www.baw.de Geotechnische Berichte für Nassbaggerarbeiten Dipl. Geol. Anne Heeling Bundesanstalt für Wasserbau Dienststelle Hamburg Referat Geotechnik Nord
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Geotechnische Berichte für Nassbaggerarbeiten
Dipl. Geol. Anne Heeling
Bundesanstalt für WasserbauDienststelle HamburgReferat Geotechnik Nord
Seite 2Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Aufgabenstellung
• Planung der Nassbaggerarbeiten (geeignetes Gerät, Zeitaufwand)Lösen, Transport, (Zwischen- / End-) Ablagerung, Verwendung / Verwertung
• Beurteilung des Baugrundes oberhalb der Sollsohle
- Beschreibung der relevanten geotechnischen Eigenschaften DIN 18311 „Nassbaggerarbeiten“
Veränderung der in situ Bodeneigenschaften infolge Nassbaggerarbeiten Auflockerung, Aufweichung, …
- charakteristische Bodenkennwerte nur für spezielle Fragestellungen (z.B. Standsicherheit UW-Böschungen)
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Sollsohle
Istsohle
Baggertoleranz
Aufgabenstellung
EAU (2004), Tabelle E139-1:Richtwerte für vertikaleBaggertoleranzen in cm
Baggergerät Nichtbindige Böden Bindige Böden Zuschläge für
Seite 4Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Sollsohle
Datengrundlage Unterhaltung:überwiegend Erfahrungen aus früheren Baggerungen
DatengrundlageUnterhaltungsbaggerung
„mobile Sedimente“ der Unterhaltungsbaggerung:• Böden geringer Festigkeit (Schlick, Sand) • Fremdmaterial (Bsp. Netze, Wasserbausteine, Residualmaterial)
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BaggertoleranzPlan-Sollsohle
DatengrundlageVertiefung / Verbreiterung
Ist-Sollsohle
?
Informationen zum Baugrund • Geologische Karten • Altaufschlüsse
Kanal Fluss
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Baugrunderkundung
• Direkte Methoden Gewinnung von Bodenproben:- Greiferproben:
Teufe: wenige Dezimeter, Proben: gestört (Güteklasse 5)- Vibrationskernbohrung (Vibrocoring):
Teufe: wenige Meter, Proben: Kerne (Güteklasse 3 – 4)- Bohrungen:
Teufe: bis > 100m, Proben aller Güteklassen
• Indirekte Methoden :- Geophysik Schichtenverlauf, Fremdkörper- Drucksondierungen Festigkeiten
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Baugrunderkundung
• Anzahl Bohrungen: abhängig von der Heterogenität des Baugrundes und der Komplexität der Aufgabenstellung
PIANC (2000): “Site investigation requirements for dredging works”
• Lage: repräsentativ• Teufe: etwas tiefer als die Plan-Sollsohle + Baggertoleranz
50)(3 33,05,0 DA
BohrungenAnzahl
A = zu baggernde Fläche in m²D = durchschnittliche Mächtigkeit des zu baggernden Materials in m
A = 10.000 m² / D = 1 m 2 BohrungenA = 1.000.000 m² / D = 10 m 43 Bohrungen
Bates (1981)
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Geotechnischer Bericht
GeotechnischerBericht
Aufgabenstellung
Methodik
Beschreibungder Homogenbereiche
Empfehlungen
Versuchsergebnisse
Darstellung Baugrund
A. Heeling:Die Struktur eines BaugrundgutachtensVortrag BAW-Kolloquium, Hamburg 2010http://vzb.baw.de/digitale_bib/kolloquien.php
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Geotechnischer Bericht für Nassbaggerarbeiten
• großräumiges Untersuchungsgebiet- oft mehrere Baggerabschnitte- oft mehrere Ausbauschritte
GeotechnischerBericht
Aufgabenstellung
Methodik
Beschreibungder Homogenbereiche
nach DIN 18311
Empfehlungen
Gesamtgebiet
Baggerabschnitt 1
Baggerabschnitt 2
Baggerabschnitt 3
Baggerabschnitt 4
…Versuchsergebnisse
Darstellung Baugrund
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Geotechnischer Bericht für Nassbaggerarbeiten
GeotechnischerBericht
Aufgabenstellung
Methodik
Beschreibungder Homogenbereiche
nach DIN 18311
Empfehlungen
• großräumiges Untersuchungsgebiet- oft mehrere Baggerabschnitte- oft mehrere Ausbauschritte
• große Datenmengen- Erfahrungen / Versuchsergebnisse
aus Unterhaltungsbaggerungen- aktuelle Baugrunderkundung, Altbohrungen
Versuchsergebnisse
Darstellung Baugrund
Fahrrinnenanpassung Elbe: ca. 110 km / 17 Baggerabschnitte / 3 Ausbauschritte
• 1289 Kornverteilung aus Unterhaltung• 269 Wasserbohrungen• 10 Greiferproben
Unterhaltung NOK: ca. 90 km / 21 Baggerabschnitte• 69 Wasserbohrungen in den Weichen• 498 Greiferproben
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Geotechnischer Bericht für Nassbaggerarbeiten
• großräumiges Untersuchungsgebiet- oft mehrere Baggerabschnitte- oft mehrere Ausbauschritte
• große Datenmengen- Erfahrungen / Versuchsergebnisse
aus Unterhaltungsbaggerungen- aktuelle Baugrunderkundung, Altbohrungen
• Boden tritt vollständig zu Tage hohes Nachtragspotenzial
StrukturierenVisualisierender relevanten Parameter
GeotechnischerBericht
Aufgabenstellung
Methodik
Beschreibungder Homogenbereiche
nach DIN 18311
Empfehlungen
Versuchsergebnisse
Darstellung Baugrund
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• Nichtbindige Böden: Kies-, Feinkornanteil• Bindige / Organische Böden: undränierte Scherfestigkeit, Konsistenz• Fels: Verwitterungsgrad, Trennflächenabstand
entfestigtangewittertunverwittert
Verwitterungs-grad
beliebig≤ 10> 10
Trennflächen-abstand in cmKlasse
F1
F2
≤ 20> 20 bis 200
> 600> 200 bis 600
undrän. Scherfestigkeit cu in kPaKlasse
flüssig-breiigweich-steif
festhalbfest
Konsistenz
BOB1BOB2BOB3BOB4
≤ 15> 15
> 15≤ 15
Feinkorn-anteil in %
≤ 10
> 10 - 40
Kiesanteilin %
NB1NB2NB3NB4
beliebig> 40NB5
Klasse
≤ 200> 200 bis 400
> 400
Durchmesser der Steine und Blöcke in mm
Zusatz-Klasse
S1S2S3
DIN 18311 „Nassbaggerarbeiten“
Beschreibung der Homogenbereiche
Seite 13Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
• Schichtenaufbau• Korngrößenverteilung• Konsistenz• natürlicher Wassergehalt• undränierte Scherfestigkeit • Lagerungsdichte • mineralische Zusammensetzung• Anteil und Größe von Steinen und Blöcken
DIN 18311 „Nassbaggerarbeiten“
Beschreibung der Homogenbereiche
Konsistenzzahl nur an Proben der Güteklassen 1-3
nur an Proben der Güteklassen 1-3
• manuelle Ansprache und Interpretationder Versuchsergebnisse nach DIN EN ISO 14688
• Klassifikation nach DIN 18196
indirekte Verfahren
z.B. Tonminerale
Seite 14Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Beschreibung der Homogenbereiche
GeotechnischerBericht
Aufgabenstellung
Methodik
Beschreibungder Homogenbereiche
nach DIN 18311
Empfehlungen
Gesamtgebiet
Baggerabschnitt 1
Baggerabschnitt 2
Baggerabschnitt 3
Baggerabschnitt 4
…
Versuchsergebnisse
Darstellung Baugrund
• auftretende Böden• potenziell zusätzlich auftretende Böden
Seite 15Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Beschreibung der HomogenbereicheM
asse
nant
eile
ade
r Kör
ner <
din
%
der G
esam
tmen
ge
0
20
40
60
80
100
Korndurchmesser d in mm
SchluffTon Sand Kies Stei
ne0,002 0,06 2 600,2 0,6 6 200,006 0,02
Gesamtgebiet: Kornverteilung (Bsp. Sand und Kies)
Kies
Ton und Schluff
Sand
T+U: 15%
G: 40% G: 10%
NB5
NB3
NB4
NB2
NB1
für nicht bindige Böden
Seite 16Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Beschreibung der HomogenbereicheGesamtgebiet: Kornverteilung (Bsp. Sand und Kies)
Mas
sena
ntei
le a
der K
örne
r < d
in %
de
r Ges
amtm
enge
0
20
40
60
80
100
Korndurchmesser d in mm
SchluffTon Sand Kies Stei
ne0,002 0,06 2 600,2 0,6 6 200,006 0,02
Muscheln:• immer im Text beschreiben• bei relevanten Anteilen:
getrennte KV mit / ohne Muscheln
auf Steine, Blöcke und Fremdmaterial im Text explizit hinweisen !
Seite 17Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012Geotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · Juni 2012
0
20
40
60
80
100
BA17
BA16
BA15
BA14
BA13
BA12
BA11
BA10
BA09
BA08
BA07
BA06
BA05
BA04
BA03
BA02
BA01
Baggerabschnitt
Kie
s-G
ehal
t in
%SchwankungsbreiteMittelwert
Westen Osten
Beschreibung der HomogenbereicheGesamtgebiet: Kornverteilung (Bsp. Kies-Gehalt im Sand und Kies)
Seite 18Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Beschreibung der Homogenbereiche
Häu
figke
it in
%
Festigkeit nach DIN EN ISO 14688-2, Tab. 5
0
20
40
60
äußerstgering
sehrgering
gering mittel hoch sehrhoch
äußersthoch
Undränierte Scherfestigkeit cu in kPa
0
20
40
60
0 200 400 600 800 >900
Konsistenz
0
20
40
60
breiig weich steif halbfest fest
Bodenklasse nach DIN 18311
0
20
40
60
BOB1 BOB2 BOB3 BOB4
Gesamtgebiet: Konsistenz, undränierte Scherfestigkeit (Bsp. Geschiebemergel)
Seite 19Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Beschreibung der Homogenbereiche
Häu
figke
it in
%
Festigkeit nach DIN EN ISO 14688-2, Tab. 5
äußerstgering
sehrgering
gering mittel hoch sehrhoch
äußersthoch
Undränierte Scherfestigkeit cu in kPa Konsistenz
breiig weich steif halbfest fest
BOB1 BOB2 BOB3 BOB4
0 200 400 600 800 >9000
6080
100
4020
0
6080
100
4020
0
6080
100
4020
0
6080
100
4020
Gesamtgebiet: Konsistenz, undränierte Scherfestigkeit (Bsp. Schlick)
Bodenklasse nach DIN 18311
Auch Ergebnisse der manuellen Ansprache berücksichtigen !
Seite 20Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Beschreibung der Homogenbereiche
GeotechnischerBericht
Aufgabenstellung
Methodik
Beschreibungder Homogenbereiche
nach DIN 18311
Empfehlungen
Gesamtgebiet
Baggerabschnitt 1
Baggerabschnitt 2
Baggerabschnitt 3
Baggerabschnitt 4
…
Versuchsergebnisse
Darstellung Baugrund
Seite 21Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Beschreibung der Homogenbereicheje Baggerabschnitt
Baggerabschnitt BA01
Soll-Sohltiefen in mNHN (ohne Baggertoleranz):Ist-Soll-Sohle: -16,7 bis -16,0Ausbaumodul 2: -16,7Ausbau-Soll-Sohle: -17,3
Baugrundaufschlüsse:WBKF01, WBKF01A, WBKF02, 47/99, 94 –104, 94A
Anlagen:Lageplan: 1.01Bohrprofile: 2.02.01 – 2.02.03Körnungslinien: 3.01.01 – 3.01.03 Laborversuche, Klassifikation: 4.01.01
Gleiche Farben für gleiche Homogenbereichein Anlehnung an DIN 4023
Mas
sena
ntei
le a
der K
örne
r < d
in %
de
r Ges
amtm
enge
0
20
40
60
80
100
Korndurchmesser d in mm
SchluffTon Sand Kies Stei
ne
0,002 0,06 2 600,2 0,6 6 200,006 0,02
Sand und Kies Baggerabschnitt BA01Sand und Kies Gesamtstrecke• auftretende Böden
• potenziell zusätzlich auftretende Böden
Seite 22Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Darstellung des Baugrundesabhängig von der Heterogenität des Baugrundes und
der Komplexität der Aufgabenstellung
• Tabelle: Bodenansprache, Versuchsergebnisse, Klassifizierung- nach Homogenbereichen- nach Baggerabschnitten
• Zeichnerische Darstellung
Seite 23Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Lageplan der Bodenprobenmit Kornverteilung, Konsistenzund Bodenklassen(Bsp. Unterhaltung NOK)
NB1
fS,ms,u‘139M
Darstellung des Baugrundes
Seite 24Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Grobsandund Kies
Mittelsand
Klei
Geotechnischer Profilschnittder Homogenbereiche(Bsp. Warteplatz Brunsbüttel)
Darstellung des Baugrundes
Seite 25Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
M. Kneppenberg:Nassbaggerarbeiten Containerterminal AltenwerderVortrag BAW-Kolloquium, Hamburg 2008http://vzb.baw.de/digitale_bib/kolloquien.php
3D-Modell der Homogenbereiche (Bsp. Hamburger Hafen)
Darstellung des Baugrundes
Seite 26Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Übersicht Bodenklassen
GeotechnischerBericht
Aufgabenstellung
Methodik
Beschreibungder Homogenbereiche
nach DIN 18311
Empfehlungen
Versuchsergebnisse
Darstellung Baugrund
abhängig von der Heterogenität des Baugrundes und der Komplexität der Aufgabenstellung
• keine Baggerabschnitte- Textliche Benennung der Bodenklassen- Histogramm der Bodenklassen
NB1 NB2 NB3 NB4 NB5 BOB1 BOB2 BOB3 BOB40
20
40
60
80
Bodenklassen nach DIN 18311
Häu
figke
it in
%
100
NB1 NB2 NB3 NB4 NB5 BOB1 BOB2 BOB3 BOB40
20
40
60
80
Bodenklassen nach DIN 18311
Häu
figke
it in
%
100
Nördliche Fahrrinne
Südliche FahrrinneFahrrinnenmitte
Seite 27Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Übersicht Bodenklassen
Baggerabschnitt
Häu
figke
it in
%
0
20
40
60
80
100
BA1 BA2 BA3 BA4 BA5 BA6 BA7 BA8 BA9 BA10
NB1BOB1
NB3NB2
Bodenklassen
Seite 28Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Geotechnischer Bericht
Vertiefung(Bsp. Fahrrinnenanpassung Elbe)
Hinweis auf Zusatzklassen S1 – S3
Schematische Übersicht der Bodenklassen
Seite 29Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Geotechnische Berichtefür Nassbaggerarbeiten• Strukturierung und Visualisierung der Daten:
- ermöglicht besseres Verständnis der Baugrundsituation- Voraussetzung für die unabhängige Bearbeitung von Teilaufgaben
• Bauherr:- Baggerabschnitte / Ausbauschritte frühzeitig festlegen- Erfahrungen aus Unterhaltungsbaggerungen vollständig dokumentieren- realistischen Zeitrahmen für die Gutachtenbearbeitung festlegen
• Geotechnischer Sachverständiger:- mehr Aufwand- Bodenproben nach DIN EN ISO 14688 ansprechen und interpretieren
geplante Neufassung DIN 18311 statt Bodenklassen: detaillierte Beschreibung von Homogenbereichen
Seite 30Geotechnische Berichte für NassbaggerarbeitenGeotechnik · Referat K1 · Anne Heeling · 13. September 2012
Geotechnische Berichtefür Nassbaggerarbeiten• BAW-Kolloquium „Neue Normen und Regelwerke in der Geotechnik“,
8. November 2012, Hannover Congress Centrum:Dr.-Ing. Jan Kayser (BAW Karlsruhe): „VOB-Normen im Umbruch“
• PIANC (voraussichtlich 2013): „Classification of soils and rocks for the maritime dredging process”
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !