Berücksichtigung von Grundwasserströmungskräften beim Nachweis von Uferspundwänden

Ein großer Teil der Kanalstrecken der Bundeswasserstraßen ist durch Uferspundwände gesichert. Für deren Bemessung stellen neben den Erddrücken die auf die Wand wirkenden Wasserdrücke die entscheidenden Einwirkungen dar. Hinweise für den Ansatz von Wasserdrücken bei Uferspundwänden gibt die Empfehlung E 106 der EAU. Dabei wird von einem ausgeglichenen Kanal- und Grundwasserstand ausgegangen, bei dem keine relevante Strömung zwischen Kanal und Grundwasser erfolgt. Die häufig praktizierte direkte Übertragung dieser Wasserdruckansätze der EAU auf Damm- und Einschnittstrecken kann jedoch zu einer deutlichen Über- bzw. Unterdimensionierung der Uferspundwände führen. Daher wurden im BAWBrief 03/2015 ergänzende Empfehlungen zum Ansatz von Wasserdrücken für die statische Bemessung von Uferspundwänden an Kanälen gegeben. Für Einschnittstrecken wurde dabei ein Wasserdruckansatz zur vereinfachten Berücksichtigung der aus der Zuströmung zum Kanal auf die Spundwand einwirkenden Strömungskräfte angegeben, der die statische Bemessung der Uferspundwand mit üblichen Bemessungsprogrammen ermöglicht. In diesem Beitrag werden die Berechnungsergebnisse für Wasserdruckansätze, die auf vereinfachten Annahmen sowie auf einer numerischen Strömungsberechnung basieren, verglichen. Ziel der Untersuchungen ist die Beurteilung, ob der im BAWBrief empfohlene Wasserdruckansatz einerseits eine auf der sicheren Seite liegende und andererseits eine wirtschaftliche Bemessung der Uferspundwand ermöglicht.

Consideration of groundwater flow forces for the verification of sheet pile walls at canal banks
A major part of canals within the network of federal waterways in Germany is protected with sheet pile walls. Earth and water pressure have a crucial influence on their design. Instructions for water pressures at sheet pile walls at waterways can be found in E 106 in the Recommendations of the Committee for Waterfront Structures, Harbours and Waterways (EAU). Thereby a balanced canal and groundwater level without any relevant flow between canal and groundwater is presumed. However, the often practised direct transfer of these water pressure approaches on waterway cut and fill sections can lead to significant over or under sizing of the sheet pile walls. Hence, additional recommendations on water pressures for the design of sheet pile walls along waterways are provided in the BAWBrief 03/2015. For the purpose of simplifying the consideration of the seepage forces resulting from the groundwater flow on the sheet pile wall at waterway cut sections, the recommendations feature a water pressure approach that enables the design of the sheet pile wall with common design programmes. This paper contains a comparison of dimensioning results for water pressures on a sheet pile wall at a waterway cut section that are based on simplified assumptions as well as on a numerical flow calculation. The goal of this study is the assessment of water pressures recommended in the BAWBrief considering the facilitation of a conservative and economical dimensioning of the sheet pile wall.