Defective vacuum well in a deep excavation, prevention of a serious incident / Havarie eines Vakuumbrunnens in einer tiefen Baugrube, Abwehr eines Großschadens

In the course of the new construction of the Wehrhahn Line in Düsseldorf, works included the top-down building of the station at Schadowstraße with back-anchored diaphragm walls embedded up to 12 m into the Tertiary fine sand. The formation of the excavation was planned to lie above this in the Quaternary sand gravel. During the construction period, it was noticed that the Tertiary groundwater aquitard in the east part of the excavation is up to 2.5 m higher than forecast. This made necessary the installation of partially inclined suction wells in the Tertiary, in the protection of which the Tertiary groundwater was to be replaced by a surface filter. Altogether 41 suction wells were sunk.
Shortly before reaching the excavation bottom level, an increased sand freight and an unplanned higher inside water level were recorded in places. Immediately introduced investigations showed that a defective foot cap had led to the intake of fine sand. In consequence, an erosion channel had formed at the underside of the lance, running through under the diaphragm wall. After a first stabilisation, a remedial concept was worked out collaboratively with all parties. Accordingly the filter section was closed by nitrogen freezing and the action point of the heave was moved downward. An adapted excavation concept was also decided from heave calculations. The extent of the frozen body was checked with an extensive monitoring programme. Through meticulous preparation and the frictionless collaboration of all parties, a major incident could be prevented.
Im Zuge des Neubaus der Wehrhahn-Linie in Düsseldorf wurde unter anderem der Bahnhof Schadowstraße in Deckelbauweise mit rückverankerten Schlitzwänden und bis zu 12 m Einbindung in den tertiären Feinsand erstellt. Die Baugrubensohle liegt planmäßig darüber im quartären Kiessand. Zur Ausführungszeit wurde festgestellt, dass der tertiäre Grundwasserstauer im Ostteil der Baugrube bis zu 2,5 m höher ansteht als angegeben. Hierdurch wurde die Herstellung von teils geneigten Saugbrunnen im Tertiär erforderlich, in deren Schutz der tertiäre Grundwasserstauer durch einen Flächenfilter ersetzt werden sollte. Es wurden insgesamt 41 Saugbrunnen hergestellt. Kurz vor Erreichen der Endaushubkote wurde eine erhöhte Sandfracht und punktuell ein unplanmäßig hoher Innenpegel festgestellt. Sofort eingeleitete Untersuchungen zeigten, dass eine defekte Fußkappe zum Entzug von tertiärem Feinsand geführt hatte. In der Folge hatte sich ein Erosionskanal an der Unterkante der Lanze gebildet, der unter dem Schlitzwandfuß hindurch verlief. Nach einer ersten Stabilisierung wurde gemeinsam mit allen Projektbeteiligten ein Sanierungskonzept erarbeitet. Demnach wurde die Filterstrecke durch eine Stickstoffvereisung verschlossen und damit der Angriffspunkt des Auftriebs nach unten verschoben. Weiterhin wurde anhand von Auftriebsberechnungen ein angepasstes Aushubkonzept festgelegt. Die Frostkörperausdehnung wurde durch ein umfangreiches Monitoringprogramm überwacht. Durch minutiöse Vorbereitung und reibungslose Zusammenarbeit aller Beteiligten konnte ein drohender Großschaden abgewehrt werden.