Messen heißt wissen, wie man Belästigungen begrenzt

Der Bau der neuen Schleuse Terneuzen war ein Mega-Job und verlief natürlich nicht geräuschlos. Um die Anwohner und die angrenzenden Grundstücke so wenig wie möglich zu belästigen, überwacht Fugro bereits seit 2018 Lärm, Vibrationen und Grundwasserspiegel. Aber die Rolle von Fugro bei dem Projekt ging noch viel weiter. In diesem Artikel beschreiben wir einige Highlights der Bodenuntersuchung, Beratung und Überwachung des Geodatenspezialisten.

"2017 wurde Fugro gebeten, bei der Durchführung aller Arten von Überwachungsarbeiten zu helfen", beginnt Frank van der Kroon, Senior Project Manager für Monitoring bei Fugro. "Das Anlegen einer großen Baugrube ist mit großen Unterschieden in den Wasserständen verbunden, wie es auch in Terneuzen bei beiden Schleusenköpfen der Fall war. Es ist wichtig, diese Unterschiede zu kontrollieren, was hier durch Pumpen (Entwässerung) geschehen ist. Andernfalls bricht die Wanne zusammen. Selbst Stahlspundwände können dem enormen Druck des Wassers nicht standhalten. Pumpt man hingegen zu viel Wasser ab, kann es zu Setzungen kommen, die zu Schieflage und Rissen in Häusern führen können. Es muss also gepumpt werden, aber nicht zu viel, damit der Wasserstand innerhalb der festgelegten Grenzen bleibt. Und das kann man nur überprüfen, indem man es misst. Mit anderen Worten: Überwachung. Deshalb haben wir zu Beginn des Projekts viele Dutzend Überwachungsbrunnen installiert."

Alle Geodaten in einem Portal

Fugro hat im September 2018 unter anderem mit der großflächigen Überwachung der Wasserstände begonnen. "Im Laufe des Projekts wurde unser Aufgabenbereich zunehmend auf Erschütterungs- und Lärmmessungen ausgeweitet, um Schäden an angrenzenden Grundstücken oder Nachbargrundstücken zu vermeiden und die Lärmbelastung zu minimieren", erläutert Frank. "In der Vorphase waren wir zum Beispiel an einem Versuch beteiligt, Rohrpfähle und Spundwände einzurammen, und wir haben Prismen entlang der Westschleuse und an stabilen angrenzenden Punkten aufgestellt und gemessen, um die Bewegung der Schleuse genau abzubilden. Wir haben auch die Wasserstände in den bestehenden Schleusen und in der Schelde gemessen und Porendruckmessungen im Untergrund vorgenommen. Die Messung des Porendrucks ist sehr wichtig, da ein zu hoher Porendruck zu einer Aufweichung des Bodens und damit zu Instabilität führen kann, was wiederum große Schäden zur Folge haben kann. Das Schöne an unserem Service ist außerdem, dass wir alle Überwachungsdaten in einem digitalen Portal präsentieren. Das ist wirklich einzigartig."

Management- und Überwachungsplan

Umfassende Management- und Überwachungspläne sind die Grundlage für eine solche groß angelegte Überwachungsaufgabe, sagt Dave Wessling, geotechnischer Ingenieurberater bei Fugro. "Sie bilden das Bindeglied zwischen Planung und Ausführung. 

Der Managementplan klärt alle Risiken für die Umwelt sowie die Begründung aus dem Entwurf, warum bestimmte Auswirkungen auftreten und wie dies überwacht und gesteuert wird. Der Überwachungsplan beschreibt für jedes Objekt, welche Messtechniken eingesetzt werden und wie bei Überschreitung eines Grenzwertes zu handeln und zu kommunizieren ist." 

Alarm-Telefon

Während der Ausführung der Baugruben für die Schleusenköpfe und die Schleusenkammer fanden regelmäßige Überwachungsbesprechungen mit der Auftragnehmerkombination Sassevaart - bestehend aus BAM Infra, Stadsbader Contractors, DEME Infra Marine Contractors B.V. und Dredging International N.V., Van Laere N.V. und Equans - und mit dem Auftraggeber, der Flämisch-Niederländischen Scheldekommission (VNSC), statt. Dabei wurden die allgemeinen Ergebnisse erörtert und etwaige Überschreitungen und ergriffene Maßnahmen überprüft. Während des Zeitraums, in dem die Grundwasserüberwachung stattfand, wurde außerdem ein so genanntes "Alarmtelefon" eingerichtet, das rund um die Uhr aktiv war. Dank dieses Systems wurden eventuelle Abweichungen des Grundwasserspiegels immer bemerkt und kontrolliert, auch in Zeiten, in denen auf der Baustelle nicht gearbeitet wurde. Im November 2022 wurden die Baugruben geflutet. Von diesem Zeitpunkt an wurden die regelmäßigen Überwachungssitzungen eingestellt und die Grundwasserüberwachung war nicht mehr erforderlich. Die Messungen von Erschütterungen und Lärm in Terneuzen werden bis zur Fertigstellung der neuen Schleuse fortgesetzt.

Abrechnungsfluss

Fugro war 2018 aufgrund seiner weitreichenden Expertise im Umgang mit Senkungsrisiken eng in den Vibrationstest am Sluishoofd Buiten Westzijde (SBW) eingebunden. "Die Deichkörper an der Neuen Schleuse sind Teil eines primären Hochwasserschutzsystems. Infolge von Erschütterungen, die durch den Einbau von Rohrpfählen und Spundwänden verursacht werden, kann es zu einem erhöhten Porendruck in einer feinkörnigen Sandschicht kommen. Dadurch verringert sich die effektive Kornspannung, wodurch die Stabilität eines Deichkörpers als Ganzes abnimmt. Dies kann zu Setzungsblitzen führen, die Instabilität verursachen und den Deich zum Versagen bringen können", erklärt Dave. "Während des Versuchs, bei dem zwei Rohrpfähle im Ramm- und Vibrationsverfahren und drei weitere Spundbohlen installiert wurden, wurden die Vibrationen und Porendrücke bis zu sechzig Meter vom Versuchsgelände entfernt gemessen. Anhand der Messdaten konnte das Prognosemodell (Erschütterungen/Wasserspannungen im Verhältnis zur Stabilität) überprüft und/oder angepasst werden. Weiter unten in Buitenhaven Westzijde spielten ähnliche Probleme eine Rolle. Auch dort waren wir für die 2020 durchzuführenden Erschütterungstests an der Planung des Tests, der Durchführung der Überwachung (Erschütterung, Porendruckmessungen und visuelle Überwachung mit Perkoenpfählen), der Verarbeitung/Interpretation der Messdaten und der Anpassung, wo nötig, beteiligt."

Kombinierte Busse

Der Test ergab, dass die gemessenen Porendrücke mit den Prognosen übereinstimmten, während Stabilitätsanalysen zeigten, dass Porendrücke und Vibrationen den Stabilitätsfaktor eines Deichkörpers um 20% verringern, erklärt Dave. "Um die Stabilität während der Bauarbeiten zu kontrollieren, wurde daher eine Entwässerung durchgeführt. Durch die Verringerung des Porendrucks durch Abpumpen werden die erhöhten Porendrücke aufgrund des Einbaus der Rohrpfähle/Dammwände kompensiert. Während der Bauarbeiten wurden umfangreiche Überwachungsmaßnahmen mit Porendruckmessern, Kombikegeln (Kegel, der sowohl Schwingungen als auch Porendruck bei hoher Frequenz misst, Anm. d. Red.) und Perkoenpfählen (Verformungsmessungen) auf der Dammkrone durchgeführt. Auch während des Einbaus wurde eine bemannte Überwachung durchgeführt, so dass ständig kontrolliert werden konnte, ob die geforderte Mindestabsenkung des Wasserspiegels erreicht wurde und ob der Anstieg des Porendrucks aufgrund von Erschütterungen unter den festgelegten Grenzwerten blieb."

Natürliche Verformung 

Unter anderem erstellte Fugro auch eine Setzungsrisikoanalyse für die angrenzende bestehende Westschleuse. Dave: "Dabei wurden die geotechnischen Risiken, die sich auf die westliche Schleuse auswirken könnten, wie eine Veränderung des Grundwasserspiegels und der Einfluss der Pollerkräfte, näher untersucht. Schließlich blieb die westliche Schleuse während des Baus der neuen Schleuse wie gewohnt in Betrieb. All diese Effekte wurden abgeklärt. Außerdem wurde eine große Anzahl von Messpunkten und Schwingungsmessern installiert. Letztere sind nützlich, sobald man anfängt zu graben. Auffallend war jedoch, dass bereits vor Baubeginn der neuen Schleuse erhebliche Verformungen der Westschleuse gemessen wurden. Im Sommer ist das Wasser in der Schleusenkammer wärmer, und das wirkt sich auf den Beton aus. Er dehnt sich aus. Die Schleuse ist also schon von Natur aus einer erheblichen Verformung ausgesetzt, die größer war als ursprünglich erwartet. Tatsächlich war der Grad der Verformung schon recht nahe an dem ursprünglich festgelegten Grenzwert. Wir konnten ihn also anpassen."

Frank zufolge berührt der Temperatureinfluss auf das Schloss ein fast grundlegendes Problem der Überwachung. "Kunden sind oft an dem Verhalten eines Objekts aufgrund von Arbeiten an anderer Stelle interessiert, aber ein Objekt kümmert sich nicht darum. Es reagiert sowohl auf die Temperatur als auch auf die Arbeit an anderer Stelle. Die Kunst besteht darin, festzustellen, was wofür verantwortlich ist. Eine lange Basislinienmessung ist dann entscheidend, um gute Schlussfolgerungen zu ziehen. Mit all unseren Disziplinen Bodenuntersuchung, Beratung und Überwachung konnten wir einen wesentlichen Beitrag zu einer erfolgreichen Umsetzung leisten. Genau diese Ganzheitlichkeit ist es, die uns am Markt auszeichnet."