www.steine-und-erden.net > 2002 > Ausgabe 1/02 > Betonpumpenlogistik am Ems-Sperrwerk

[Die Industrie der Steine + Erden]






Betonpumpenlogistik am Ems-Sperrwerk

Um den Sturmfluten-Schutz zu verbessern und zum Aufstauen der Ems für die Überführung tiefgehender Schiffe, wird im Auftrag des Landes Niedersachsen zwischen Papenburg und Emden unter strengen Auflagen das Ems-Sperrwerk gebaut. Dabei sichert betonlift Hamburg mit sachkundiger Beratung, erfahrenem Personal und zuverlässigem Gerät den termingerechten Fortschritt der Betonierarbeiten.
Das Ems-Sperrwerk bei Gandersum besteht im wesentlich aus den nördlichen und südlichen Anschlussdeichen mit den dazugehörigen Randpfeilern, sechs Strompfeilern und sieben Drempeln im Flußbett, vier Hub- und zwei Drehsegment-Toren sowie einem Betriebstunnel und den Betriebsgebäuden. Entsprechend umfangreich sind die Betonierarbeiten.
Die gesamte Betonpumpenlogistik wurde von der ARGE Ems-Sperrwerk (Philipp Holzmann AG, Johann Bunte GmbH & Co. KG, Gebr. Neumann GmbH & Co. KG, Anton Müsing GmbH & Co.) an die betonlift Hamburg vergeben.
Der Auftrag umfasst das Aufstellen und Betreiben eines 8 m3 fassenden Doppelwellen-Mischtrogs unterhalb einer mobilen Beton-Mischanlage, die Installation und Reinigung von zwei parallel verlegten Förderleitungen, den Betrieb von zwei superschall gedämmten Stationärpumpen sowie einer Großmast-Autobetonpumpe, die von einem Ponton aus eingesetzt wird. Der Einsatzleiter Hans Blumentritt und seine Maschinisten Josef Miklosch, Maik Zaremba und Axel Garreis gehören zum besonders erfahrenen Stammpersonal der betonlift Hamburg und werden stets auf Großbaustellen eingesetzt.


Das Ems-Sperrwerk und seine Abmessungen




29 Beton-Rezepturen vor Ort hergestellt

Die Beton-Herstellung erfolgt im Mischwerk der ARGE am nördlichen Ems-Ufer. Das Betonwerk verfügt über eine Kapazität von 90 m3/h und erstellt alle 29 Rezepturen, die für den Bau des Sperrwerks benötigt werden, - bis hin zur Festigkeitsklasse B 55. Unter der Mischanlage ist der Jumbo-Mischtrog aufgestellt, der die beiden stationären PM-Betonpumpen des Typs BSA 2109 D kontinuierlich und automatisch beschickt. Um den Geräuschpegel der Maschinen zu dämpfen, hat Putzmeister die Stationärpumpen in schallgeschützte Container eingebaut.
Dadurch sinken die Betriebsgeräusche von 86 dB(A) auf 78 dB(A). Dieser Wert entspricht nur noch einem Viertel des sonst gemessenen Pegels.
Die Container-Lösung bietet mehrere Vorteile:
  • Deutliches Absenken des Geräuschpegels
  • Witterungsunabhängiger Betrieb
  • Abschließbarer Raum für Werkzeuge, Meßinstrumenten, Zubehör etc.

Für den Bau des im Flußbett liegenden Drempels der Hauptschiffahrts-Öffnung sowie für die Gründung der Sperrwerkspfeiler wird ein spezieller Unterwasser-Beton gepumpt. Die Förderung erfolgt durch zwei bis zu 360 m lange Rohrleitungen, die jeweils mit dreizehn 900-Bögen parallel zu den Spundwänden der Sperrwerkspfeiler verlegt sind. Um den ca. 63 m weiten Abstand zwischen den einzelnen Baugruben zu überbrücken, haben die Mitarbeiter von Neuland die Förderleitungen auf Traversen und Gerüsten verankert.



Druckluft für Schlagschrauber

Beim Verlegen beziehungsweise Verschrauben der Putzmeister ZX-Förderleitungen bedienten sich die erfahrenen betonlift-Maschinisten eines Tricks. Um nicht zusätzlich zum Gewicht der 3 m langen Förderrohre (DN 125 mm) mehrere hundert Meter Schlauchleitung für die pneumatischen Schlagschrauber schleppen zu müssen, wurde die bereits verlegte Beton-Förderleitung einfach als Druckluft-Leitung benutzt.
Dazu verschloss man das hintere Rohrstück mit einem Reinigungsstutzen und beaufschlagte die Leitung mit Preßluft. Während der Verlegearbeiten war das andere Rohrende auf ähnliche Weise verschlossen; über den Hahn des vorderen Reinigungsstutzen wurde dann die Druckluft für die Schlagschrauber bereitgestellt.



Hochdruckfester ZX-Förderleitung

Die Betonleitungen bestehen aus dem Putzmeister Förderleitungssystem ZX-Zentrifix, das in dieser Ausführung mit einer Wandstärke von 7,1 mm für Betriebsdrücke bis 130 bar zugelassen ist. Das System ist absolut dicht und hochdruckfest. Es wird daher vor allem für die Betonhoch- und Weitförderung eingesetzt. Die ZX-Förderleitungsflansche bestehen aus je einem "Vater"- und "Mutter"-Teil. Der in eine Nut eingelegte O-Ring wirkt bei der Pumpförderung wie eine Hydraulikdichtung. Spezielle Kupplungen verbinden die einzelnen Rohrstücke. Dabei stehen drei Ausführungen zur Wahl:
  • Schraubkupplungen
  • Knebelkupplungen
  • Keilkupplungen


Schraub-Kupplung Knebel-Kupplung Keil-Kupplung
Schraub-Kupplung Knebel-Kupplung Keil-Kupplung


Die Rohrleitungen verfügen in Höhe der Baugruben jeweils über einen Abzweig, der mit einer Fallleitung verbunden ist. An den Enden dieser Rohrleitungen unmittelbar über der Wasseroberfläche- werden bei Bedarf die beiden Zuführleitungen zum Trichter einer Autobetonpumpe angekoppelt. Bei der Maschine handelt es sich um eine Putzmeister BRF 44.16 H, die der betonlift Hamburg als "Relais-Station" von einem großen Schwimmdeck aus einsetzt.
Die ständig variierenden Höhenunterschiede zwischen den starr verlegten Fallrohren und den Zuführleitungen auf dem Ponton (bedingt durch Wellenschlag, Ebbe und Flut) werden von flexiblen Förderschläuchen (DN 125) ausgeglichen. Für die Betonagen in den verschiedenen Baugruben wird der Ponton mit der Relaispumpe von einem Motorschiff immer wieder neu in Position gebracht.



Schüttrohr taucht unter Wasser in Beton ein

Der Einbau der insgesamt 12.000 m3 Unterwasser-Beton in die Baugruben der Drempel und Sperrwerkspfeiler als wasserdichte Sauberkeitsschicht erfolgt in mehreren, bis zu 3 m mächtigen Lagen. Die Pumpmengen der einzelnen Abschnitte beträgt zwischen 300 und 2.000 m3. Dabei fördert die "Relaispumpe" den Beton durch die Mastverrohrung und den Endschlauch über einen Trichter direkt in das Schüttrohrs. Der Trichter lässt sich vertikal mit Hilfe einer elektrischen Laufkatze verfahren, die sich auf den Spundwänden abstützt. Das Schüttrohr bleibt bei der Betonage ständig im Beton eingetaucht, so daß die Betonzufuhr ausschließlich von unten - also ohne Entmischung im Wasser - erfolgt. Dabei treibt der schwerere Beton den leichteren Flußschlamm vor sich her. Speziell ausgebildete Taucher kontrollieren ständig das Eintauchen des Schüttrohrs und saugen den Schlamm ab.



Beton mit Splitt und Flugasche

Um die Hydrationswärme zu verringern, wird dem Unterwasserbeton Flugasche beigemischt. Bei den Zuschlagstoffen handelt es sich ausschließlich um Split mit maximal 22 mm Korn. Das Ausbreitmaß beträgt durchschnittlich 58 cm. Bei maximal 360 m Förderweite werden am Druckstutzen der beiden bodenseitig beaufschlagten BSA-Pumpen Drücke bis 95 bar im Beton gemessen. Bei einigen Hauptpfeilern sind die Bauarbeiten schon weiter fortgeschritten. Die Gründungsarbeiten unter Wasser konnten hier inzwischen zwar abgeschlossen werden, dennoch sind die Baugruben zum Schutz vor Wind und Wasser immer noch von Spundwänden umgeben. Um den weiterhin in großen Mengen benötigten Beton (rund 50.000 m3) exakt einbauen zu können, erweist sich der sehr flexibel einsetzbare, 5-fach geteilte Verteilermast der Autobetonpumpe BSF 44.16 H als besonders baustellengerecht. Denn er passt sich - besser als jeder "Vierling" - aufgrund seiner Kinematik den teilweise nur schwer zugänglichen Schalungsabschnitten optimal an.

Am Ems-Sperrwerk erfolgt der Betoneinbau in die Strompfeiler und Drempel mit der Großmast-Betonpumpe M 44 von einem Ponton aus. Ein Schlepper zieht die Arbeitsplattform dabei von einem Betonierabschnitt zum nächsten.
Am Ems-Sperrwerk erfolgt der Betoneinbau in die
Strompfeiler und Drempel mit der Großmast-
Betonpumpe M 44 von einem Ponton aus. Ein Schlepper
zieht die Arbeitsplattform dabei von einem Betonierabschnitt
zum nächsten.




Gearbeitet wird bis Windstärke 9

Richtig unangenehm wird es für die Maschinisten um Hans Blumentritt in den eisigen Wintermonaten. Da fallen die Temperaturen im Januar auch schon mal auf Minus 50 C. Wenn dann noch ein steifer Nordwest tagelang in die Dollart Bucht bläst, zählen die Stunden, in denen sich die Männer draußen aufhalten, dreifach. Eingestellt werden die Arbeiten allerdings erst bei einem Wasserpegel von mehr als einem Meter über Normal-Hochwasser beziehungsweise ab Windstärke 9 - dann nämlich sind auch die Baustellenkräne außer Betrieb.



Druckluft - Reinigung der Förderleitung erfordert "Gefühl"

Nicht nur die Betonförderung, sondern auch das Reinigen der Pumpen und Förderleitungen nach jeder Betonage nehmen die Maschinisten von betonlift Hamburg sehr ernst.
Anstelle der sonst üblichen Baustellenkompressoren, die maximal 8 bis 10 bar Druckluft aufbauen, verwenden die betonlift-Mitarbeiter einen leistungsfähigen Schraubenkompressor mit 13 bar, um die 4,4 m3 Beton aus der Förderleitung zu drücken. Dabei beträgt das Gewicht des Betonstrangs in der Rohrleitung etwa 10,6 to. Vor dem eigentlichen Reinigen entspannen sie die Förderleitung durch kurzes Rückwärtspumpen (zwei bis drei Kolbenhübe). Dann erst öffnet Hans Blumentritt - er übernimmt als Maschinist der beiden BSA-Pumpen in der Regel auch einen Teil des Reinigungsjobs - den ersten 900-Bogen hinter dem Pumpenabgang, setzt als Dichtung hinter die Betonsäule eine Schwammkugel sowie einen Reinigungsmolch in die Förderleitung und verschließt den Rohrstrang mit einem Reinigungsstutzen. Über den Druckluftanschluss wird dann die Kompressorluft eingeblasen. Um zu verhindern, dass gegen Ende der Reinigungsarbeiten Schwammkugel und Molch unkontrolliert aus der Leitung austreten ("Flugversuche" haben Weiten von über 200 m ergeben), wird mit zunehmendem Vorpressen der Reinigungskugel die Druckluftmenge reduziert. Durch Abklopfen der Leitung mit dem Hammer läßt sich jederzeit die genaue Position der Betonsäule in der Leitung - und damit die Lage von Reinigungskugel und Molch - feststellen. Inzwischen haben die betonlift-Maschinisten beim Reinigungsvorgang so viel Fingerspitzengefühl entwickelt, dass Schwammkugel und Reinigungsmolch nur noch mit ganz geringer Fließgeschwindigkeit austreten. Mit diesen Arbeiten können - auch aus Sicherheitsgründen - nur geschulte und erfahren Maschinisten betraut werden.


Die beiden BSA-Betonpumpen mit aufgesetztem Jumbo-Mischtrog befinden sich direkt unter der Mischanlage
Die beiden BSA-Betonpumpen mit aufgesetztem
Jumbo-Mischtrog befinden sich direkt unter
der Mischanlage




Praxis-Tipp

Nach der Formel: I = d2 x Pi/4 x L x p
berechnet man leicht Betonmenge und Betongewicht in der Förderleitung.
I = Inhalt (m3)
d = Durchmesser (m)
Pi = 3,14
L = Länge der Förderleitung (m)
p = spezifisches Gewicht - hier 2,4 t - (abhängig vom Beton)
In unserem Beispiel also:
0,125 m2 x (3,14:4) x 360m = 4,416 m3 Beton
4,416 m3 x 2,4 t = 10,6 t Gewicht der Betonsäule



Sperrwerk schützt vor Sturmfluten und sichert Arbeitsplätze im Hinterland

Das 476 m breite Ems-Sperrwerk wird nicht nur den Sturmfluten-Schutz an der Unteren Ems erheblich verbessern, sondern auch der 40 km stromauf gelegenen Werften-Industrie mit mehreren Tausend Arbeitsplätzen zugute kommen. Denn bisher können auf der Ems zwischen Emden und Papenburg nur Schiffe bis 7,3 m Tiefgang verkehren. Da eine weitere Vertiefung der Fahrrinne auf diesem Flußabschnitt aus Gründen des Natur- und Umweltschutzes nicht erwünscht war, blieb als einzige Möglichkeit Schiffe mit bis zu 8,5 m Tiefgang zu überführen, die Ems mit Hilfe des Sperrwerks kurzfristig anzustauen. Sowohl die maximale Stauhöhe (NN + 2,7 m), als auch die Gesamt-Stauzeit (104 Stunden im Jahr) ist gesetzlich begrenzt. Das maximale Stauziel gilt übrigens nur im Winterhalbjahr, so dass während der Brutzeit das Vorland zum Schutz der Gelege nicht überstaut wird.
Betrieben und unterhalten wird das rund 200 Millionen Euro teure Ems-Sperrwerk nach seiner Fertigstellung im Herbst 2002 vom Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft und Küstenschutz.


Schnitt durch die Haupt-Schifffahrtsöffnung
Schnitt durch die Haupt-Schifffahrtsöffnung




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