahrtsweges die Fundamentkörper erstellt und ausgerüstet werden, kann bereits
die Sohle im Fluß lauf vorbereitet werden. Die fertigen schwimmfähigen Fundamentkörper
werden dann vom Baudock aus zu ihrer Betriebsposition verholt und abgesenkt.
-
Von besonderem Vorteil ist auch der Umstand, daß die einzelnen nebeneinander
abgesenkten Fundamentkörper jeweils mit mehreren Hohlkammern versehen sein können,
so daß sich längs der nebeneinander verlegten Fundamentkörper Tunnel in ihnen bilden
lassen. Diese Tunnel können z.B. zur Aufnahme von Verkehrswegen dienen. In jedem
Fall ist der eine Tunnel dafür vorgesehen, den Antrieb für die Verschlußkörper jederzeit
inspizieren zu können.
-
Andere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 die Querschnittsansicht eines Sperrwerks mit zwei unterschiedlichen
Stellungen des Verschlußkörpers, und
Fig. 2 eine Querschnittsansicht
entsprechend gemäß Fig. 1, wobei jedoch zur besseren Uebersicht die Antriebsmittel
nicht eingezeichnet sind.
-
Das dargestellte Sperrwerk umfaßt einen Verschlußkörper 1, der von
unten her durch eine Hubeinrichtung 8 betätigt werden kann, wie dies durch den Pfeil
A und die gestrichelt gezeichnete Zwischenstellung des Verschlußkörpers 1 angedeutet
ist. In seiner aufgerichteten Stellung hält der Verschlußkörper 1 das Hochwasser
3 ab, so daß sich hinter dem Verschlußkörper 1 die niedrigere Wasseroberfläche 4
einstellt.
-
Etwa auf der Höhe der Gewässersohle 5 befindet sich die Deckenwand
7 eines Fundamentkörpers 12. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist der Fundamentkörperl2
eine Hohlkammer 9 auf, in der die Hubeinrichtung 8 über eine drehbare Lagerung 10
untergebracht ist. Die drehbare Lagerung 10 ist erforderlich, weil sich in unterschiedlichen
Stellungen das Verschlußkörpers 1 auch unterschiedlich geneigte Stellungen der Hubeinrichtung
8 ergeben. Im übrigen ist die Hubeinrichtung 8 mit ihren teleskopartigen und biegesteifen
Abschnitten wasserdicht in der Hohlkammer 9 untergebracht. Außerdem ist dafür Sorge
getragen, daß - was in der Zeichnung nicht dargestellt ist - die Hohlkammer 9 begehbar
ist, so daß die Hubeinrichtung 8 jederzeit durch eine Person inspiziert werden kann.
-
Auf der der Hohlkammer 9 gegenüberliegenden Seite des Fundamentkörpers
12 ist auf der Deckenwand eine Achse 2 angeordnet, um die der Verschlußkörper 1
verschwenkbar ist. Die Hubeinrichtung 8 ist so ausgebildet, daß auch Zwischenstellungen
des VerschluSkörpers 1 möglich sind. Das Sperrwerk kann somit in vorteilhafter
Weise
auch als eine Überlaufschwelle zur Energievernichtung eingesetzt werden, wenn der
Verschlußkörper nicht vollständig in seine Endstellung aufgerichtet wird.
-
Wenn sehr breite Gewässerquerschnitte vorliegen, können in einfacher
Weise mehrere Fundamentkörper nebeneinander längs der gesamten Breite angeordnet
werden. Die Hohlkammern 9 der einzelnen Fundamentkörper 12 werden dann miteinander
verbunden, so daß ein begehbarer Tunnel entsteht und die Hubeinrichtungen 8 jederzeit
vom Anfang oder auch vom Ende des Tunnels her (oder auch von beiden Seiten her)
zugänglich sind. Da jeder der mehreren Fundamentkörper 12 mit einem Verschlußkörper
1 versehen ist, läßt sich bei Betätigung aller Verschlußkörper 1 der gesamte Gewässerquerschnitt
absperren.
-
Selbst bei Ausfall eines einzelnen Verschlußkörpers ist immer noch
ein verminderter Hochwasserschutz gewährleistet. Im übrigen können statt einer völligen
Schließung aller Verschlußkörper auch nur einzelne Verschlußkörper in die Verschlußstellung
gehoben werden, um so durch Behinderung der Strömung Energie zu vernichten und hinter
dem Sperrwerk den Hochwasserstand zu reduzieren. In ihrer Verschlußstellung bilden
die Verschlußkörper 1 vorzugsweise einen Winkel von etwa 700 mit der Waagerechten.
-
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann der Fundamentkörper 12 neben
der Hohlkammer 9 noch mit weiteren Kammern 13 versehen sein. Wenn in der zuvor beschriebenen
Weise mehrere Fundamentkörper 12 nebeneinander längs der gesamten Flußbreite angeordnet
werden, entstehen dadurch weitere Tunnel, und es ist möglich, einen solchen Tunnel
zur Aufnahme von Verkehrswegen auszubilden. Einige oder auch mehrere der Kammern
13 lassen sich darüberhinaus in vorteilhafter Weise als Ballasträume verwenden,
die mit Ballast 11 gefüllt werden können. Dies ist bei dem weiter unten noch zu
beschreibenden
Verfahren zur Errichtung eines Sperrwerks von Bedeutung.
-
In der Darstellung gemäß Fig. 2, welche zum Zwecke einer besseren
Übersicht die Hubeinrichtung 8 nicht zeigt, befindet sich der Verschlußkörper 1
in einer waagerechten Stellung.
-
Die Deckenwand 7 des Fundamentkörpers 12 ist an ihren beiden äußeren
Enden schräg nach oben verlaufend ausgebildet, so daß sich zwischen der Deckenwand
7 und dem waagerechten Verschlußkörper 1 ein Hohlraum 14 bildet. Der Verschlußkörper
1 liegt wasserdicht auf der Schräge der Deckenwand 7 auf, so daß der Hohlraum 14
- nachdem das Wasser abgepumpt worden ist - über einen wasserdicht verschließbaren
Durchstieg 15 zugänglich ist.
-
Dadurch besteht die Möglichkeit, auch die Unterseite des Verschlußkörpers
1 jederzeit inspizieren zu können.
-
Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Hubeinrichtung 8 bei der
Ausführungsform gemäß Fig. 2 in vorteilhafter Weise nicht direkt am oberen Ende
des Verschlußkörpers 1 über das Gelenk 6, sondern etwas weiter unten angreift, damit
der Verschlußkörper 1 in jedem Fall in seiner waagerechten Stellung den wasserdichten
Hohlraum 14 zusammen mit der Deckenwand 7 bilden kann.
-
Damit der Hohlraum 14 wirklich wasserdicht ist, muß selbstverständlich
dafür Sorge getragen werden, daß auch seine in der Zeichenebene liegenden Seitenwände
für eine Abdichtung sorgen.
-
Dies kann bei Verwendung eines einzelnen Fundamentkörpers dadurch
erfolgen, daß seine Seitenwände entsprechend weit hochgezogen werden, so daß der
Verschlußkörper sich in der in Fig. 2 gezeigten Position zwischen diesen beiden
Seitenwänden befindet. Bei mehreren nebeneinander angeordneten Fundamentkörpern
12 werden die einzelnen Verschlußkörper so ausgebildet, daß sie dicht aneinander
liegen, so daß die einzelnen Hohlräume 14 ebenfalls eine Art Tunnel bilden.
-
In der aufgerichteten Stellung wird auf den Verschlußkörper 1 eine
Horizontallast aus dem Wasserüberdruck ausgeübt, die auf den Fundamentkörper 12
übertragen wird. Diese Horizontallast wird bei einer Flächengründung durch Reibung
in der Sohlfuge des Fundamentkörpers 12 und ggfs. durch Erdwiderstand vor den Fundamentkörper
12 abgetragen. Es können in zweckmäßiger Weise auch sogenannte Pfahlgründungen gewählt
werden, wobei der Fundamentkörper 12 (bzw. die Fundamentkörper) auf in das Erdreich
getriebenen Pfählen (nicht dargestellt) gelagert ist (bzw.
-
sind), durch welche die Kräfte abgetragen werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Errichtung eines Sperrwerks sieht
vor, daß der bzw. die Fundamentkörper 12 außerhalb ihrer Betriebsposition hergestellt
werden, z.B. in einem Baudock.
-
In vorteilhafter Weise lassen sich für den Fundamentkörper 12 Stahlbeton-Hohlkörper
mit den Hohlkammern 9 bzw. 13 verwenden.
-
Auf den Fundamentkörper wird dann der um die Achse 2 verschwenkbare
Verschlußkörper 1 angebracht und über das Gelenk 6 mit der in der Hohlkammer 9 befindlichen
Hubeinrichtung 8 verbunden.
-
Der so fertiggestellte Fundamentkörper 12 mit den Kammern 9 und 13
ist so bemessen, daß er im gelenzten Zustand schwimmfähig ist.
-
Nach dem Fluten und öffnen des Baudocks kann der fertige Fundamentkörper
12 schwimmend zur Betriebsposition verholt, ballastiert und abgesenkt werden. Für
breite Gewässer werden mehrere solcher Fundamente 12 nebeneinander angeordnet, und
zwar in einer vom Tunnelbau her an sich bekannten Weise. Die einzelnen Hohlkammern
9 bzw. 13 werden seitlich abgedichtet und, nachdem alle Fundamentkörper 12 nebeneinander
angeordnet sind, werden diese seitlichen Abdichtungen wieder entfernt, so daß die
einzelnen Hohlkammern nunmehr jeweils einen durchgehenden Tunnel bilden. Ein solcher
Tunnel läßt sich in vorteilhafter Weise zur Aufnahme von Verkehrswegen, z. B. für
Kraftfahrzeuge, ausbilden.
-
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren geschaffene Möglichkeit
der Fertigstellung des Fundamentkörpers 12 in einem Baudock führt dazu, daß die
Schiffahrt während der Bauzeit nur noch während der Ausbaggerung der Rinne oder
bei der Vorbereitung der Sohle im Gewässerquerschnitt sowie während der kurzen Einschwimm-
und Absenkarbeiten behindert wird.