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Sohlstabilisierung Bockum-Krefeld

Rhein-Kilometer (Rhein-km) 757,7 bis 763,6

Die Maßnahme "Sohlstabilisierung Bockum-Krefeld" ist Teil des Projektes W27 "Abladeverbesserung und Sohlstabilisierung zwischen Duisburg und Stürzelberg" aus dem Bundesverkehrswegeplan 2030. Das Projekt umfasst drei Maßnahmenbereiche:

  • Sohlsicherung rechtsrheinisch, Rhein-km 758,1 bis 760,2
  • Ausgleichsbaggerung linksrheinisch, Rhein-km 760,1 bis 761,3
  • Sohlaustausch, Rhein-km 761,7 bis 763,3

Übersichtsplan der Baumaßnahme Bockum-Krefeld, Rhein-km 757,7 bis 763,6. Lageplan für die "Ersatzmaßnahme Sohlstabilisierung Bockum-Krefeld". Übersichtsplan der Baumaßnahme Bockum-Krefeld, Rhein-km 757,7 bis 763,6. Quelle: WSA Rhein

Hintergrund

Sohluntersuchungen der Bundesanstalt für Gewässerkunde haben gezeigt, dass der Untergrund in der Projektstrecke aus zwei übereinanderliegenden Schichten besteht. Die obere Schicht besteht aus normalem Rheinkies, der am Niederrhein das Flussbett des Rheins bildet. Unter dieser Schicht liegt eine Schicht feinen Sandes aus dem geologischen Zeitalter des Tertiärs (vor ca. 25 Mio. Jahren) als der Niederrhein noch von einem Wattenmeer bedeckt war. Der tertiäre Feinsand weist eine geringe Lagestabilität auf, so dass diese Schicht großflächig weggespült wird, sobald sie frei an der Oberfläche der Rheinsohle liegt. Der obenliegende Rheinkies schützt den Feinsand noch vor der Erosion, aber die Mächtigkeit der Kiesschicht beträgt an einigen Stellen nur noch wenige Zentimeter, vor allem im Bereich zwischen Rhein-km 762,0 und 762,5.

Wird die Kiesdeckschicht durch die Erosion komplett abgetragen, kommt es zu einer schnell voranschreitenden großflächigen Erosion und Kolkbildung an der Sohle. Dadurch ist mit einem deutlichen und dauerhaften Absinken des Rheinwasserspiegels zu rechnen. Das hat negative Folgen für die Schifffahrt sowie für die angrenzende Rheinaue. Es müssten Abladebeschränkungen für die Schifffahrt ausgesprochen werden und der Grundwasserspiegel in der Aue würde sinken.

Um die Schiffbarkeit und den ordnungsgemäßen Zustand für den Wasserabfluss zu erhalten und Abladebeschränkungen zu verhindern, wird die Flusssohle im Projektgebiet stabilisiert.

Sohlprobe Rhein bei Bockum-Krefeld mit Kies und Sandschicht. Gerfrierkern-Entnahme bei Krefeld Sohlprobe Rhein bei Bockum-Krefeld mit Kies und Sandschicht.

Bauausführung

Zwischen Rhein-km 758,1 und 760,2 befindet sich rechtsrheinisch ein großer Kolk. In den tiefsten Bereichen dieses Kolks ist die tertiäre Feinsandschicht lokal bereits angeschnitten. Zur Sicherung der Sohle und der darunterliegenden tertiären Feinsande wird der Kolk mit Wasserbausteinen verfüllt. Darauf erfolgt eine Abstreuung mit Kies.

Durch den Kolkverbau wird eine Wiederherstellung des hydraulischen Gleichgewichtes notwendig. Aus diesem Grund ist eine Ausgleichsbaggerung, am linken Fahrrinnenrand vorgesehen. Diese Baggerung ist auch für die Verkehrsführung während der Durchführung des Sohlaustauschs notwendig.

Der Sohlaustausch wird im Bereich von Rhein-km 761,7 bis 763,3 ausgeführt. Hier ist die Kiesschicht über dem tertiären Feinsand besonders dünn. Daher wird die bestehende Rheinsohle im oberen Meter durch ein erosionsresistentes Wasserbausteingemisch ersetzt. Der Sohlaustausch beinhaltet eine Baggerung des anstehenden Sohlmaterials und eine anschließende Wiederauffüllung der Sohle mit einem speziellen Wasserbausteingemisch.

Die Qualitätsansprüche an die Einbaumaterialien sind hoch. Nur von deutschen Prüfinstituten freigegebene Wasserbausteine sind für den Einbau geeignet. Dies wird durch regelmäßige Kontrollprüfungen an den Liefermaterialien gewährleistet. Rund 200 Schiffsladungen sind nötig, um die gesamte Menge der Einbaumaterialien von den Steinlieferwerken zur Baustelle zu transportieren. Das gesamte Material wird innerhalb von ca. 24 Monaten eingebaut.

Fast leere Klappschute beim Materialeinbau. Klappschute beim Materialeinbau. Klappschute beim Materialeinbau. Quelle: WSA Rhein

Die Bauarbeiten beginnen mit der Kolkverfüllung. Die Wasserbausteine werden mit einem Bagger in kleinere Schiffe mit geteiltem Laderaum – den sogenannten Klappschuten – umgeschlagen und danach eingebaut. Die Klappschuten sind mit hochpräzisen Ortungsgeräten ausgestattet; mit Hilfe der Satellitennavigation kann die Lage und Höhe des Schiffes jederzeit exakt bestimmt werden. Mit den Wasserbausteinen fahren die Klappschuten an die zuvor festgelegten Einbaustellen, dort öffnen sie dann ihre Laderäume, um die Steine in die Sohle einzubauen. Die Navigationsgeräte sind erforderlich, weil eine direkte Sicht auf die Einbaustelle aufgrund der Wassertiefe nicht möglich ist.

Zur Vorbereitung und Kontrolle der Einbauarbeiten ist ein Messschiff mit einem Vermessungsteam auf der Baustelle dauerhaft anwesend. Die Flusssohle wird kontinuierlich per Echolot vermessen. Tiefe Stellen, an denen noch nicht genug Material eingebaut wurde, müssen nachverfüllt werden. Bereits zu hoch aufgeschüttete Stellen – so genannte Klapphügel – müssen mit speziellen Baggerschiffen ausgeglichen werden.

Grafisches schema einer Klappschute Schema Arbeitsweise Klappschute. Schema Arbeitsweise Klappschute. Quelle: WSA Rhein

Nach der Verfüllung des Kolkes bis zum Soll-Horizont kann weiter unterstrom mit dem Sohlaustausch begonnen werden. Aufgrund der nautischen Situation und der Größe des zu bearbeiteten Gebietes, wird der Sohlaustausch in drei Längsstreifen mit Breiten von 90 m, 60 m und 80 m nacheinander durchgeführt. Die Streifen werden jeweils in fünf Baufelder von je ca. 300m Länge eingeteilt.

Bevor mit den Nassbaggerarbeiten des Sohlaustausches begonnen werden kann, wird oberhalb des jeweiligen aktiven Streifens des Sohlaustausches ein Geschiebefang erstellt.
Der Geschiebefang ist eine Vertiefung in der Sohle, die den Eintrieb von Kiesmaterial in den Baubereich verhindert. So kann gewährleistet werden, dass das einzubauende Wasserbausteingemisch nicht durch eingetriebenen Rheinkies in seiner Kornzusammensetzung verändert wird. Das entnommene Geschiebe wird dem Rhein anschließend an geeigneter Stelle wieder zugegeben. Nach dem Abschluss der Bauarbeiten wird der Geschiebefang wieder verfüllt.

Gefüllte Eimer eines Eimerkettenbaggers. Wasser-Eimerkettenbagger Gefüllte Eimer eines Eimerkettenbaggers. Quelle: WSA Rhein

Zur Umsetzung des Sohlaustauschs wird zunächst die Rheinsohle mit einem Eimerkettenbagger baufeldweise aufgenommen.

Direkt danach erfolgt die Verklappung des Wasserbausteingemischs mit den zuvor beschriebenen Klappschuten. Auch hier kontrolliert das Messschiff den ordnungsgemäßen Bauablauf.

Nach der Fertigstellung des linken Sohlaustauschstreifens erfolgt die Ausgleichsbaggerung. Diese ist notwendig, um der Schifffahrt für den nachfolgenden mittleren und rechten Baustreifen der Sohlaustauschbaggerung einen sicheren Fahrspurwechsel zu ermöglichen. Während der Bearbeitung des mittleren Baustreifens wird die Schifffahrt rechts und links an der Baustelle vorbeigeführt.

Umwelt und Ökologie

Im Projektgebiet befinden sich mehrere Schutzgebiete mit unterschiedlichen umweltplanungsrechtlichen Restriktionen. Um zu jeder Zeit den Schutz dieser sensiblen Bereiche zu gewährleisten, wurde bereits während der Planung der Baumaßnahme großer Wert auf die Berücksichtigung der Umweltbelange gelegt.

So wurde in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Wasserbau eine optimierte Variante der Sohlsicherung (Rhein-km 758,1 bis 760,2) erarbeitet. Der Kolk wird so verfüllt, dass geringfügig tiefere Bereiche in der Sohle bestehen bleiben, um die natürliche Strukturvielfalt der Gewässersohle bestmöglich zu erhalten.

Um den ökologischen Zustand des Maßnahmenbereichs darzustellen und mögliche Störungen durch die Baumaßnahme aufzuzeigen, wurde während der Bauplanung ein ökologisches Gutachten erstellt. Darin wurden die Belange der WRRL, der FFH-Verträglichkeit, des Artenschutzes und der Eingriffsregelung sowie mögliche sonstige Auswirkungen auf die Schutzgebiete (FFH, NSG und LSG) untersucht.
Im Ergebnis wurden unter Berücksichtigung von Vermeidungsmaßnahmen keine negativen Auswirkungen der Baumaßnahme prognostiziert.

Die Tier- und Pflanzenwelt in den angrenzenden Schutzgebieten soll möglichst ungestört bleiben. Hierzu wurden in einigen Bereichen der Baustelle Bauzeitenbeschränkungen festgelegt, um die Laich- und Brutzeiten zu schützen.
Die Maßnahme wurde mit den Umweltbehörden des Landes und der Kommunen abgestimmt.

Bild einer Rheinaue bei Rhein-Kilometer 760. Rheinaue bei Hochwasser. Rheinaue bei Hochwasser. Quelle: WSA Rhein

Verkehrslenkung

Die Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs darf bei den Bauarbeiten nicht außer Acht gelassen werden. Um der Schifffahrt die sichere Passage der Baustelle zu ermöglichen, wird der Sohlaustausch in drei Längsstreifen umgesetzt. Dabei wird immer in einem Längsstreifen gearbeitet, der für den Schiffsverkehr gesperrt ist. Die Schifffahrt wird in den zwei verbleibenden Längsstreifen an der Baustelle vorbeigeführt. Während der Bearbeitung des mittleren Baustreifens, fährt die Schifffahrt somit rechts und links an der Baustelle vorbei.

Die Verkehrslenkung und -sicherung leistet der Außenbezirk Duisburg des WSA Rhein. Beschilderungen und der Nautische Informationsfunk (NIF) informieren die Schiffsführer regelmäßig und zuverlässig über aktuelle Einschränkungen durch die Bauarbeiten.

Personaleinsatz und Sicherheit

Die Maßnahme wird vom WSA Rhein mit einem interdisziplinären Team aus Mitarbeitern der Bereiche Bautechnik, Vermessung und Ökologie umgesetzt. Während der gesamten Bauzeit überwacht das Projektteam die Ausführung der Arbeiten. Sicherheit wird auf allen Baustellen der WSV großgeschrieben. Ein Fachbüro ist damit beauftragt, die Sicherheits- und Gesundheitsschutzkoordination auf der Baustelle regelmäßig zu überwachen.

Der Erfolg der Sohlstabilisierung wird beobachtet und beurteilt. Regelmäßig wird die gesamte Strecke vermessen, die Entwicklung der Wasserspiegel überprüft und die Veränderungen dokumentiert. Die Ergebnisse aus den Erfolgskontrollen fließen in weitere Bauplanungen ein. Dies sichert die Zukunft des Rheins als Schifffahrtsstraße – auch über Staatsgrenzen hinaus.

Weitere Informationen:

[Link zur Broschüre]