Analyse der hydrogeologischen Verhältnisse und Optimierung der ...

Bauhaus-Universität Weimar – Professur Geotechnik 

Diplomarbeit 

Analyse der hydrogeologischen Verhältnisse und 

Optimierung der Sanierung eines Kanaldammes 

Bearbeiter 

Steffen Wachtel 

Bauhaus-Universität Weimar · Fakultät Bauingenieurwesen · Professur Grundbau 

Prof. Dr.-Ing. Karl Josef Witt, Dipl.-Ing. Robert-Balthasar Wudtke

Bauhaus-Universität Weimar – Professur Geotechnik

Aufgabenstellung: 

Bei einem konkreten Kanaldamm im innerstädtischen Bereich ist infolge interner Erosion und 

zunehmender Unterströmung der Grundwasserspiegel im bebauten Hinterland derartig angestiegen, 

dass sich zum einen Standsicherheitsdefizite des Dammes, zum anderen Schäden 

an den Bauwerken ergeben haben. In der Diplomarbeit sollen die hydraulischen Aspekte, 

die Durchströmung, die Unterströmung und die landseitige Grundwassersituation deterministisch 

analysiert und numerisch modelliert werden. Auf der Grundlage eines validierten 

ebenen Grundwassermodells soll die Wirkungsweise von Sanierungsmaßnahmen untersucht 

werden. Eine Zielvariante soll statisch-konstruktiv unter Beachtung aller Randbedingungen in 

exemplarischen Querschnitten des Sanierungsabschnittes ausgewertet werden. 

Im Einzelnen sind folgende Teilaufgaben zu bearbeiten: 

• Ausarbeitung eines geologischen Modells des Dammes und des Dammuntergrundes 

(Homogenbereich) anhand verfügbarer Aufschlüsse für repräsentative Schnitte 

• Ermittlung der Sickerlinie und der Drucklinie im Damm sowie des Grundwasserhorizontes 

im näheren Hinterland durch ein umfangreiches, ebenes Grundwasser- 

Strömungsmodell. 

• Ermittlung der Unterströmungswassermenge und Bilanzierung der Grundwasserverhältnisse 

im Hinterland. 

• Diskussion von Sanierungsvarianten zur Untergrundabdichtung zur Erhöhung der 

Standsicherheit des Dammes und zur Sanierung des landseitigen Grundwasserpotentials. 

• Ausarbeitung einer Zielvariante für ausgewählte repräsentative Schnitte, Optimierung 

der Einbindetiefe von Untergrundabdichtungen unter Beachtung der Anforderungen 

an die landseitige Grundwassersituation. 


• Variantenbetrachtung und Bemessung von Maßnahmen für eine nachhaltige landsei- 

tige Grundwasserentspannung einschließlich der erforderlichen statischen und hydraulischen 

Maßnahmen. 

• Statische Dimensionierung einer einfach verankerten Uferspundwand für den späteren 

Ausbau der Wasserstraße als Rechteckprofil. 

Die Arbeit ist in enger Abstimmung mit den Betreuern durchzuführen. Nach einer Bearbeitungszeit 

von ca. 3 Wochen ist ein Arbeitsplan vorzulegen, der fortzuschreiben ist. Es sind 6 

Pflichtkonsultationen mit Bericht über die Ergebnisse und den Arbeitsfortschritt vorgesehen. 

An der Professur Grundbau sind 2 Exemplare (auf Papier und digital auf CD-Rom) der Arbeit 

sowie eine internetfähige digitale Kurzfassung im html- oder pdf-Format abzugeben. 

Prof. Dr.-Ing. K.J. Witt 

Erstprüfer 


Selbstständigkeitserklärung 

Ich versichere, dass ich diese Studienarbeit ohne fremde Hilfe selbstständig verfasst und nur 

die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. 

.................................................................................... 

Datum Unterschrift 


Inhaltsverzeichnis I 

Inhaltsverzeichnis 

Abbildungsverzeichnis .........................................................................................................III 

Tabellenverzeichnis .............................................................................................................. V 

Anlagenverzeichnis.............................................................................................................. VI 

Abkürzungsverzeichnis ...................................................................................................... VII 

Symbolverzeichnis............................................................................................................... IX 

1 Einleitung.........................................................................................................................1 

2 Binnenverkehrswasserstraße und der Charakter eines Kanalseitendammes ..........3 

2.1 Der Kanal – Allgemeines .........................................................................................4 

2.1.1 Unterscheidung der Kanäle .........................................................................4 

2.1.2 Beschreibung & Bewertung möglicher Kanalquerschnitte...........................5 

2.1.3 Die Erweiterung einer Binnenschifffahrtsstraße – Ausbaugrundsätze ........6 

2.2 Der Damm – Allgemeines........................................................................................6 

2.2.1 Dämme in Abhängigkeit ihrer Funktion .......................................................7 

2.2.2 Aufgaben eines Kanaldammes....................................................................8 

2.2.3 Überblick über den Aufbau ..........................................................................8 

Dichtung...............................................................................................10 

Deckschicht..........................................................................................10 

Dränung ...............................................................................................11 

2.2.4 Dammquerschnitt in Abhängigkeit des Kanalprofils ..................................12 

2.3 Hydraulische und mechanische Beanspruchungen an einem Kanal.....................13 

2.3.1 Hydraulisch bedingte Ursachen von Schädigungen..................................14 

2.3.2 Mechanisch bedingte Ursachen von Schädigungen .................................16 

2.3.3 Der Bewuchs auf Dammanlagen an Binnenverkehrswasserstraßen ........18 

2.3.4 Schadensvorgänge und deren Auswirkungen auf die Standsicherheit der 

Kanalbegrenzung......................................................................................20 

Suffosion & Erosion .............................................................................22 

Kolmation .............................................................................................23 

Hydraulischer Grundbruch ...................................................................24 

Setzungen............................................................................................25 

Geländebruch ......................................................................................26 

2.4 Möglichkeiten der Sicherung & Sanierung eines schadhaften Dammes ...............27 

3 Notwendige Nachweisführungen an einem Damm....................................................35 

3.1 Sicherheitskonzepte in Abhängigkeit der Lastfälle und des Grenzzustandes .......35 

3.2 Hydraulischer Grundbruch.....................................................................................36 

3.3 Materialtransport....................................................................................................37 


Inhaltsverzeichnis II 

3.3.1 Erosionsgrundbruch (Piping) .....................................................................38 

3.3.2 Suffosion und Kontakterosion....................................................................39 

3.4 Grundlagen zur Bemessung einer Spundwand.....................................................41 

3.4.1 Einwirkungen und Widerstände.................................................................42 

3.4.2 Festlegung der Umlagerungsfigur .............................................................44 

3.4.3 Ermittlung der erforderlichen Einbindetiefe einer Spundwand...................45 

4 Untersuchung eines Dammabschnittes im innerstädtischen Bereich der Stadt 

Lingen ............................................................................................................................46 

4.1 Die Stadt Lingen ....................................................................................................46 

4.2 Die Binnenverkehrswasserstraße Dortmund-Ems-Kanal (DEK) ...........................47 

4.3 Regionale Geologie und Hydrologie......................................................................49 

4.3.1 Abriss des geologischen Aufbaus des Emslandes....................................49 

4.3.2 Hydrologische & hydrogeologische Verhältnisse ......................................54 

4.4 Beschreibung des zu untersuchenden Kanaldammes ..........................................57 

4.4.1 Die Lage & Geometrie ...............................................................................57 

4.4.2 Ergebnisse im Zuge der Erkundung für das Profil DEK km-145.990.........58 

4.4.3 Die Situation des Dammes vor der Sicherung...........................................60 

4.4.4 Beschreibung der Maßnahmen zur Sicherung des Dammes ....................62 

4.4.5 Grundwasserverhältnisse in Abhängigkeit der Dammsituation .................64 

4.5 Das FEM-Modell zur hydrogeologischen Untersuchung .......................................65 

4.5.1 Aufstellen des FEM Modells (SS-Flow2D).................................................65 

4.5.2 Modelleichung (Auflastfilter) ......................................................................67 

4.5.3 FEM-Modell mit integriertem Entspannungsbrunnen ................................69 

4.5.4 Hydraulische Bewertung beider Maßnahmen............................................71 

Hydraulische Ergebnisse der Sicherungsmaßnahme ..........................71 

Hydraulische Ergebnisse der bisherigen Sanierung ............................72 

5 Sanierungsvorschläge..................................................................................................73 

5.1 Beschreibung und Bewertung möglicher Sanierungsmaßnahmen........................73 

5.2 Auswertung mit Wahl der Vorzugsvariante............................................................75 

5.2.1 Optimierung der Vorzugsvariante mit Hilfe der Numerik ...........................76 

5.2.2 Betrachtung der Spundwandlösung bei Ausfall der Brunnenanlage .........79 

5.2.3 Bewertung der Maßnahme einer Spundwand ...........................................80 

5.3 Bemessung einer einfach verankerten Spundwand ..............................................81 

6 Zusammenfassung .......................................................................................................83 

Quellenverzeichnis...............................................................................................................85 

Erläuterungen allgemeiner Fachbegriffe (Glossar)...........................................................90 

CD-Inhalt ...............................................................................................................................92 


Abbildungsverzeichnis III 

Abbildungsverzeichnis 

Abbildung 2.1: Gesamtes Wasserstraßennetz in Deutschland ................................................3 

Abbildung 2.2: Unterschiedliche Bauweisen von T-Profilen.....................................................5 

Abbildung 2.3: Zusammenfassung der allgemeinen Funktionen eines Kanalseitendammes ..8 

Abbildung 2.4: Schnitt durch einen Damm mit Regelabmessungen ........................................9 

Abbildung 2.5: Aufbau eines Drei-Zonen-Damm......................................................................9 

Abbildung 2.6: Gegenüberstellung der beiden Dichtungsarten..............................................10 

Abbildung 2.7: Beispiele einer Uferbefestigung .....................................................................11 

Abbildung 2.8: Veränderung des Sickerlinienverlaufes in Abhängigkeit des Dräns...............12 

Abbildung 2.9: Dammarten für den jeweiligen Kanalquerschnitt mit Angabe der geforderten 

Abmessungen...................................................................................................13 

Abbildung 2.10: Verlauf einer sich gebildeten Sickerlinie im Dammkörper mit Strömungskraft 

..........................................................................................................................14 

Abbildung 2.11: Grundwasserströmungen in Abhängigkeit des Kanalaufbaus und der Lage 

des WSP...........................................................................................................15 

Abbildung 2.12: Zoneneinteilung für Bewuchsarten an einem Damm ...................................19 

Abbildung 2.13: Erdstoffverformung nichtbindiger Materialien...............................................20 

Abbildung 2.14: Schadensbilder an Dämmen (T-Profil) .........................................................21 

Abbildung 2.15: Prinzip des Suffosionsvorganges .................................................................22 

Abbildung 2.16: Arten der Erosionen .....................................................................................23 

Abbildung 2.17: Schematische Darstellung der Kolmation ....................................................24 

Abbildung 2.18: Hydraulischer Grundbruch ...........................................................................25 

Abbildung 2.19: Böschungsbruch mit Zugrissen ....................................................................26 

Abbildung 3-1: Diagramm zur Ermittlung des zulässigen Abstandsfaktors A50......................40 

Abbildung 4.1: Lage der Stadt Lingen innerhalb des Bundeslandes Niedersachsen.............46 

Abbildung 4.2: Unterschiedliche Querschnittsformen des DEK im Laufe der Zeit .................48 

Abbildung 4.3: Stadt Lingen mit Lage des Untersuchungsbereiches.....................................48 

Abbildung 4.4: Das Emsland mit möglicher Ausdehnung des Eem-Interglazials...................51 

Abbildung 4.5: Schichtenverlauf eines bei Lingen abgeteufte Bohrung .................................52 

Abbildung 4.6: Geologischer Querschnitt durch das Emstal Nahe Lingen.............................53 

Abbildung 4.7: Aufteilung der hydrogeologischen Flächenausbreitung durch Zonen und Dar- 

stellung der linksseitigen Wasserscheide der Ems........................................55 

Abbildung 4.8: Höhe des Niederschlages im Verlauf eines Jahres in Lingen aus Datensamm- 

lung des DWD ................................................................................................56 

Abbildung 4.9: Aufgetretene Dammschädigungen.................................................................61 

Abbildung 4.10: Lage und Aufbau des Auflastfilters (Sofortmaßnahme) ...............................62 


Abbildungsverzeichnis IV 

Abbildung 4.11: Lage und Querschnitt eines Entspannungsbrunnens (Sanierungsmaßnah- 

me) ..............................................................................................................63 

Abbildung 4.12: Diagramm der Prüfung einer Diskretisierung des FEM-Netzes ...................67 

Abbildung 4.13: Modell zur Eichung auf Grundlage der Situation mit Auflastfilter .................67 

Abbildung 4.14: Potentialverlauf zwischen den Messpunkten BS3 und BS21 im geeichten 

Modell..........................................................................................................69 

Abbildung 4.15: FEM-Modell mit Entspannungsbrunnen im Bereich des Auflastfilters..........69 

Abbildung 4.16: Darstellung der anfallenden Sickerwassermenge und des Wasseraustrittes 

an der Oberfläche des angrenzenden Grundstückes im Zuge des Baus 

eines Auflastfilters........................................................................................71 

Abbildung 4.17: Anfallende Sickerwasser- und Entspannungswassermenge innerhalb der 

Drainage bei installiertem Brunnen.............................................................72 

Abbildung 5.1: Darstellung des Modells zur Untersuchung der hydraulischen Verhältnisse in 

Abhängigkeit einer Spundwand......................................................................77 

Abbildung 5.2: Potentialverlauf in Abhängigkeit der gesamten Spundwandlänge .................78 

Abbildung 5.3: Potentialverlauf im Fall eines ausgefallenen Brunnens mit funktionstüchtiger 

Spundwand....................................................................................................79 

Abbildung 5.4: Vergleich der einzelnen Maßnahmen hinsichtlich ihrer Effektivität ................81 


Tabellenverzeichnis V 

Tabellenverzeichnis 

Tabelle 2.1: Übersicht über die hydraulischen und mechanischen Beanspruchungen an 

einem Kanalquerschnitt verändert....................................................................13 

Tabelle 2.2: Einteilung der Bewuchsabschnitte für einen überbreiten Dammquerschnitt ......19 

Tabelle 2.3: Sicherungsmaßnahmen an einem Damm ..........................................................27 

Tabelle 2.4: Übersicht über gängige Sanierungs- oder Sicherungsmaßnahmen mit deren 

Vor- und Nachteilen an einem Damm ..............................................................32 

Tabelle 2.5: Kostenvergleich der Sanierungs- und Sicherungsverfahren an einem Damm...33 

Tabelle 3.1: Lastfallannahmen an einem Dammbauwerk ......................................................35 

Tabelle 3.2: Nach Chugaev statistisch ermittelte zulässige hydraulische Gradienten für ein- 

zelne Bodenarten ..............................................................................................39 

Tabelle 3.3: Übersicht über die erforderlichen Baugrundinformationen zur Berechnung einer 

Spundwand ........................................................................................................42 

Tabelle 4.1: Geographische Lage der Stadt Lingen nach Gauß-Krüger-Koordinaten ...........47 

Tabelle 4.2: Geographische Eingrenzung des Dammes mit Angabe der Gauß-Krüger-Koor- 

dinaten ...............................................................................................................57 

Tabelle 4.3: Höhenangabe des Dammverlaufes anhand der Querprofile ..............................58 

Tabelle 4.4: Zusammenstellung der nach DIN 18196 und DIN 1055-2 abgeleiteten Boden- 

kennwerte und Klassifizierungen.......................................................................60 

Tabelle 4.5: Durchlässigkeitswerte für erste Modellbetrachtung anhand von [37] und Erfahr- 

ungswerten ........................................................................................................66 

Tabelle 4.6: Veränderte Bodendurchlässigkeiten im Zusammenhang der Eichung...............68 

Tabelle 4.7: Gegenüberstellung der Potentiale aus FEM und Stichtagsmessung (Auflastfilter) 

..........................................................................................................................68 

Tabelle 4.8: Zusätzliche Bodenparameter für das Modell mit Entspannungsbrunnen ...........70 

Tabelle 4.9: Gegenüberstellung der Potentialmessung aus FEM und Stichtagsmessung (Ent- 

spannungsbrunnen) ...........................................................................................70 

Tabelle 5.1: Sanierungsvarianten und deren Schutz vor mechanischer und hydraulischer 

Belastung ..........................................................................................................73 


Anlagenverzeichnis VI 

Anlagenverzeichnis 

1 Lagepläne 

1.1 Ausschnitt aus der Topografischen Karte 

1.2 Lageplan des Unersuchungsdammes im „Bögengebiet“ 

1.3 Lageplan mit Grundwassergleichen 

1.4 Lageplan mit Geo- & Hydrogeologischer Schnittführung 

2 Baugrund 

2.1.1 Geologische Karte – Emsland 

2.1.2 Ausschnitt aus der Geologischen Karte – Lingen 

2.1.3 Legende der Geologischen Karte – Lingen 

2.2.1 Hydrogeologischer Schnitt (Modell) 

2.2.2 Hydrogeologischer Schnitt (Lingen) 

2.2.3 Hydrogeologischer Schnitt LBEG 

2.2.4 Querschnitt DEK-km 145.990 

3 Laborauswertung 

4 Schichtenverzeichnisse und Bohrprofile 

5 FEM-Berechnung (SS-Flow2D) 

6 Spundwandberechnung (GGU-Retain) 

7 Sonstiges 


Abkürzungsverzeichnis VII 

Abkürzungsverzeichnis 

BHW Bemessungshochwasserstand 

BMI Bohr-Misch-Verfahren 

BMVBW Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen 

BWo Oberer Betriebswasserstand 

BWu Unterer Betriebswasserstand 

CEMT Konferenz der Verkehrsminister (Conférence Européenne des Ministres 

des Transports) 

DEK Dortmund-Ems-Kanal 

DIN Deutsches Institut für Normung 

DMM „deep mixed method“ 

DVWK Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall 

DWD Deutscher Wetterdienst 

EAB Empfehlungen des Arbeitskreises „Baugruben“ 

EAU Empfehlungen des Arbeitsausschusses „Ufereinfassungen“ Häfen 

und Wasserstraßen 

EK Einwirkungskombination 

EU Europäische Union 

FEM Finite Elemente Methode 

FMI Fräs-Misch-Injektion (Verfahren) 

GMS Großmotorschiff 

GOK Geländeoberkante 

GZ Grenzzustand 

GW Grundwasser 

HW Hochwasser 

KRT Kombiniertes Rechteck-Trapez-Profil 

k.A. keine Angaben 

LF Lastfall 

MAK Merkblatt für Anwendung von Kornfiltern an Wasserstraßen 

MAR Merkblatt für die Anwendung von Regelbauweisen für Böschungsund 

Sohlensicherungen an Wasserstraßen 

MIP „mixed in place“ - Verfahren 


Abkürzungsverzeichnis VIII 

MLK Mittellandkanal 

MSD Merkblatt für Standsicherheit von Dämmen an Bundeswasserstraßen 

N Norden 

NW Normalwasserstand 

OK Oberkante 

R-Profil Rechteck-Profil 

RT-Profil Rechteck-Trapez-Profil 

S Süden 

SE Süd-Osten 

SK Sicherheitsklasse 

SV Schubverband 

T-Profil Trapez-Profil 

VV Verwaltungsvorschrift 

WSA Wasser- und Schifffahrtsamt (Unterbehörde) 

WSD Wasser- und Schifffahrtsdirektion (Mittelbehörde) 

WSP Wasserspiegel 

WSV Wasser- und Schifffahrtsverwaltung 


Symbolverzeichnis IX 

Symbolverzeichnis 

Formelzeichen Bezeichnung Dimension 

A50 Abstandsfaktor - 

a Ankerkopfabstand m 

b Breite der Spundwandbohle m 

c Kohäsion kN/m² 

c’ effektive Kohäsion kN/m² 

d Tag - 

dT Trenndurchmesser mm 

d10 Korndurchmesser bei 10% Siebdurchgang mm 



e Schlitzwanddicke m 

E Steifezahl MN/m² 

E Einwirkung kN 

Eagh/pgh aktive und passive horizontale Erddruckkraft kN 

Eav/pv Aktive und passive vertikale Erddruckkraft kN 

fs Strömungsdruck kN/m³ 

G Gewichtsanteil % 

HE Abstand vom Spundwandkopf zu Kanalsohle m 

Hw Hydraulischer Höhenunterschied m 

h Höhe m 

i Gradient - 

k Durchlässigkeitsbeiwert m/s 

kagh 

kpgh 

Erddruckbeiwert für den aktiven horizontalen 

Erddruck 

Erddruckbeiwert für den passiven horizontalen 

Erddruck 

L Länge des Sickerweges m 

n Porenraum / Porenanteil - 

nQ Querschnittsverhältnis - 


- 

-

Symbolverzeichnis X 

N10 Schlagzahl - 

R Widerstand kN 

rw Reichweite eines Brunnens m 

S Strömungskraft kN 

s Stegdicke der Spundbohle m 

T Einbindetiefe m 

U Ungleichförmigkeitszahl - 

z Tiefe m 

w Auftriebskraft N, kN 

α Verkippungswinkel der Stützwand ° 

β Böschungswinkel ° 

δ Wandreibungswinkel ° 

γ Wichte des feuchten Bodens kN/m³ 

γ' Wichte des Bodens unter Auftrieb kN/m³ 

γw Wichte von Wasser kN/m³ 

η Sicherheitsfaktor - 

ρ Sickerwiderstand m/s 

σz Spannung in z-Richtung kN/m² 

ϕ Reibungswinkel ° 

Indizes Bedeutung 

B Originale Körnungslinie für gewählten Korndurchmesser 

BT Schnittpunkt der Körnungslinie 

crit kritisch 

d design 

G Gewichtskraft 

k charakteristisch 

w Wasser 


1 Einleitung 1 

1 Einleitung 

Seit mittlerweile über 100 Jahren erfolgt der Transit über die Wasserwege, die zum einem 

die Möglichkeit des Transportes großer Massengüter zwischen den Industrieregionen eröffnete 

und zum anderem dieses auch ökonomisch gestaltete. Auch heute erfährt es noch einer 

großen Bedeutung und wird zunehmend ausgebaut. Für die Schaffung eines flächendeckenden 

Binnenschifffahrtsnetzes wurden künstliche Kanäle angelegt, die durch Dämme seitlich 

abgegrenzt sind. So wurden Ende des 19. Jahrhunderts bis in die 50er Jahre des letzten 

Jahrhunderts die meisten Wasserstraßen hergestellt. In den Anfängen war das technische 

Verständnis auf dem Gebiet des Erd- und Grundbaus noch nicht so ausgeprägt, wie es heute 

bereits der Fall ist. Vor allem die standsicherheitsrelevanten Mechanismen waren in Bezug 

auf ihre Natur nur teilweise bekannt bzw. erforscht. Erst mit TERZAGHI – der als Begründer 

der Bodenmechanik gilt, wurden viele Prozesse im Boden, die zur Schädigungen führten, 

erklärbar und vermeidbar. 

Deswegen bedürfen besonders die älteren Dammanlagen einer genauen Beobachtung und 

Untersuchung hinsichtlich derer Standsicherheit. Im Zuge dieser Arbeit wird ein Dammabschnitt 

des Dortmund-Ems-Kanals in der Stadt Lingen betrachtet. Im Bereich einer Hafeneinfahrt 

wurde an den Damm angrenzenden Grundstücken eine erhebliche Vernässung festgestellt. 

Daraufhin wurde ein Bodengutachten in Auftrag gegeben, bei dem eine Standsicherheitsproblematik 

des Dammes festgestellt werden konnte. Diese zeigten sich durch das Auftreten 

vom ausgespülten Dammmaterial im Entwässerungsgraben. Daraufhin erfolgten zwei 

voneinander getrennte Sicherungsmaßnahmen. Dabei handelt es sich um das Aufbringen 

eines Auflastfilters und die Einrichtung einer Entspannungsbrunnenanlage. Mit diesen zwei 

Maßnahmen konnte eine vorübergehende Sicherung und Verhinderung weiterer Vernässung 

erreicht werden. Trotzdem besteht noch die Notwendigkeit einer Dammnachsorge, um die 

erforderliche Dammfunktion wieder herzustellen und eine künftige Sicherung zu gewährleisten. 

Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel eine geeignete Sanierungsmaßnahme zu finden und im 

Bezug auf die hydraulischen Verhältnisse im Untergrund zu optimieren. Dazu setzt sich die 

Arbeit im ersten Schritt mit dem Damm in seiner Anforderung, der Beanspruchung und den 

möglichen Schädigungen auseinander, um daraufhin mögliche Sanierungsmöglichkeiten zu 

betrachten. Bei den Varianten werden die Vor- und Nachteile und die Wirtschaftlichkeit beschrieben. 

Zudem erfolgt weiterhin die Erläuterung der notwendigen Nachweisführung an 

einem Damm. 

Eine weitere wichtige Voraussetzung für die Untersuchung einer Sanierungsvariante ist die 

Kenntnis über den Untergrund, hinsichtlich der hydrogeologischen und geologischen Verhältnisse. 

Diese werden, ausgehend vorhandener Baugrunduntersuchungen, zusammengetragen. 

Anhand des Verständnisses über die Art und Lage der Bodenschichtung wird als 

nächstes ein numerisches Modell mit dem SS-Flow2D (Fa. GGU) erstellt. Daran werden zunächst 

die hydrogeologischen Verhältnisse des Dammzustandes nach der ersten und zwei- 


1 Einleitung 2 

ten Sicherungsmaßnahme abgebildet. Gleichzeitig dienen diese Zustände, mit Hilfe von 

Stichtagsmessungen, der Eichung eines Modells. Mit dem geeichten Modell wird die Grundlage 

geschaffen, die zuvor ermittelte Vorzugsvariante, auf ihre Effektivität zu untersuchen. 

Das betrifft vor allem den zu erwartenden Druckabbau innerhalb des Dammes und in den 

angrenzenden Grundstücken. Die Vorzugsvariante richtet sich dabei nach ihrer Wirtschaftlichkeit 

und der zu erreichenden Standsicherheitserhöhung. Ein weiteres Kriterium für die 

Wahl ist die Forderung eines späteren Kanalausbaus. 

Damit die Auswirkungen der Sanierungsmaßnahme in der Effektivität sichtbar werden, ist 

diese mit den bisherigen Sicherungs- bzw. Sanierungsmaßnahmen zu vergleichen. Eine 

wichtige Untersuchung ist in dem Zustand des Ausfalles der Entspannungsbrunnen zu sehnen, 

da ihre Sicherheit mit dem Faktor 1 zu bewerten ist. Somit muss das Sanierungskonzept 

soweit bemessen werden, dass auch ein Ausfall nicht die Nutzung der Grundstücke 

maßgeblich beeinträchtigt. 

Bei der Wahl eines massiven Sicherungselementes, wie eine Spundwand oder Bohrpfahlwand 

wird diese nach ihrer statischen Sicherheit hin untersucht. Das trifft auch für den Fall 

des Leerlaufens des Kanals zu, bei dem eine erhöhte Gefahr eines hydraulischen Grundbruchs 

gegeben ist. 


2 Binnenverkehrswasserstraße und der Charakter eines Kanalseitendammes 3 

2 Binnenverkehrswasserstraße und der Charakter eines Ka- 

nalseitendammes 

Die Nutzung des Wassers als Transportmedium spielt seit jeher eine bedeutende Rolle im 

Zuge des wirtschaftlichen Gesamtkontexts. Zu allererst wurde das natürliche Fließgewässer 

als Binnenwasserstraße genutzt, mit der eine Vielzahl von Gütern, wie große Stückgüter und 

Schüttgüter, erstmals bewegt werden konnten. Damit waren aber auch einige Nachteile verbunden. 

Hierzu zählen vorrangig die Flussgröße und die Wasserführung, die beide entscheidend 

die Schiffsgröße und Tragfähigkeit beeinflussen. Darüber hinaus besteht zudem der 

Nachteil der örtlichen Verfügbarkeit an Fließgewässer, die nur in Form großer Ströme einen 

ökonomischen Aspekt erfüllen. Um die Transportwege zu verringern und die Wirtschaftsgebiete 

miteinander zu verbinden, wurden künstliche Kanäle angelegt. Dadurch erstreckt sich 

in Deutschland mittlerweile ein weitverzweigtes Wasserstraßennetz (siehe Abbildung 2.1), 

das dem Flussausbau und Kanalbau unterliegt. [23] 

Abbildung 2.1: Gesamtes Wasserstraßennetz in Deutschland nach [28] 



Laut dem Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) umfasst das 

Binnenverkehrswegenetz circa 7 300 km Binnenwasserstraßen, zu dem rund 5 475 km aus- 

gebaute Flüsse und 1 825 km künstliche Kanäle gehören. Im Gegensatz zu den natürlichen 

Flussläufen existieren in den meisten Fällen an Schifffahrtskanälen Dämme, die sich im Wesentlichen 

von den Hochwasserschutzdeichen im Bezug ihrer Funktion und Anforderungen 

unterscheiden. Aufgrund der Problemstellung wird an dieser Stelle nur kurz auf den Kanal, 

den Dammaufbau, die allgemeinen Anforderungen, die Aufgaben, Beanspruchungen inklusive 

Vorschriften in Beziehung zum Bewuchs und Schadensmechanismen eingegangen. Im 

Hinblick auf einen möglichen Kanalausbau werden die erforderlichen Richtlinien und die Regelquerschnitte 

des Schifffahrtskanals angesprochen. 

2.1 Der Kanal – Allgemeines 

Wie bereits erwähnt, gehört der künstliche Kanal neben den staugeregelten und natürlichen 

Flüssen zu den Binnenverkehrswasserstraßen. Die ersten Kanalbauten wurden bereits vor 

weit über hundert Jahren angelegt, um bestimmte wirtschaftsschwache Regionen an das 

Flussnetz anzubinden. Im Gegensatz zu einem natürlichen Flusslauf werden alle Bestandteile, 

wie Kanalsohle, Böschungen und Dämme künstlich hergestellt, die nach den Belangen 

des vorkommenden Bodens und der Schifffahrt selbst gestaltet werden. Kanäle gehören zu 

den komplexen wasserbaulichen Maßnahmen, da viele Einflüsse im Bezug auf die Standfestigkeit 

des Kanals und des Dammes berücksichtigt werden müssen. Auch die Auswirkungen 

auf den Grundwasserhaushalt und die landwirtschaftliche Veränderung sind mit einzubeziehen. 

2.1.1 Unterscheidung der Kanäle 

Die künstlichen Fließgewässer werden vorrangig nach ihrer Lage und ihrer Funktion unterschieden. 

Zu diesem Zweck werden nur kurz bedeutende Arten beschrieben. Es zählen hierzu 

der: 

Verbindungskanal 

Umgehungskanal 

Seitenkanal 

Stichkanal 

Stillwasserkanal 

Bei der ersten Art – dem Verbindungskanal – handelt es sich um die Verknüpfung zwischen 

getrennten Wasserstraßen zu einem gesamten Schifffahrtsnetz. Somit stellen sie eine große 

Rolle beim Binnenverkehrswegebau dar. Die Umgehungskanäle werden in dem Fall benötigt, 

wenn ein Hindernis wie eine Felsrippe, die technisch, ökologisch oder ökonomisch nicht 

entfernt werden kann. Dagegen wird ein Kanal als Seitenkanal bezeichnet, im Falle des parallelen 

Verlaufes zu einem nicht auszubauenden natürlichen Fließgewässers. Stichkanäle 

verbinden abseits gelegene Wirtschaftsgebiete. Unter einen Stillwasserkanals wird ein Kanal 

mit konstant gleichbleibendem Bezugswasserspiegel verstanden. [23] 



2.1.2 Beschreibung & Bewertung möglicher Kanalquerschnitte 

Die Wahl eines Kanalquerschnittes hängt von zwei Entwurfselementen, der Schifffahrt und 

dem Kanalbau, ab. Dabei muss das Profil standfest, gegenüber sämtlichen Beanspruchungen, 

sein. Grundsätzlich existieren nur zwei Arten von Querschnitten, wobei aber auch Kombinationen 

und Abwandlungen denkbar sind. Ausgehend von dem Trapez- (T-Profil) und 

dem Rechteckprofil (R-Profil) existieren noch die Kombinationen Rechtecktrapez- (RT-Profil) 

und das kombinierte Rechtecktrapezprofil (KRT-Profil). [23; 10] 

Zurzeit vor der Motorisierung wurde allgemein das Trapezprofil verwendet, da die Kanalseiten, 

ausgehend vom Treidelbetrieb, keiner starken Beanspruchung in der Sohle und in den 

Böschungen unterlagen. Es stehen drei Möglichkeiten (siehe Abbildung 2.2) zur Herstellung 

von Kanälen mit T-Profil zur Verfügung. Mit Änderung der Antriebsart kam das Muldenprofil 

(T-Profil mit steileren Böschungen) zum Einsatz, welches aber den Nachteil eines zu schmalen 

Profils aufweist. Damit ist es mit steigender Verkehrsdichte kontraproduktiv, denn es 

werden so wiederum die Böschungen stärker angegriffen. [23] 

Im Gegensatz zum T-Profil weist das bautechnisch teuere R-Profil erheblich bessere hydraulische 

Eigenschaften auf. Aufgrund der höheren Stauwellengeschwindigkeit sind die Fahrten 

energiesparender und somit ökonomischer und ökologischer. Darüber hinaus ist die Unterhaltung 

kostengünstiger. Trotzdem wirkt sich ein R-Profil dahin nachteilig aus, wenn ein 

Schiff zu nah an das senkrechte Ufer fährt, es an die Wand angezogen werden kann. Weiterhin 

fügt sich die rechteckige Verbauung nicht in das landschaftliche Gesamtbild ein. [23] 

a 

c 

Abbildung 2.2: Unterschiedliche Bauweisen von T-Profilen (a) durch Aushub (b) geschüttet (c) Aushub 

und Aufschüttung nach [49] 

Grundsätzlich soll eine symmetrische Fahrt vorliegen, die aber im Widerspruch zum RT-Profil 

(eine Seite geböscht und das andere Ufer senkrecht ausgebildet) steht. Deshalb wird in ihr 

nur eine wirtschaftliche Zwischenlösung gesehen. [49] 


b


Heute stellen die T-Profile mit Böschungen 1:3 die Regel dar, die aber immer häufiger dem 

R-Profil weichen. Ein Grund hierfür ist die Anstrebung eines Querschnittverhältnisses n von 

7–7,5 (Vorgabe von CEMT) bei möglichst kleinem Platzbedarf. Die Kanalgrößen (Regelquerschnitte 

für die Wasserstraßenklasse Vb), wie in Anl. 7.1 dargestellt, ergeben sich aus den 

Bemessungsgrößen der modernen Schiffe, die wiederum von den Schleusenbreiten abhängen. 

Auch die Verkehrspolitik, Wirtschaftlichkeit, Technik und Sicherheit spielen eine Rolle. 

[23] 

Neben den normalen Querschnittsabmessungen, die sich durch die Schiffe und deren Abladung 

ergeben, sind auch die Wasserspiegelschwankungen, ausgedrückt durch den oberen 

(BWo) und unteren Bemessungswasserstand (BWu), in einem Kanal zu berücksichtigen. Für 

den Kanalquerschnitt ist vor allem der BWu verantwortlich, wogegen für den Freibord der 

BWo maßgeblich ist. [10] 

2.1.3 Die Erweiterung einer Binnenschifffahrtsstraße – Ausbaugrundsätze 

Mit zunehmendem Verkehr auf der Straße steigt auch die Forderung nach der Verlagerung 

des Transportes auf das Binnenschifffahrtsnetz. Mittlerweile umfasst das EU-Wasserstraßennetz 

eine Länge von ca. 37 000 km Länge. Ebenfalls wird hier versucht einen optimales 

Verhältnis zwischen einzusetzender Energie und transportierten Güter zu finden, was Schiffe 

mit größerer Breite und Tiefgang nach sich zieht. Ein weiteres Kriterium ist der weitere Ausbau 

von wirtschaftsärmeren Gebieten, um überall die Wettbewerbsfähigkeit zu garantieren. 

Für die Gewährleistung größere Schiffe aufzunehmen, müssen die Kanäle angepasst werden. 

Im europäischen Raum stellt derweil die Binnenschifffahrtstraßenklasse Vb oder höher 

die Regel dar. Kleinere Wasserstraßen verlieren dagegen zunehmend an Bedeutung. Daher 

fordert die EU die Unterhaltung und Verbesserung des Binnenschifffahrtsnetzes. [50; 22] 

Die Wasser- und Schifffahrtsdirektion West (WSD West) hat speziell zum Ausbau einer 

Schifffahrtsstraße eine Verwaltungsvorschrift zu Ausbaugrundsätzen herausgegeben. Es 

liegt den Schiffsabmessungen eines SV und dem GMS mit einer Breite von 11,40 m und 

einem Tiefgang von 2,80 m zu Grunde. [50] 

Dort werden Angaben zu dem geforderten BWo und BWu, der Linienführung, Ausbildung der 

Kurven und Profilwechsel getätigt. Die Wahl des Kanalquerschnittes beeinflusst selbstverständlich 

die Ausbildung bzw. Gestaltung des Dammquerschnittes mit den bereitzustellenden 

Betriebswegen. Somit ergeben sich, wie in der Abbildung 2.9 zu sehen, notwendige 

Abmessungen. [50] 

2.2 Der Damm – Allgemeines 

Der Damm oder auch Stauhaltungsdamm, ist ein aus Erdbaustoff aufgebautes dauerhaft 

eingestautes Bauwerk, welches zur Stützung des Wasserstandes dient. Somit fungiert es als 

seitliche Begrenzung des Schifffahrtskanals. [9] Dieser stellt eine einfache Möglichkeit dar, 

große Wassermengen sicher vor dem Hinterland abzuführen oder zu speichern. Diesem 



Umstand ist es zu verdanken, dass die Einsatzgebiete von Dammanlagen recht vielfältig 

sind. 

2.2.1 Dämme in Abhängigkeit ihrer Funktion 

Dämme werden grundlegend nach ihrer Funktion unterschieden, wobei der Begriff Damm als 

solches in allen Fällen gleichermaßen eingesetzt wird. Die Einsatzbereiche gestalten sich 

folgendermaßen: 

Kanalseitendämme (Binnenwasserstraßen) 

Hochwasserrückhaltebecken 

Staustufen 

Pumpspeicherbecken 

Sedimentationsbecken 

Staudämme (Energieerzeugung / Bewässerungsspeicher) 

Flussseitendämme (Binnenwasserstraßen) 

Dabei unterscheiden sich Dämme unwesentlich voneinander. Die Größe ist der hydraulischen 

Belastung angepasst. Staudämme dienen vornehmlich der Speicherung von Trinkoder 

Brauchwasser. Beim Brauchwasser handelt es sich meist um die Nutzung der Bewässerung 

landwirtschaftlicher Flächen. Die Sedimentationsbecken werden häufig in Bergabbaugebieten, 

besonders beim Uranabbau, vorgefunden. So wurden künstliche Becken (Tailings) 

angelegt, um radioaktive Schlämme zu sedimentieren. 

Pumpspeicherbecken werden zur Energiegewinnung benötigt, die die Energiespitzen abdecken 

sollen, indem das Wasser über Fallrohre durch nachgeschaltete Turbinen abgelassen 

wird. Dagegen soll mit den Staustufen eine Regulierung des Flusses erreicht werden, wobei 

der Aufstau einen Effekt auf den Ober- und Unterlauf ausübt. 

Binnenwasserstraßen fassen die künstlichen Kanäle, den natürlichen und die ausgebauten 

Fließgewässer zusammen. Bei den ausgebauten Flüssen, die eine bessere Wegsamkeit, 

einen geringeren Energieverbrauch der Schiffe und die Verhinderung von hohen Strömungsgeschwindigkeiten 

bei geringer Wassertiefe zum Ziel haben, müssen ebenfalls Dammbauwerke 

an den Seiten der Uferlinie errichtet werden. [23] Ausgehend von diesen zu erfüllenden 

Aufgaben, ergibt sich notwendigerweise eine erhöhte Form der Beanspruchung, die essentiell 

die Standsicherheit des Dammes betrifft. Daher fällt in dieser Arbeit der Schwerpunkt 

auf die Untersuchung der Standsicherheit eines Kanaldammes bzw. Kanalseitendammes. 

Da der Aufbau eines Dammes, hier des Kanaldammes, den entscheidenden Faktor zur Beurteilung 

der Standsicherheit und damit der Abschätzung des Gefahrenpotenzials nach sich 

zieht, wird zunächst der Querschnitt eines typischen Dammes beschrieben. Das betrifft vor 

allem die notwendigen Bestandteile in ihrer Lage und Größe. 



2.2.2 Aufgaben eines Kanaldammes 

In erster Linie wird mit dem Bau eines Kanalseitendammes die Aufgabe verfolgt eine künstliche 

Binnenschifffahrtsstraße zu bilden, die als ein Verbindungsglied zwischen ausgebauten 

natürlichen Flussläufen fungiert. Darüber hinaus werden dem Kanal noch mehrere Funktionen 

zugesprochen, die in der Abbildung 2.3 kurz zusammengetragen sind. 

Schaffung 

eines Erholungsraumes 

Gewährleistung 

von 

Kleinstlebensräumen 

Abbildung 2.3: Zusammenfassung der allgemeinen Funktionen eines Kanalseitendammes 

2.2.3 Überblick über den Aufbau 

Bildung einer 

Binnenschifffahrtstraße 

Aufgaben 

eines Kanaldammes 

Einfügung in 

das landschaftliche 

Bild 

Sicherung 

des Hinterlandes 

Schutz der 

Schiffe vor 

seitlichen 

Winden 

Im Anbetracht des Aufbaues eines Kanalseitendammes lässt sich sagen, dass er sich nicht 

wesentlich vom Querschnitt eines Hochwasserschutzdeiches unterscheidet. Auch hier sind 

die Komponenten, wie Filterschicht, Dichtung und Drainschicht vorhanden. Allgemein zeichnet 

sich der Querschnitt durch eine Trapezform aus. Diese kann aber auch abweichen, wenn 

eine dementsprechend andere Dichtungsart gewählt wird. In diesem Fall ist es möglich, 

durch eine Spundwand, die wasserseitige Böschung rückzubauen. Eine solche Variante hat 

mehrere Vorteile gegenüber der geböschten Form, worauf aber erst im Späteren eingegangen 

werden soll. 



In der Abbildung 2.4 ist ein solcher Damm mit Regelquerschnitt schematisch dargestellt. Im 

Zusammenhang der Standsicherheit ist die Ausbildung der Böschungsneigungen bedeutend. 

Sie sollte eine Neigung zwischen 1:2 und 1:3 aufweisen, wobei eine flache Böschung anzustreben 

ist, die aber im Widerspruch mit der wirtschaftlichen Nutzung des Kanals steht. [49] 

Kanalachse 

BWo NW 

BWo -4.00m 

30.80m + 3lZu+Zol 

27.50 

BWu 

1:3 

3.30 5.50 2.40 

BWo +1.10m BWo +1.20m BWo +1.20m 

2.5% 

Damm 

Abbildung 2.4: Schnitt durch einen Damm mit Regelabmessungen nach [50] 

1:2 

Sickerlinie 


1:m 

R>20.00m 

max. 1.10 

R>20.00m 

1:n 

1:n 

min. 0.50 

2.50 

> 

1.00 

>2.00 

Seitengraben 

(naturnaher Ausbau) 

Der Damm als solches ist, im Gegensatz vor 20 Jahren, meist als Drei-Zonen- oder Mehrzonendamm 

aufgebaut. Dieser Neuaufbau wird ausführlich in der DIN 19712 [17] und der 

DVWK [14] (heute DWA) beschrieben. Sie behandeln zwar in erster Linie den Flussdeich für 

den Hochwasserschutz, dennoch kann dieser für den Aufbau eines Kanalseitendammes herangezogen 

werden. Zuvor bestanden die Dämme generell aus einem homogenen Material, 

welches zwar die Standsicherheit erreicht, wobei sich dennoch Probleme hinsichtlich der 

hydraulischen Belastungen ergeben konnten. 

Ein Drei-Zonen-Damm (siehe Abbildung 2.5) zeichnet sich dahingehend aus, das Sickerwasser 

soweit zu reduzieren, damit es schadlos über eine Dränschicht abgeführt wird. Bei 

den drei Zonen handelt es sich um den Stützkörper zur Aufnahme der statischen und hydraulischen 

Belastung, des Dicht- und Dränkörpers. Vorteile gegenüber homogenen Dämmen 

bestehen in der Verwendung verschiedenster Bodenmaterialien, geringem Sickerwasseranfall 

und gut entwässerte landseitige Böschung. [17] 

BWo 

wandartige Dichtung (z.B. 

Spundwand) 

Dichtkörper 

Stützkörper 

Abbildung 2.5: Aufbau eines Drei-Zonen-Damm nach [17] 

Dränkörper 

dichter Untergrund hochliegend 

tiefliegend (mit Dichtungswand) 

Grunderwerbsgrenze


Dichtung 

In Abhängigkeit der Lage existieren zwei Arten von Dichtungen – die Oberflächenabdichtung 

(Außendichtung) und die Kerndichtung (Innendichtung). In der Abbildung 2.6 wird der Unterschied 

grafisch verdeutlicht. [9] 

Die Dichtung kommt jeweils dann zum Einsatz, wenn der untere Bemessungswasserstand 

BWu über dem Grundwasserspiegel WSPGW liegt, die eine Strömungsrichtung zum Hinterland 

und eine Anreicherung des Grundwassers zur Folge hat. Ihre Hauptfunktion besteht 

darin, eine Durchsickerung und damit den Sickerverlust mit der verbundenen Vernässung 

der angrenzenden Grundstücke zu verringern und letztendlich die Standsicherheit zu erhöhen. 

Zum ausreichenden Schutz sollte sie mind. 0,50 m über den oberen Bemessungswasserstand 

BWo gezogen werden. Fast alle dichtenden Stoffe, die die Standsicherheit nicht 

gefährden, finden im Einsatz als Dichtungsmaterial Anwendung. [9; 23; 8] 

Die Belastungen ergeben sich aus den hydraulischen und statischen Einwirkungen, wie 

Rückströmung, Propellerstrahl, Wasserspiegelabsenkung, Druck des freien Wassers und 

Grundwassers, Verkehrslasten und Eigengewicht. Neben den Schutz vor den eben genannten 

mechanischen Einwirkungen sind auch Witterungsbedingte wie beispielsweise die Austrocknung 

einzuhalten. Beides wird durch die Herstellung einer Deckschicht gewährleistet. 

[2; 17] 

Abbildung 2.6: Gegenüberstellung der beiden Dichtungsarten (a) Oberflächendichtung & (b) Kerndichtung 

nach [17] 

Deckschicht 

Zur Sicherung der Dichtung wird auf der wasserseitigen Böschung zu oberst eine erosionsfeste 

Deckschicht aufgebracht. Mit Anschluss an einer Dichtung handelt es sich um eine 

durchlässige Deckschicht. Es kann auch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit auf eine vollkommendichte 

Deckschicht zurückgegriffen werden, welches einen Verzicht der Dichtung 

nach sich zieht. In der Regel kommt im Kanalbau das dichte Deckwerk (Zusammenfassung 

von Deckschicht, Polsterschicht, Filter, Dichtung und Ausgleichsschicht) zum Einsatz. Dennoch 

muss auch der gestalterische Aspekt und die Ökologie mitbetrachtet werden. [8; 2] 

Die Deckschicht hat die Aufgabe, den Damm vor Angriffen, wie beispielsweise Starkregen, 

Strömungen, Eisgang, Schiffstoß, Kolkbildung und Ankerwurf zu schützen. Als Materialien 

können bitumengebundene Vergussstoffe, Asphaltstoffe, Gießasphalt, Betonverbundsteine, 

Betonfertigteile und Wasserbausteine verwendet werden. Der Baustoff hat den Forderungen 



einer hohen Festigkeit, des hohen spezifischen Gewichtes, Frost- und Wetterunempfindlichkeit 

Rechnung zu tragen. Aufgrund der Belastung durch den Druck des Grundwassers ist 

das Material gegen Aufheben zu dimensionieren. Der Unterschied zwischen dichter und 

durchlässiger Deckschicht ist der Abbildung 2.7 zu entnehmen. Das Merkblatt MAR gibt 

mehrere Regelbauweisen vor. [23; 17; 2] 

Aus Gründen der Standsicherheit der Deckschicht wird diese entweder auf kolkfesten Widerlager 

am Fuß der Böschung aufgesetzt oder am oberen Rand am standfesten Widerlager 

angehängt. [23] 

Abbildung 2.7: Beispiele einer Uferbefestigung – Sohlensicherung mit durchlässiger (oben) und dichter 

(unten) Deckschicht nach [49] und [23] 

Dränung 

Die Funktion einer Dränschicht besteht darin, das anfallende Sickerwasser zu sammeln und 

schadfrei abzuleiten. Sie wird an der landseitigen Böschung entweder innenliegend oder 

außenliegend angeordnet. Eine innenliegende Dränung bewirkt die Absenkung der Sickerlinie, 

wogegen die Außenliegende lediglich die Böschung durch die Auflast sichert. In den 

beiden grafischen Darstellungen der Abbildung 2.8 ist die Beeinflussung der örtlichen Anordnung 

dargestellt. [9] 



a b 

c 

Sickerlinie 

Sickerlinie 

=0,2m 

>0,5m 

Abbildung 2.8: Veränderung des Sickerlinienverlaufes in Abhängigkeit des Dräns (a) ohne Drän; (b) 

Sickerlinie 

mit innenliegendem Dränkörper; (c) mit außenliegendem Dränkörper nach [9] 

Um den Materialtransport und die rückschreitende Erosion zu verhindern, muss ein großer 

Abstand zwischen dem Kanal und der innenliegenden Dränschicht vorliegen. Die filterfesten 

Dränungen bestehen zumeist aus Sand, Kies, Splitt, Schotter, Schlacke, Geotextilen oder 

Mischfilter. Generell muss mit diesem Dammelement der freie Wasseraustritt aus dem zu 

entwässernden Boden gewährleistet sein. [9; 17] 

Im Zuge der Standfestigkeit und Sicherstellung der Funktion ist mit 2-facher Sicherheit die 

Ableitung der zu erwartenden zufließende Wassermenge zu rechnen. [13] 

2.2.4 Dammquerschnitt in Abhängigkeit des Kanalprofils 

Die Ausbildung des Dammquerschnittes korreliert mit der Wahl des Kanalquerschnittes, die 

seinerseits sich durch die Betrachtung der örtlichen und wirtschaftlichen Verhältnisse ergibt. 

Exemplarisch sind in der Abbildung 2.9 die Dammquerschnitte mit den Abmessungen und 

geforderten Böschungsneigungen aufgezeigt. Die Neigung beträgt, wie bereits im Kap. 2.2.3 

angesprochen, ein Verhältnis von 1:3. Der notwendige Freibord ergibt sich aus den Zuschlägen 

aus Eisstau, Windstau und Wellenauflauf und ist bei allen Dämmen mindestens 0,7 m 

hoch. Der Abstand bemisst sich ab dem Wasserspiegel des BWo. [50] 

Zur Bewirtschaftung der Binnenwasserstraßen befinden sich auf beiden Seiten des Kanals 

auf den Dammkronen Betriebswege, die an das öffentliche Verkehrsnetz angeschlossen 

sind. Es handelt sich dabei um einen befestigten 3 m breiten Weg. Das Maß sollte nach 

Möglichkeit nicht unterschritten werden, da die Bewirtschaftungsfahrzeuge sich gefahrlos auf 

dem Damm bewegen müssen. Aufgrund des Banketts ergibt sich eine Dammkronenbreite 

von min. 5,50 m. [10] 


=1,0m 

=0,5m


1:3 

KRT-Profil 

1:3 

Deckschicht 

0,60 

> 5,10 5,50 

BWo + 1,10m BWo + 1,20m 

2,5 % 

BWo + 1,20m 

1:3 

Deckschicht 

1:3 

Spundwand 

3,30 

2,60 1,00 

5,50 

1,00 3,00 1,50 2,40 

T-Profil R-Profil 

BWo + 1,10m 

BWo + 1,20m BWo + 1,20m 

BWo + 0,70m 

2,5 % 

BWo + 1,10m 

BWo + 0,70m 

BWo 

> 4 % 

NW 

BWu 

1:m* 

BWo 

NW 

BWu 

NW 

BWo 

BWu 

BWo + 0,70m 

3,30 1,00 3,00 1,50 2,40 

> 4 % 1:2 

1:2 

< 1:1,5 

< 1:1,5 

1:m* 

*1:m = tanβ 

mit β < ϕ/2 


7,10 

0,60 1,00 1,00 3,00 1,50 2,40 

1:2,5 

Spundwand 

BWo + 1,20m BWo + 1,20m 

2,5 % 

Abbildung 2.9: Dammarten für den jeweiligen Kanalquerschnitt mit Angabe der geforderten Abmes- 

sungen nach [50] 

2.3 Hydraulische und mechanische Beanspruchungen an einem Kanal 

Im Zuge einer möglichen Sanierung eines Kanals und Kanaldammes sind in erster Linie Vor- 

kenntnisse über die verschiedenen Möglichkeiten von Schäden, die sich wiederum durch 

unterschiedliche Belastungen ergeben, erforderlich. Auch die Bewertung des Bauwerkes 

hinsichtlich der Standsicherheit kann nur mittels Vorbetrachtung hinreichend genau erfolgen. 

Hierfür werden bestimmte Nachweise zu Rande gezogen. Bei den Nachweisen werden unter 

anderem die Sicherheit gegen Auftrieb, Erosion, Böschungsbruch, Gleitsicherheit, Grundbruchsicherheit 

und allgemeine Standsicherheit der wasser- und luftseitigen Böschungen 

geprüft. Die Beanspruchungen sind dabei hydraulischer oder bodenmechanischer Natur. [17] 

Zur Übersichtlichkeit sind die Belastungen nach der Lage und den jeweils möglichen Ursachen 

in der Tabelle 2.1 aufgelistet. Des Weiteren werden bestimmte Ursachen im Weiteren 

diskutiert und bewertet. 

Tabelle 2.1: Übersicht über die hydraulischen und mechanischen Beanspruchungen an einem Kanalquerschnitt 

verändert nach [29] 

Hydraulische Belastung Mechanische Belastung 

Lage Art Lage Art 

Kanalseite Schwallwelle, Sunkwelle, 

Heckquerwelle, Rückströmungen, 

Bugwelle, Windwellen 

Untergrund des 

Dammkörpers 

Grundwasserströmung, Auftriebskräfte 

Kanalsohle Schraubenstrahl, Grundwasserströmung, 

Auftriebs- 

Dammgeometrie Böschungsneigung, 

Deichhöhe 

Dammkörper Bodenparameter, Dichtungssystem, 

Filtersystem 

Untergrund des 

Dammkörpers 

> 4 % 

Bodenparameter 

1:2 

< 1:1,5 

1:m*


kräfte 

Dammkörper Sickerwasserströmung, Porenwasserüberdruck 

2.3.1 Hydraulisch bedingte Ursachen von Schädigungen 

Verkehrslast Unterhaltung des Dammes, 

Mähen, Begehung, 

Befahrung 

Störstellen Hohlräume durch Wühl- 

und Wildtiere und Gehölze, 

Leitungen, Kabel 

Meteorologie NS, Frost, Austrocknung, 

Sonnenschein, Wind 

Ufereinfassung Schiffstoß, Schlosssprengung 

Hydraulische Belastungen werden maßgeblich durch den Zustand des Bauwerkes, den Untergrundeigenschaften, 

Dammaufbau und eventueller Störstellen im Bereich der Ufereinfassung 

begünstigt. Gegenüber einem staugeregeltem natürlichen Fließgewässer ist der künstliche 

Kanal meist nicht den jahreszeitlichen Wasserspiegelschwankungen unterworfen. [19] 

BWu 

BWo 

SickerlinieS 

Abbildung 2.10: Verlauf einer sich gebildeten Sickerlinie im Dammkörper mit Strömungskraft S nach 

[17] 

Begründet wird dieser Umstand damit, dass der Verlust an Kanalwasser durch kontrolliertes 

Hinzuleiten begegnet wird. Generell verursacht der Potentialunterschied zwischen dem 

WSPKanal und dem WSPGW ein Strömen in Richtung Damm und Hinterland mit anschließendem 

Sickerwasseraustritt (siehe Abbildung 2.10). Als Folge dessen wird der Damm durchnässt, 

was auch eine schädliche Beeinflussung im Gewässerbett zur Folge hat. [49] 

Aufgrund des ständigen Einstaus bleibt der Verlauf der sich eingestellten Sickerlinie nahezu 

konstant, da sich durch die lange Zeit ein Gleichgewichtszustand eingestellt hat. In Anbetracht 

der Zeit bewirken die geringen WSP-Schwankungen keine bedeutende Verlagerung 

der Sickerlinie. Die Lage der Sickerlinie durch einen Damm, die die Begrenzung zwischen 

dem durchfeuchteten und trockenen Bereich kennzeichnet, wird durch die Abbildung 2.10 

dargestellt. Solch ein Vorgang geht mit einer Strömungskraft einher, die einen negativen Einfluss 

auf folgende Dammparameter haben kann und dabei die Standsicherheit gefährdet. 

[23; 43] 


L


Schwächung und Änderung der Kornmatrix 

Herabsetzung der Wichte γ 

Anstieg der Durchlässigkeit k 

Verringerung des inneren Reibungswinkels ϕ 

Vergrößerung des Porenraumes n 

Verringerung der Scherfestigkeit 

Bildung einer Hangquelle 

Verringerung der Kohäsion c [19] 

Die sich einstellenden Sickerströmungen hängen vor allem vom Potentialunterschied zwischen 

dem WSPKanal und dem WSPGW und der Lage ab. So kann, wie in Abbildung 2.11 gezeigt, 

sich die Richtung der Strömung erheblich ändern. [49] 

Eine spezielle Art der Sickerströmung ist die Porenwasserströmung, die dann eintritt, wenn 

der anliegende Boden wassergesättigt und gering durchlässig zusammendrückbar ist. Wird 

in diesem Zustand der Boden durch äußere Kräfte zusätzlich belastet, so nimmt das Porenwasser 

die Belastungen auf. Dieser Ablauf wird auch als Konsolidierung bezeichnet und führt 

schließlich zur Porenwasserströmung. [43] 

Wie in der Tabelle 2.1 zu sehen, treten hydraulische Belastungen vor allem an der wasserseitigen 

Böschung, im Untergrund eines Dammes, im Dammkörper und in bzw. an der Kanalsohle 

auf. Grundsätzlich kann zwischen Strömungen und Wellen unterschieden werden. 

a 

c 

Kanal 

Kanal 

mögliche 

Hangquelle 

Grundwasser undurchlässig 

Grundwasser durchlässig 

durchlässig 


d 

b 

Kanal 

Kanal 

mögliche 

Hangquelle 

Abbildung 2.11: Grundwasserströmungen in Abhängigkeit des Kanalaufbaus und der Lage des WSP 

a, b und c mit WSPKanal > WSPGW nach [49] 

Im Bereich des Fahrwassers können in der Kanalsohle, im Falle einer zu geringen Tiefe oder 

auch eines zu großen Tiefganges in Folge des Schraubenstrahls, Verwirbelungen in der


Grenzschicht entstehen. Diese Verwirbelungen bewirken ab einer Schiffsgeschwindigkeit 

von 0,7 m/s für leichten Sand und 1,5 m/s für groben Kies eine Umlagerung des anstehenden 

Materials. Besonders im Zustand des Anfahrens besteht die Möglichkeit bis zu 1,5 m 

tiefe Kolke mit einer anschließenden Aufhäufung bis zu 1 m Höhe zu erzeugen. Eine Gefährdung 

besteht im Besonderen für die Sohlenmitte und dem Böschungsfuß. [23; 8] 

Weiterhin ist der Schiffsbetrieb für die Bildung von Heckquer- und Bugwellen verantwortlich. 

Die reinen Schwall- und Sunkwellen werden vornehmlich durch den Schleusenbetrieb verursacht. 

Heck- und Bugwellen bewirken eine Veränderung des Ruhewasserspiegels, da es zu 

rapiden Absunk und Schwall führt. Wenn ein Schiff mit einer Geschwindigkeit von mehr als 

60 % der Stauwellengeschwindigkeit (= Bugwellen) sich bewegt, geht die Heckwelle im Bereich 

der Böschung vom strömenden in den schießenden Zustand über. Dadurch wird die 

Böschung stark beansprucht, was ebenfalls zu Umlagerungen von Deckwerkmaterialien 

führt. Gleichzeitig bewirkt die Rückströmung am Heck eine Reduzierung der Druckhöhe, die 

den Wasserspiegel absenkt. Die Sunkwellen, die bei einem vorbeifahrenden Schiff entstehen, 

sind neben der Aufbringung von Lasten auf teil- oder vollgesättigten Böden auch verantwortlich 

für die Bildung von Porenwasserüberdrücken. Diese entstehen im Moment des 

absinkenden Wasserspiegels an Stellen des zuvor benetzten Bodens, bei dem das fehlende 

freie Wassers ein Druckungleichgewicht zwischen den noch wassergefüllten Porenräumen 

und dem angrenzenden freien Raum bewirkt. Der darauf folgende Druckausgleich führt zur 

Kanalseite gerichteten Strömung. [23; 8] 

Wenn das Grundwasser einem Druckliniengefälle unterliegt, dann bildet sich eine vom Kanal 

ausgehende Strömung unter dem Damm hindurch bis hin zur Landseite aus. Auch hier existieren 

Strömungskräfte, die durch die Überwindung der Reibungskraft zwischen den Bodenpartikeln 

erzeugt werden. Neben der Strömungskraft S existiert noch eine weitere Kraft – die 

Auftriebskraft w – sie wirkt entgegen der Gewichtskraft ebenfalls auf die Bodenstruktur, indem 

sie die Scherfestigkeit herabsetzt. Aufgrund dieser Kraft kann es zu einem Aufbruch des 

Bodens, hauptsächlich in Bereichen hinter Dämmen, führen. [12; 35] 

2.3.2 Mechanisch bedingte Ursachen von Schädigungen 

Zu den mechanischen Belastungen an den Einrichtungen einer Binnenverkehrswasserstraße 

gehören auch die bodenmechanischen Einwirkungen. Sie werden vorrangig durch das Eigengewicht 

des Dammes und den Verkehrslasten hervorgerufen. Das Eigengewicht ist besonders 

in der Zeit nach der Herstellung entscheidend, da durch die anschließende Konsolidierung 

das Porenwasser und die Porenluft aus den Hohlräumen herausgedrückt werden. 

Dieser Prozess führt zu einer Verdichtung des Dammkörpers und wird allgemein als Setzung 

bezeichnet. 

Im Zusammenhang der Standsicherheit muss ein besonderes Augenmerk der Geometrie 

des Dammkörpers zukommen, denn gerade die Ausführung der Böschungen, der Dammkronenbreite, 

Breite der Dammsohle und Höhe können einen Einfluss spielen. Die Geometrie 

kann dabei sehr unterschiedlich ausfallen. Begründet wird dieser Umstand damit, dass sie in 



Abhängigkeit mit dem Boden und seinen Eigenschaften stehen. Unter den Bodeneigenschaften 

fallen die Scherparameter, Wichte, Korngrößenverteilung und die Verdichtbarkeit. Eine 

Böschung kann dann steiler angesetzt werden, wenn der Boden eine höhere Kohäsion oder 

Reibungswinkel aufweist. Bei Erhöhung der Böschungsneigung steigt auch der Anteil der 

Gewichtskräfte und Verkehrslasten, die zweifelsohne eine destabilisierende Wirkung auf den 

Damm ausüben. Die Böschungsneigung 1:m sollte dem tanβ entsprechen bzw. kleiner dem 

tanϕ/2 sein, wobei β der Böschungswinkel und ϕ der Reibungswinkel ist. [9] 

Ein Damm unterliegt auch der Witterung – sie äußern sich durch Schneefall, Wechsel von 

hohen zu niedrigen Temperaturen, Eisversatz und Starkregen. Mit der Bildung einer durchgehenden 

Schneedecke wird eine zusätzliche Auflast im gesamten Bereich aufgebracht. Die 

Eisbildung gefährdet nicht die Schifffahrt an sich, sondern die Dammsicherung, wie die 

Spundwand oder das Deckwerk eines geböschten Ufers. Im Zusammenhang des Eisganges 

erhöht sich der seitliche Druck an den Kanalseiten, der in Störstellen eine Aufweitung hervorrufen 

kann. [29; 23] 

Im Bereich der Dichtung besteht die Gefahr der Rissbildung. Dem geht die Austrocknung – 

besonders in trockenen Sommermonaten – der bindigen Bodenschichten mit Verminderung 

der Kohäsion voraus. 

Neben den natürlichen mechanischen Beanspruchungen existiert an stark befahrenen Wasserstraßen 

auch die Gefahr einer Havarie. Dazu gehören die Kollision zweier Schiffe, Ankerwurf 

und der Schiffstoß mit dem Ufer. Eine Kollision, sei es mit einem anderen Schiff oder 

Uferbefestigung kann durch Nichteinhaltung eines Mindestabstandes, Kurvenfahrt, Wendevorhaben 

und Anlegen verursacht werden. Der Mindestabstand soll vor allem vor 

dem Venturi-Effekt schützen, bei dem das Schiff an das andere Objekt herangezogen wird. 

Die senkrechte Ufereinfassung ist besonders dann gefährdet, wenn das Schiff mit einem 

Potonbug oder aufgebauter Schubplattform ausgestattet ist. Dabei kann sich die rechteckige 

Bugform in die Spundwandtaschen einhaken und aufreißen. Die entstehende Leckstelle wird 

unweigerlich durchströmt und kann Bodenmaterialien herauslösen. [23] 

Im Bezug auf die Verwendung eines Ankers, lässt sich sagen, dass dieser grundsätzlich in 

Kanälen mit künstlicher Dichtung untersagt ist. Das Ankern kann ein Durchstanzen der Deckund 

Dichtschicht bewirken, die wiederum die Erhöhung der Sickerströmung bis hin zum völligen 

Leerlaufen des Kanals nach sich ziehen. Aus diesem Grunde müssen das Ankern und 

der Schiffstoß (in Schleusenbereichen) bei den Standsicherheitsbetrachtungen, im Zuge der 

Lastannahmen, berücksichtigt werden. [23] 

Störstellen begünstigen erheblich die Sickerströmung und damit die Möglichkeit erodierender 

Erscheinungen. Sie können sich zum einen durch eine unsachgemäße Herstellung der Ufereinfassung 

bzw. Böschung oder zum anderem durch das Auftreten von Wühltiergängen ergeben. 

Wühltiere bevorzugen die Bereiche mit starkem Bewuchs, da dort der natürliche 

Schutz gewährleistet ist. Auch die Wurzeln von Gehölzen bilden Störstellen, die Stromröhren 

durch den gesamten Damm bilden. Aufgrund der Bedeutsamkeit der Auswirkungen des Be- 



wuchses an einem Damm wird diese Problematik separat im folgenden Kap. 2.3.3 ausführ- 

lich behandelt. [17; 9] 

2.3.3 Der Bewuchs auf Dammanlagen an Binnenverkehrswasserstraßen 

Beim Begehen eines Kanalseitendammes kann oftmals eine vermeintliche Idylle festgestellt 

werden – der Kanal ist auf beiden Seiten an den Böschungen oder auf der Dammkrone mit 

großen Bäumen bewachsen. Dieses schöne Erscheinungsbild hatte neben dem Zweck der 

landschaftlich attraktiveren Gestaltung auch die Funktion eines Windschutzes für die Binnenschiffe. 

Ab einer Baumhöhe von 10 m war dieser Schutz sehr wirksam, welcher sich bei 

einem Waldstreifen auf beiden Kanalseiten nochmals erhöhte. [23] 

Trotz dieser Vorteile sollte der bestehende Baumbewuchs an Dämmen aus Gründen der 

Standsicherheit entfernt werden. Solch eine Vorschrift wird von der Wasser- und Schifffahrtsdirektion 

(WSD) im Merkblatt Standsicherheit von Dämmen an Bundeswasserstraßen 

(MSD) ausführlich erläutert. Gehölze stellen grundsätzlich eine Gefährdung für die Sicherheit 

des Dammes und somit des anschließenden Hinterlandes dar. Gründe hierfür sind folgende: 

Entstehung von Wegsamkeiten des Sickerwassers durch abgestorbene Wurzeln 

Begünstigung von Wühltieransiedlungen 

Schwierigkeit der Dammbeobachtung hinsichtlich vorhandener Wühltiergängen, Erosionserscheinungen 

und Dränunwirksamkeit 

Windwurf 

Verlust der Dichtung durch hindurchwachsender Pflanzen 

Verlust der Dränwirkung 

Die Böschungen sollten lediglich durch eine feste Grasnarbe bedeckt sein, die einer regelmäßigen 

Maat unterzogen werden. Diese strenge Vorschrift gilt vor allem für Dämme die 

einem Mindestquerschnitt nicht einhalten. Demzufolge können Dämme mit einem definierten 

Mindestquerschnitt bzw. Überbreite die den Lastfall 3 einhalten mit Bewuchs versehen werden. 

Die in Frage kommenden Arten richten sich nach der Lage an einem Damm. So wird 

der Damm in 6 Bewuchszonen, mit einer spezifischen Bepflanzung, eingeteilt. Anhand der 

Abbildung 2.12 ist die Zoneneinteilung an einem überbreiten Dammquerschnitt erkennbar, 

die für die in der Tabelle 2.2 aufgeführten Gehölze und Kleinpflanzen gelten. [9; 17] 

Im Falle einer dichten Oberfläche wie Asphalt, kann eine Durchwurzelung nicht ausgeschlossen 

werden, die somit die Möglichkeit von Sickerwegen eröffnet. In Anbetracht dieser 

Tatsache muss im Falle eines Großwuchses bei der Berechnung von verminderter Wirksamkeit 

der Dichtung ausgegangen werden. [9] 



Kanal 

1 m 

ca. 1 m 

Oberflächendichtung 

5 m 

Mindestquerschnitt 

β = ϕ/2 

Zone 1 Zone 2 Zone 3 

Zone 4 


H 

H/3 

Zone 5 

Abbildung 2.12: Zoneneinteilung für Bewuchsarten an einem Damm nach [9] 

Für die Bearbeitung der Problemstellung in dieser Arbeit spielt die Frage des Bewuchses 

ebenfalls eine bedeutsame Rolle, da die rigorose Entfernung von altem Baumbestand nicht 

immer leicht durchzusetzen ist. Meist müssen auch die landschaftlichen Belange, vor allem 

in innerstädtischen Bereichen, mit berücksichtigt werden. 

Tabelle 2.2: Einteilung der Bewuchsabschnitte für einen überbreiten Dammquerschnitt nach [9] 

Zone Bereich 

1 

2 

a 

b 

von ca. 1 m unterhalb des WSP bis zur luftseitigen Dammschulter 

des Mindestquerschnittes (außenliegende Dichtung) 

von ca. 1 m unterhalb des WSP bis zur luftseitigen Dammschulter 

des Mindestquerschnittes (innenliegende Dichtung) 

c homogene Dämme 

ab Luftseite des Mindestquerschnittes bis Schnittpunkt mit 

horizontaler Verlängerung des WSP 

3 obere 2/3 der luftseitigen Böschung 

10 m 

Zone 6 

Überbreite Dämme und 

deren Bewuchs 

kein Bewuchs 

Röhrichtpflanzen (Schilf, 

Rohrkolben) & Sträucher 

Röhrichtpflanzen (Schilf, 

Rohrkolben) & Sträucher 

Sträucher & Bäume bis 25 m 

Höhe 


Höhe 

4 unteres Drittel der luftseitigen Böschung kein Bewuchs 

5 bis 10 m in Richtung des Hinterlandes ab Seitengraben 

6 ab 10 m in Richtung des Hinterlandes ab Seitengraben 


Höhe 

Sträucher & Bäume ab 25 m 

Höhe


2.3.4 Schadensvorgänge und deren Auswirkungen auf die Standsicherheit der Ka- 

nalbegrenzung 

In den vorangegangen Kapiteln wurden die mechanischen und hydrologischen Belastungen 

an Bauwerke, im besonderen Maße des Dammes einer Binnenwasserstraße, aufgezeigt. 

Solche Belastungen, die durch innere, äußere und anthropogenen Einflüsse hervorgerufen 

werden, verursachen der Standsicherheit entgegenwirkende Schäden. Für die notwendigen 

Nachweise zur Gewährleistung eines ausreichenden Schutzes, müssen die hydraulisch und 

bodenmechanisch bedingten Mechanismen bekannt sein. [30] 

Das Eintreten möglicher Schadensbilder an Dämmen hängt insbesondere vom anstehenden 

Untergrund, dem Dammmaterial und der Dammausführung ab. So besteht bei bindigen Lockergesteinen 

nicht die Gefahr einer Herauslösung von Bodenteilchen mit anschließendem 

Transport in den Porenräumen. Begründet wird dieser Umstand damit, dass zwischen den 

Teilchen Bindungskräfte vorliegen. Die physikalischen Eigenschaften eines bindigen Bodens 

werden maßgeblich durch den Wassergehalt beeinflusst. Aus diesem Grund kann sich bei 

Böden mit schmalem Bildsamkeitsbereich die Konsistenz schlagartig verändern, die sich auf 

die Bodenparameter negativ auswirken. Fließ- und Zerfallserscheinungen sind nicht auszuschließen. 

[11] 

Im Umkehrschluss kann der Materialtransport im Zusammenhang einer Strömung nur bei 

nichtbindigen Erdstoffen auftreten. Allgemein wird bei Dammschädigungen von Erdstoffverformungen 

gesprochen. Eine Zusammenstellung (siehe Abbildung 2.13) wurde seitens 

BUSCH [11] festgelegt, die sich aber nur auf nichtbindige Erdmaterialien bei einer Korngröße 

d10 > 0,002 mm bezieht. [11; 9] 

Örtliche Umlagerung von Körnern 

Suffosion Kolmation Erosion Hydraulischer 

Grundbruch 

Innere 

Suffosion 

Äußere 

Suffosion 

Kontaktsuffosion 

Innere 

Kolmation 

Äußere 

Kolmation 

Kontaktkolmation 

Innere 

Erosion 

Äußere 

Erosion 

Fugenerosion 

Kontakterosion 

Erdstoffverformung nichtbindiger 

Erdstoffe 

Örtlicher 


Allgemeiner 


Abbildung 2.13: Erdstoffverformung nichtbindiger Materialien nach [11] & [29] 


Globale Verformung ganzer 

Körper 

Setzung Geländebruch Fließbewegung Erosionsbruch 


Böschungsbruch


Für die weitere Untersuchung der Problemstellung dieser Arbeit ist es unerlässlich die einzelnen 

Schadensmechanismen näher zu beleuchten und ihre Auswirkungen aufzuzeigen. 

Darüber hinaus soll das Verständnis der Problematik eines standsicheren Dammes näher 

gebracht werden. 

In der darauf folgenden Abbildung 2.14 werden Beispiele von örtlichen und globalen Verformungen 

gezeigt, mit der die Bedeutung über die Kenntnis verschiedener Deformationen eines 

Dammbauwerkes ersichtlich wird. 

Abbildung 2.14: Schadensbilder an Dämmen (T-Profil) – (a) Innere & Äußere Erosion bedingt durch 

Durchwurzelung, Wühltiere und Durchnässung (b) Äußere bzw. Oberflächenerosion 

infolge Strömung, Wellen (c) Böschungsbruch aufgrund Dammschwächung durch 

innere Erosion (d) Böschungsbruch infolge Bildung eines Porenwasserüberdruckes 

beim schnellen Absunk (Leerlauf des Kanals) (e) Grundbruch (f) Böschungsbruch als 

Reaktion der Strömung durch Risse (g) Rückschreitende Erosion (h) Hydraulischer 

Grundbruch nach [29] 



Suffosion & Erosion 

Beide Erscheinungen – die Erosion und die Suffosion – kennzeichnen einen durch die Strömungskraft 

bedingten Materialtransport. Der Unterschied zwischen der Erosion und der Suffosion 

ist in der Kornfraktion zu finden. Während bei der Suffosion nur die feinen Bodenteilchen 

aus dem Porenraum in den angrenzenden Porenraum der Bodenmatrix und der grobkörnigen 

Bestandteile transportiert und umgelagert werden, tritt dieser Verlauf bei der Erosion 

auf alle Kornfraktionen zu. [11] 

Aufgrund der Strömungskraft werden zwar die Teilchen in ihrer Lage verändert, jedoch ändert 

sich das Korngerüst zunächst nicht. Lediglich die Porenzahl wird hierbei erhöht, die eine 

Durchlässigkeitserhöhung und Abnahme der Dichte zur Folge hat. Dennoch ist die Gefahr 

des Zusammenbruches des Korngerüstes gegeben, da sich allgemein die Stabilität des gegenseitigen 

Abstützens zunehmend verschlechtert. [14] Es existieren 3 Arten von Suffosion, 

die durch die jeweiligen Grafiken in der Abbildung 2.15 beschrieben werden. [9; 11] Ausgelöst 

wird der Prozess der Suffosion durch einen hohen hydraulischen Gradienten. Meist handelt 

es sich um einen Boden mit ungleichförmiger und intermittierender Kornverteilung mit 

lockerer Lagerung. [17] 

Phase 1 Phase 2 Phase 1 Phase 2 Phase 1 Phase 2 

a b c 

Abbildung 2.15: Prinzip des Suffosionsvorganges – (a) innere (b) äußere und (c) Kontaktsuffosion 

nach [11] 

Auch die Erosion wird je nach Lage unterschieden – die innere, die äußere, Fugen- und Kontakterosion 

(siehe Abbildung 2.16). Eine äußere Erosion kann unter anderem dann ausgelöst 

werden, wenn die Strömung aufgrund der Schleppkraftwirkung an der Böschung den Zusammenhalt 

und die entgegengesetzte Gewichtskraft Bodenteilchen löst. Das ist an der Böschungsoberfläche 

und an der Sohle möglich. Deshalb sind im erhöhten Maß die kohäsionslosen 

und die enggestuften Schluffe und Feinsande gefährdet. Dagegen wird eine innere 

Erosion durch Störstellen, wie Wühltiergänge und Wurzelkanäle, ausgelöst. Im Falle einer 

eintretenden Aufweitung wird von einer rückschreitenden inneren Erosion gesprochen, da 

die Richtung des Abtrags entgegen der Fließrichtung und die Ablagerung an der Austrittstelle 

stattfinden. [11; 14] 



a b 

c d 


Phase 1 

Phase 2 

Abbildung 2.16: Arten Erosionen – (a) äußere (b) innere (c) Fugenerosion und (d) Kontakterosion 

nach [11] 

Kontakterosion ist die Erosion von Erdmaterialien in Bereichen einer Schichtgrenze von fein- 

zu grobkörnigen Böden. Aber auch an Stellen mit undurchlässigen Abgrenzungen (z.B. 

Spundwand, unverfugtes Pflaster), die kleine Öffnungen beinhalten, ist die Voraussetzung 

von Kantakterosion gegeben. In Bereichen von massiven Bauteilen führt es dagegen zu Fugenerosion 

und kann mit dem Mechanismus der inneren Erosion verglichen werden. 

Auslöser von Erosionserscheinungen sind im Schiffsbetrieb (Schraubenstrahl), Wellenschlag, 

WSP-Absunk, Durchwurzelung, Wühltiergänge und Grundwasserströmung zu finden. 

[8] So kann beispielsweise die Oberflächenerosion an den Dammflanken durch die Wurzeln 

der Begrünung begünstigt werden, weil die Wurzeln den anstehenden Boden auflockern und 

damit die Durchlässigkeit massiv erhöhen. [9] 

Die Prozesse der Suffosion und Erosion können, wie in Abbildung 2.14 gezeigt, erhebliche 

Schädigungen an Dammbauwerken verursachen. Diese beziehen sich hier nur auf das T- 

Profil. Bei einer senkrechten Uferverbauung werden größtenteils die Voraussetzungen von 

Erosion und Suffosion, ausgehend von der Wasserseite unterbrochen. Dennoch kann durch 

Störstellen in der Spundwand Strömungsprozesse einstellen. 

Kolmation 

Wenn ein Boden mit ausreichend großen Porenräumen durchströmt wird, so können feine 

Bodenteilchen transportiert und in die vorhandenen Hohlräume des Bodenskelettes abgelagert 

werden. Anhand der Abbildung 2.17 wird dieser Ablauf beschrieben. Dieser Prozess 

beschreibt somit die Umkehrung der Suffosion. Eine Unterteilung kann analog zur Suffosion 

in die innere, äußere und Kontaktkolmation getätigt werden. Der Vorgang der Kolmation entspricht 

aber nicht der Sedimentation, die rein auf der Ablagerung, bedingt durch die Gewichtskraft 

(z.B. Geschiebe im Oberflächengewässer), basiert. An Dammbauwerken muss 

auch dieser Mechanismus beachtet werden, da besonders der Filterkörper am landseitigen 

Böschungsfuß durch die feinen Teilchen zunehmend zugesetzt werden kann. [11] 

Die Filterwirkung wird fortschreitend herabgesetzt. Begründet wird die Tatsache damit, dass 

zunächst grobe Körner sich zwischen dem Bodenskelett verklemmen und daraufhin sich die 

Hohlräume und die Wegsamkeit verringert. Dadurch können sich immer kleinere Körner ab-


lagern, die zunehmend die Porosität verkleinern und die Durchlässigkeit einschränken. Im 

Anschluss daran ändert sich die Lage der Sickerlinie auf einen Punkt oberhalb des vor Erosion 

schützenden Filterkörpers, welches ein Herauslösen von Böschungsmaterial zur Folge 

hat. [11] 

Strömung 

Abbildung 2.17: Schematische Darstellung der Kolmation nach [36] 

Ablagerung von 

Feinbestandteilen 

Hydraulischer Grundbruch 

Ein hydraulischer Grundbruch beschreibt den Aufbruch des Bodens unter der Bedingung 

eines Strömungsprozesses. Dabei sind sämtliche Kornfraktionen mit eingeschlossen. Dieser 

Prozess tritt dann ein, wenn infolge eines hydraulischen Gradienten i sich eine Grundwasserströmung 

bildet und deren nach oben gerichtete Strömungskraft größer als die der unter 

Auftrieb stehenden Gewichtskraft des Bodens inklusive Reibungs- und Kohäsionskräfte ist. 

Der kritische Moment ist genau der, wenn das Gefälle eine Größenordnung von ungefähr 1 

erhält. Besonders Bauwerke auf einer bindigen Deckschicht mit zuunterst anstehendem 

durchlässigem Boden (Kies, Sand) schaffen die Voraussetzung für die Bildung einer artesischen 

Druckhöhe, die sich zwar in Abhängigkeit der Sickerlänge abbaut, aber dennoch einen 

Gegendruck zur Gewichtskraft bildet. [17; 11] Daraufhin wird der Boden unterhalb der Sohle 

gewichtslos und die zusammenhängenden Kornfraktionen (Schichten) brechen auf. Die 

Scherfestigkeit spielt hierbei keine Rolle, sondern wird allein durch den Gradienten beeinflusst. 

[26] 

Nach BUSCH [11] wird der hydraulische Grundbruch in den örtlichen und allgemeinen hydr. 

Grundbruch unterschieden. Unter dem örtlichen hydraulischen Grundbruch ist eine „eng begrenzte“ 

und unter dem allgemeinem hydraulischen Grundbruch eine „erhebliche Erdstoffverformung“ 

zu verstehen. Mit dem Aufbrechen des Bodenkörpers geht eine Vergrößerung des 

Porenraumes und damit eine Erhöhung der Durchlässigkeit k einher. [11] 

Das Versagen der Standfestigkeit ist auch beim Fehlen von bindigen Deckschichten, wie in 

Bereichen einer Spundwand, möglich. Dort wird, wie oben bereits beschrieben, durch den 

hydraulischen Gradienten eine Strömung erzeugt, die sich um die Spundwand herum bewegt, 

während dessen Druck kontinuierlich gemindert wird. Dabei werden die einzelnen Körner 

herausgelöst und umgelagert. 



Beide Fälle – Hydraulische Grundbruch an einer Spundwand und hydraulische Grundbruch 

einer bindigen Deckschicht – werden durch die Abbildung 2.18 beschrieben. 

h 

t2 

t 1 

t 

h/2 (angenähert) 

Hebung 

X 

h 

z 

x 

hw 

BWo 

Sohlenwasserdruck 

Dammkörper 

S,g 

bindige Deckschicht T,s,g 

Durchlässige Schicht 

G,s 

Dichter Untergrund 

U,s 

Abbildung 2.18: Hydraulischer Grundbruch – (links) Baugrube mit Strömungsnetz (rechts) Damm auf 

bindiger Deckschicht mit abbauenden Sohlenwasserdruck nach [44] & [19] 

Kommt es zu einem hydraulischen Grundbruch, so wird meist die rückschreitende Erosion 

eingeleitet, da die einzelnen Bodenteilchen ungehindert an der Oberfläche abgelagert werden 

können. Eine große Gefahr geht bei Böden bestehend aus Feinsanden und Grobschluffen 

aus. Begründet wird dieser Umstand, dass die molekulare Anziehungskraft des Wassers 

größer als die Schwerkraft ist und daher solche Böden stets zum Fließen neigen. [36] 

Setzungen 

Zu den globalen Verformungen gehören die Setzungen, sich die durch eine lotrechte Dammbewegung 

auszeichnen. Aufgrund einer Belastung, wie das Eigengewicht oder die Verkehrslast, 

bei der sich der Spannungszustand ändert, wird eine Deformation im Dammkörper und 

im Untergrund hervorgerufen. Sie bewirkt eine Lage- und Gefügeänderung des Dammmaterials 

und des Untergrundes. Der Begriff der Setzung wird in dem Zusammenhang der Zusammendrückung 

des Korngerüstes verwendet. [43; 26] 

Neben den normalen Belastungen existieren noch zusätzliche Faktoren, die den Prozess 

verstärken. Dazu gehören unter anderem eine unzureichende Verdichtung, Witterungseinfluss, 

Tragfähigkeit des Untergrundes und die Verwendung von feuchten setzungsempfindlichen 

feinkörnigen Materialien. Der Formänderungswiderstand Steifezahl E beeinflusst maßgeblich 

die Setzungen. [43] 

Dennoch ist der Verformungsvorgang der Setzung bei älteren Dämmen nicht so bedeutend. 

Das liegt besonders an der zeitlich abgeklungenen Konsolidierung. Die Hauptkomponente 

(zeitlich gesehen) ist die Sofortsetzung, die unmittelbar nach Herstellung des Dammes einsetzt. 

Weitere Anteile sind die Konsolidierungssetzungen (während des Porenwasserdruckausgleiches) 

und die Kriechsetzungen (nach dem Porenwasserdruckausgleich). [34] 


S > G


Geländebruch 

Das standsicherheitstechnische Problem des Geländebruches beruht auf das Versagen des 

Bodens infolge erhöhter Spannungen bei gleichzeitig zu geringen entgegenwirkenden Kräften. 

Dabei kann zum einem zwischen dem Böschungsbruch / Rutschung und dem Grundbruch 

unterschieden werden (siehe hierzu Abbildung 2.19). Obwohl der Bruch allgemein ein 

3-dimensionales Problem mit unregelmäßiger Gestalt darstellt, wird für die einfache Veranschaulichung 

und Berechnung nach Gleitflächenlehre ein 2-dimensionales Modell mit definierter 

Gleitfläche zugrunde gelegt. So kann angenommen werden, dass der Bruchkörper 

sich, wie in Abbildung 2.19 skizziert, auf einer gekrümmten Gleitfläche bzw. Gleitfuge bewegt. 

[26; 29; 43] 

Für das Eintreten eines Geländebruches sind folgende Parameter verantwortlich: 

Großer Böschungswinkel β (β > ϕ/2) 

Fehlen einer Kohäsion 

Geringer Reibungswinkel ϕ 

Erschütterungen 

Große Deichhöhe 

Außergewöhnliche Verkehrslasten 

Witterungserscheinungen [29] 

Maßgebend für eine Rutschung an der luftseitigen Dammböschung ist die Überwindung der 

Scherfestigkeit, wo hingegen an der Wasserseite es durch einen schnellen Wasserspiegelabsunk 

hervorgerufen werden kann. In dem Zusammenhang kann die Bildung von Zugrissen 

(Abbildung 2.19 links) an der Böschungsoberkante und Stauchungen / Aufwölbungen am 

Böschungsfuß beobachtet werden. Im Allgemeinen beeinflussen so genannte Schwächezonen 

den Bruchmechanismus hinsichtlich der Lage und des Ausmaßes. [43] 

r 

M 

β 

Druckspannung/Spannung 

r 

Bewegung 

Gleitfuge 

Zugspannung 


h 

b 

d 

d 

x f 

x f 

Gleitfuge 

Abbildung 2.19: Böschungsbruch mit Zugrissen (links) und Grundbruch (rechts) nach [43; 24] 

Auflast 

Bruchmechanismus


2.4 Möglichkeiten der Sicherung & Sanierung eines schadhaften Dam- 

mes 

Die im vorherigen Kapitel beschriebenen Schadensarten an einem Kanaldamm verringern 

massiv die Standsicherheit und somit die Sicherheit des Hinterlandes. Im Falle eines solchen 

eingetretenen Schadens sind Sicherungs- und Sanierungsmaßnahmen unabdingbar, die 

unter dem Begriff der Dammnachsorge fallen und den anerkannten Regeln der Technik angepasst 

werden. Hierfür bestehen mehrere Möglichkeiten, die sich je nach Art, Lage und 

Umfanges des Schadens richten. [9] Einen kurzen Überblick verschafft die Tabelle 2.3. 

Tabelle 2.3: Sicherungsmaßnahmen an einem Damm nach [19] 

Schadensart / Beanspruchung Maßnahmen der Sicherung 

Böschungsbruch 

Gleiten 


Hydraulischer Grundbruch 

Erosion & Suffosion & Piping 

Wühltiergänge 

Bewuchs 

Verringerung der Dammdurchströmung 

Verbesserung der Materialeigenschaften 

Stützkonstruktion 

Vergrößerung der Böschungsneigung 



Verbreiterung des Dammes 



Auflasterhöhung am Dammfuß 




Herstellen der Filterstabilität 

Entspannung des Strömungsdruckes 

Installierung von Kontrollelementen 

Einbau von Sperren 

Direkte Wühltierbekämpfung 

vollständige Entfernung 

Einkapselung 

Generell können folgende Sicherungs- bzw. Sanierungsmaßnahmen am Damm in Erwägung 

gezogen werden. 

Abdichtung / Dichtung der wasserseitigen Böschung und Kanalsohle 

Einrammen einer Spundwand 

Baugrundverbesserung 

Schlitzwand / Schmal(dicht)wand / Bohrpfahlwand 

Installierung von Entspannungsbrunnen 

Sickergraben mit Auflastdrän 

Abtrag und Neuaufbau nach Vorgaben der MSD 

Verpressen der Durchströmungskanäle 



Wie aus der Auflistung der Tabelle 2.3 leicht zu erkennen, sollte in allererster Linie die Si- 

ckerwegsführung beeinflusst werden. Das beinhaltet vorrangig die Sickerwassermenge und 

den Verlauf der Sickerlinie mit ihrem Austritt aus der landseitigen Dammböschung. 

Da bekanntermaßen der hydraulische Gradient i das Merkmal für das Vorhandensein einer 

Durch- und Unterströmung des Dammes ist, sollten zur Vermeidung dessen, entweder der 

Sickerweg verlängert oder das Potential verringert werden. 

HW 

hydraulischer 

Höhenunterschied 

i = = 

(2.1) 

L 

Sickerlänge 

Zum Zweck der Reduzierung der Sickerwassermenge sollte auf der Wasserseite oder im 

Damminnern eine Dichtung eingebracht werden. An der Außenseite eines T-Profils kann sie 

aus Asphalt- oder Tondichtung mit überlagertem Deckwerk bestehen. Nachteilig wirkt sich 

die nachträgliche Asphaltdichtung dahin aus, dass der Einbau im trockenen Zustand erfolgt 

und somit der Kanal zwischen der Haltung abgelassen werden müsste. Hingegen kann die 

Dichtung mit dem Naturmaterial Ton auch unter Wasser erfolgen. Dafür stehen drei Verfahren 

zur Verfügung – dem Tonplatten-, Tonwürfel- und Tonbahnenverfahren. Das zuletzt genannte 

Verfahren wird in seiner Anwendung durch die Abbildung 2.20 wiedergegeben. [18] 

Bei dieser Art Dichtung muss eine lange Dichtungsstrecke eingeplant werden, um eventuelle 

Unterströmungen in den Randzonen zu minimieren bzw. auszuschließen. Des Weiteren 

schränken die Einbaugeräte massiv die restliche Fahrrinne in ihrer Breite ein, so dass eine 

wirtschaftliche Nutzung in den Bereichen minimiert wird. Besonders in engen Kanalabschnitten 

oder Kurvenbereichen gestaltet sich diese Tatsache eher als problematisch. Auch ein 

späterer Ausbau der 

Fahrrinne (z.B. Vertiefung, 

Verbreiterung und 

Profiländerung) wird im 

Zuge dieser Variante 

nicht Rechnung getragen. 

Angesichts der nachträglichen 

Abdichtung des 

Kanalbettes ist auch eine 

Erneuerung des Deckwerkes 

unentbehrlich. 

Besonders in den Abschnitten 

höherer Beanspruchung 

wie Anlegestellen 

und Wendeplätzen 

ist sie sehr stabil auszuführen. 

[18] 

Abbildung 2.20: Prinzipskizze zum Verfahren der Tonplattenverlegung 



Mit Einplanung eines Ausbaus (R-Profil) besteht die Möglichkeit der Verwendung einer 

Spundwand, die an der zukünftigen Uferlinie eingerammt wird. Vorteilhaft wirkt sich die 

Spundwand hinsichtlich des hohen Maßes an Dichtigkeit aus. Ihre einzubringende Tiefe richtet 

sich nach den geologischen und hydrogeologischen Untergrundverhältnissen – entweder 

Einbindung in einen möglichen Grundwasserstauer oder in dem Aquifer selbst (künstliche 

Sickerwegsverlängerung). Dadurch bedingt erhöht die Wand den Sickerweg, welches einen 

Ausgleich zwischen dem oberen und unteren Wasserstand schafft. In Anbetracht der Einstellung 

in die undurchlässige Schicht (Stauer) wirft es die Frage nach der Grundwasserrichtung 

auf, wonach bei Fließrichtung aus dem Hinterland kommend, die Gefahr eines Aufstaus gegeben 

ist und somit eine erhöhte Beanspruchung der landseitigen Dammseite hervorruft. 

Trotz der allgemeinen Vorteile stellt sie dennoch – vor allem bei den steigenden Stahlpreisen 

– eine recht teure Maßnahme dar. Insbesondere ist es empfehlenswert, die Effizienz und 

ihre optimalen Tiefe durch Strömungsmodelle nachzuprüfen, um die Kosten weitestgehend 

zu minimieren. Wenn der Ausbau nicht erfolgen soll, besteht auch in diesem Fall die Möglichkeit, 

statt einer mineralischen Kerndichtung, der Einsatz einer „unsichtbaren“ Spundwand. 

Hier fällt die Notwendigkeit der statischen Sicherung, wie erforderliche Einbindetiefe und eventueller 

Verankerung weg. 

Als Pedant zur Spundwand sind auch 

Schmal-, Pfahl- und Schlitzwände für die 

Dichtung eines Dammes denkbar. [19] 

Für die Schlitzwandherstellung wird zunächst 

ein tiefer Graben gezogen (wie in 

Abbildung 2.21 dargestellt), währenddessen 

die Wände vorm Einfallen und 

dem Eindringen von Grundwasser mit 

einer Stützflüssigkeit (Bentonitsuspension) 

geschützt werden. Danach erfolgt 

eine Wandherstellung entweder nach 

dem Zwei-Phasen (Einbau eines massiven 

Betonkörpers mit Bewehrungskorb) 

oder Ein-Phasen-Verfahren (Einbau von 

Beimischungen von Tonen, Steinmehl 

u. ä.). Die Schlitzwand besitzt den Nach- Abbildung 2.21: Skizze einer möglichen Schlitzwandteil, 

dass, wie bereits der Name verrät, 

herstellung (2-Phasen-Herstellung) 

ein Aushub erfolgen muss. Wird aufgrund 

durchgehender Strömungskanäle der Dammquerschnitt bereits geschwächt, so ist es 

wahrscheinlich, dass während der Grabenherstellung die haltenden Kräfte soweit verringert 

werden, das letztendlich innerhalb des Grabens ein Materialtransport, aufgrund der Strömung 

einsetzt und den Damm in den angrenzenden Bereichen der Grabenwand zunehmend 

schwächt. Entgegen der Einbautechnik der Schlitzwand wird die Schmalwand mit Hilfe eines 

Rüttlers hergestellt, die eine in den Boden eingerammte Bohle bei gleichzeitigen Verpressen 

einer Zementmischung wieder zieht. Hierbei können in Abhängigkeit der Tiefe Torsionser- 



scheinungen auftreten, wobei in einigen Zonen dies zur Ausdünnung der Dichtmasse führt 

und somit eine dichtende Funktion nicht vollständig gewährleistet ist. [36] 

Die an einem Damm denkbare Pfahlwandart ist die überschnittene Bohrpfahlwand, denn bei 

ihr kann eine Wasserdichtigkeit erbracht werden. Zudem nimmt sie die Horizontalkräfte vollständig 

auf und trägt die Vertikallasten in den Boden ab. Für diese massive Wandherstellung 

werden zwei Pfahlarten benötigt – die Primär- und Sekundärpfähle – die im Pilgerschrittverfahren 

eingebracht werden. Primärpfähle zeichnen sich dahingegen aus, dass die zuvor gebohrten 

Löcher ohne Bewehrung mit Beton verfüllt werden. Im nächsten Schritt werden die 

Sekundärpfähle mit Anschnitt der benachbarten Primärpfähle und anschließender Stahlbetonverfüllung 

hergestellt. Wegen der großen Menge an Armierungsstahl und der anzufertigenden 

Bohrschablone (Abbrechen nach Fertigstellung) fallen die Kosten sehr hoch aus. 

Dennoch stellt sie eine geeignete Alternative zur Spundwand hinsichtlich einer Ufereinfassung 

dar, wenn die Bohrpfahlwand im trockenen Bereich (wasserseitige Böschung oberhalb 

des WSP) errichtet wird, um danach vor der Wand das überschüssige Bodenmaterial abzutragen. 

[36] 

Falls ein Standsicherheitsdefizit von den 

Eigenschaften des anstehenden Bodens 

ausgeht, kann die Verbesserung / Verfestigung 

des Materials in Betracht gezogen 

werden. Dafür stehen mehrere Verfahren 

zur Verfügung. An dieser Stelle wird nur auf 

ein Teil der Möglichen eingegangen, weil 

nicht jede Art für eine Dammsanierung geeignet 

erscheint. Unter den Begriff „deep 

mixing method“ (DMM) fallen sämtliche 

Maßnahmen, bei denen der Baugrund vor 

Ort durch Bindemittelzugabe wie Kalk 

und/oder Zement verfestigt wird. Eine Verbesserung 

kann einerseits mechanisch und 

andererseits hydraulisch vollzogen werden. 

Zum einen ist es möglich den Boden mit 

Stabilisierungspfählen zu verbessern, bei 

dem das Bindemittel (trocken oder als Suspension) 

mit rotierenden Mischwerkzeugen 

in den Boden eingebracht wird. Die dabei 

entstehenden Pfähle erhöhen vor allem die 

Tragfähigkeit, vermindern die Wahrscheinlichkeit 

eines Geländebruchs und erhöhen 

allgemein die Standsicherheit. Weiterhin 

kann auch das Bindemittel unabhängig von 

der Säulenherstellung mit dem Boden ge- 

Abbildung 2.22: Bodenverbesserung im MIP-Verfahren 

(Schneckenbohrung) 



mischt werden. Das lässt sich mit der Injektion, FMI-, MIP- und das Düsenstrahlverfahren 

bewerkstelligen. Bei dem FMI-Verfahren wird mittels einer Fräse das Lockergestein bei 

gleichzeitiger Zugabe des Bindemittelsuspension aufgefräst und gemischt. Die erreichbare 

Tiefe liegt auf ungefähr 9 m unter GOK. Im Gegensatz zum FMI wird beim MIP statt der Fräse 

die Schneckenbohrung eingesetzt. Die Herstellung erfolgt über die überschnittene Bohrung, 

dem ein weitgestuftes Aggregat hinzugegeben wird. Anhand der Abbildung 2.22 wird 

der Prozess der Herstellung mit dem dazu notwendigen Großgerät verdeutlicht. Für Tiefen 

größer 7 m und anstehenden Grundwasser ist eher auf eine andere Verbesserungsvariante 

zurückzugreifen. Die Methode ist vor allem für die Stabilisierung von weichen, feinkörnigen 

Böden oder locker gelagerten Sanden geeignet. Das Düsenstrahlverfahren zeichnet sich 

hingegen durch die Niederbringung einer kleinen Bohrung aus, in das eine Schneidflüssigkeit 

(Bindemittelsuspension) mit hohem statischem Druck gepumpt wird, um es schließlich mit 

den gelösten Bodenpartikeln zu mischen. Ein zu hoher Druck kann zum Nebeneffekt der 

ungewollten Hebungen führen. [35; 32] 

Mit der Injektion wird das Ziel verfolgt die vorhandenen Porenräume im Lockergestein als 

Fließwege für das Injektionsgut zu nutzen, die über Manschettenrohre oder Injektionslanzen 

in den Boden gepresst werden. [35] Der größte Vorteil der zuletzt angesprochenen 4 Maßnahmen 

ist die fehlende Notwendigkeit des Bodenaushubes. Trotzdem kann das Verpressen 

von Injektionsgut auch den Nachteil beinhalten, dass aufgrund der enorm hohen Drücke und 

bei vorhandenen Strömungskanäle die Suspension über die Wegigkeit an Wirkung verliert. 

Zur Verhinderung von Materialtransport jeglicher Art eignet sich generell das Aufbringen von 

Stufen- und Mischfilter, die ebenfalls die Funktion einer Auflast übernimmt, um den Aufbruch 

durch Verlust der Lagesicherheit (hydr. Grundbruch bzw. Auftrieb) zu verhindern. Nachteilig 

wirkt sich diese Art der Sicherung aus, wenn im Dammhinterland (hinter dem Auflastfilter) 

keine durchgehende Deckschicht vorhanden ist. In diesem Fall strömt das Wasser an die 

Stellen ohne Deckschicht und tritt infolge des artesischen Druckes zutage und verursacht 

dadurch eine Vernässung. [2] 

Im Fall eingetretener Quellen am landseitigen Dammfuß – Anzeichen einer rückschreitenden 

Erosion – steht in erster Linie die Zielstellung den artesischen Druck kontrolliert abzubauen 

und das anfallende Wasser über Drainageleitungen schadlos abzuführen. Ermöglicht wird 

dieser Prozess auf Grundlage von installierten Entspannungsbrunnen, die nur die Aufgabe 

besitzen den hydrostatischen Druck an gezielten Stellen zu verringern. Es stellt eine relativ 

teure Maßnahme dar, wobei aber keine weiteren hohen Kosten hinsichtlich der Wartung anfallen. 

Darüber hinaus ist ihre lange Beständigkeit sehr vorteilhaft. In der darauf folgenden 

Tabelle 2.4 werden noch mal die jeweiligen Vor- und Nachteile der eben angesprochenen 

Möglichkeiten der Dammsicherung und -sanierung zusammengefasst. 



Tabelle 2.4: Übersicht über gängige Sanierungs- oder Sicherungsmaßnahmen mit deren Vor- und 

Art 

Nachteilen an einem Damm 

Zweck / Anwendungsbereich 

Dichtung dichtende Funktion 

verhindern einer Untergrundströmungsbildung 

Verringerung der Vernässung 

Erhöhung der Standsicherheit 

Schmalwand dichtende Funktion 

Abdichtung bei geringen 

hydraulischen 

Druckdifferenzen 

Schlitzwand statische und dichtende 

Funktion 

(Stahl-)Spundwand 

statische und dichtende 

Funktion 

Ufereinfassung 

Bohrpfahlwand Aufnahme vom Erddruck, 

Wasserdruck 

wasserdicht 

Entspannungsbrunnen 

kontrollierter Abbau 

des artesischen Druckes 

Auflastfilter Drainagewirkung 

Sickerlinienbeeinflussung 

Erhöhung der Normalspannung 

im Untergrund, 

um Bruch durch 

hydraulische Belastung 

zu verhindern 

Entwässerungsgraben 

Aufnahme des anfallendes 

Wassers 

Abbau des Strömungsdruckes 

Vorteile Nachteile 

hohe Wasserdichtigkeit 

Verwendung von natürlichem 

Material 

keine zusätzlichen 

statischen Belastungen 

hohe Anpassungsfähigkeit 

wirtschaftlich 

geringer Materialverbrauch 

Anwendung in allen 

rammbaren Böden 

wasserdicht 

natürliche Baustoffe 

wasserdicht 

geringe bis keine Erschütterungen 

wirtschaftlich 

platzsparend 

verformungsarm 

wasserdicht 

geringe Querschnittsfläche 

gute Rammbarkeit 

industrielle Fertigung 

hohe Lebensdauer 

Möglichkeit des Kanalausbaus 

verformungsarm 

wasserdicht 

platzsparend 

verhältnismäßig leichte 

Herstellung 

geringer Eingriff 

einfache Herstellung 

Gezielte Wasserführung 

der Sickerlinie 

einfache Wartungsarbeiten 

hohe Lebensdauer 


zeitintensiv 

Beschränkung auf das 

Material Ton 

Nutzungseinschränkung 

des Kanalquerschnitts 

kein nachträglicher 

Ausbau möglich 

begrenzte Ausführungstiefen 

erschütterungsintensiv 

Beschränkung auf 

rammbare Böden 

aufwendige Baustelleneinrichtung 

gesonderte Entsorgung 

des verunreinigten 

Aushubmaterials 

Aussparungen für Leitungen 

kompliziert 

Offene Bauweise 

Kosten abhängig vom 

Stahlpreis 

Gefahr einer Schlosssprengung 

keine Integration in das 

landschaftliche Bild 

Schwieriger Einbau 

durch Schloss 

kostenintensiv 

aufwendiges Verfahren 

zeitintensiv 

anfallender Erdaushub 

Lebensdauer 

aufwendige Wartung 

recht hohe Kosten 

keine Druckentspannung 

Zusetzen des Filters 

möglich 

Böschungssicherung 

erforderlich 

Wasserhaltung notwendig


Bodenverbesserung 

Mischung des Bodens 

mit Bindemitteln zur 

Erhöhung der Festigkeit 

oder Wasserundurchlässigkeit 

insitu-Verfahren 

in Abhängigkeit des 

Verfahrens bis in sehr 

große Tiefen möglich 

kein Bodenaustausch 

oder Erdaushub 

statische Sicherheit 

gegeben 

kostengünstig 


unkontrollierbare Suspensionswegigkeit 

zum Teil hohe statische 

Drücke 

Teilweise variieren die jeweiligen Verfahren erheblich im Rahmen ihrer Herstellungskosten. 

Deshalb werden die Kosten zum Vergleich mittels der Tabelle 2.5 gegenübergestellt. Dabei 

werden nur der Basispreis und die dazu gehörigen Baustelleneinrichtungskosten betrachtet. 

Es sei darauf hingewiesen, dass die Preise nur ungefähre Anhaltswerte darstellen und teilweise 

den Schwankungen der Rohstoffpreise unterliege. Das gilt vor allem für die Stahlkosten 

bei der Spundwand, Bohrpfahlwand und der Zwei-Phasen-Schlitzwand zu. Denn bisher 

konnte in den letzten Jahren ein durchschnittlicher Jahreszuwachs von 50% verzeichnet 

werden. [51] Die für die Spundwand angegebenen Kosten basieren auf 2004/2005, was 

deutlich unter dem aktuellen Stand liegt – es ist viel mehr mit einem Quadratmeterpreis von 

100 bis 200 €/m² zu rechnen. Für die nachträgliche Tondichtung liegen keine genauen Angaben 

der Kosten vor. Dennoch kann aufgrund des erhöhten Aufwandes und der Bereitstellung 

großer Gerätschaften inklusive eines Pontons und Arbeitsplattform in einer sechsstelligen 

Größenordnung für die Baustelleneinrichtung gerechnet werden. Kostenmäßig stellt sich 

das Material Ton bei ca. 20 €/m³ bzw. 4 €/m² bei 20 cm Einbauhöhe ein. Das Bereitstellen 

eines Pontons kann mit 1.500 – 2.000 €/d veranschlagt werden. Mit Hinzuziehung der Geräte- 

und Personalkosten kann es sich auf ca. 10.000 €/d erhöhen. Wenn der Berechnung der 

Herstellungskosten einer Tagesleistung von 180 m² (5 x 30 m lange Bahn mit 1,20 m Breite) 

zugrunde liegt, so ergeben sich inklusive des Tons 60 – 100 €/m². 

Tabelle 2.5: Kostenvergleich der Sanierungs- und Sicherungsverfahren an einem Damm nach [20; 39; 

6] 

Art 

Baustelleneinrichtung 

Gerät [€] 

Einbautiefe t 

[m] 

Herstellungskosten 

[€/m²] 

Tondichtung - k.A. - k.A. 

< 5 

28,00 

Schmalwand - 76.700,00 5 – 10 

31,00 

> 10 

33,00 

Ein-Phasen- 

Verfahren 

Tieflöffel 

Schlitzwandgreifer 

Hydrofräse 

51.200,00 

76.700,00 

153.400,00 

< 15 

15 – 30 

42,00 

90,00 

< 15 

102,00 

Zwei-Phasen- Schlitzwandgreifer 153.400,00 15 – 30 

112,00 

Verfahren Hydrofräse 204.500,00 30 – 50 

123,00 

> 50 

143,00 

(Stahl-)Spundwand - 11.400,00 

0 – 10 

> 10 

94,00 

101,20 

Schlitzwand


Bohrpfahlwand - 128.000,00 

62/6* 

75/5* 

88/7,5* 

118/9* 

120/16* 


330,00 

307,00 

283,00 

378,00 

236,00 

Entspannungsbrunnen 

- k.A. - 600,00 €/lfdm 

Auflastfilter - k.A. - 650,00 €/lfdm 

Offener Entwässerungsgraben 

- k.A. - 1100,00 €/lfdm 

MIP-Verfahren - Entspricht Bohrpfahlwand 

MFI-Verfahren - k.A. - 40,00 

* Durchmesser/Überschneidung [cm]

3 Notwendige Nachweisführungen an einem Damm 35 

3 Notwendige Nachweisführungen an einem Damm 

Bevor an dieser Stelle die Berechnungsansätze der einzelnen erforderlichen Nachweise kurz 

beschrieben werden, soll zuerst für diese auf das abweichende Sicherheitskonzept kurz eingegangen 

werden. 

3.1 Sicherheitskonzepte in Abhängigkeit der Lastfälle und des Grenzzustandes 

Wie auch in anderen Standsicherheitsproblematiken an „normalen“ Bauwerken, besteht die 

Forderung die Standsicherheit eines Dammbauwerkes, auf Grundlage der Teilsicherheitsbeiwerte 

(DIN 1054), durchzuführen. Ausgehend von den Grenzzuständen (GZ) und den 

Lastfällen (LF) ergeben sich die einzelnen Teilsicherheitsbeiwerte für die Einwirkungen und 

die Beanspruchungen. Lediglich für den GZ2, der Gebrauchstauglichkeit, sind die Lastfälle 

unerheblich. Bekanntermaßen spiegeln die Lastfälle die Verknüpfung der Einwirkungskombinationen 

(EK) mit den Sicherheitsklassen (SK) wieder. Bei den üblichen Standsicherheitsnachweisen 

an Gebäuden werden 3 Lastfälle unterschieden. Da es sich bei einem Damm 

um ein Bauwerk mit erhöhtem Risiko handelt, wird bei solcher Nachweisführung zusätzlich 

der LF4 hinzugezogen. Es stellt einen Sonderlastfall dar, damit nicht auszuschließende Einwirkungen 

mit betrachtet werden können. Zur Erläuterung des Unterschiedes zwischen den 

Einzelnen werden die Lastfälle in der Tabelle 3.1 gegenübergestellt. [9; 15] 

Tabelle 3.1: Lastfallannahmen an einem Dammbauwerk nach [9] 

Art des Lastfalls 

LF1 

(„ständige Bemessungssituation“) 

LF2 

(„veränderliche 

Bemessungssituation“) 

LF3 

(„außergewöhnlicheBemessungssituation“) 

Zu betrachtende Einwirkungen Besonderheiten 

Eigenlasten, Erddruck, ständiger Wasserdruck 

(ständige Einwirkungen) 

Verkehrslasten, veränderlicher Wasserdruck 

(veränderliche Einwirkungen) 

Eigenlasten, Erddruck, ständiger Wasserdruck 

(ständige Einwirkungen) 

Verkehrslasten, veränderlicher Wasserdruck 

(veränderliche Einwirkungen) 

Strömungskraft während Baumaßnahme 

(vorübergehende Einwirkungen) 

Versagen eines Sicherungselementes 

im Fall eines Hochwassers, der über 

BHW liegt 

Windwurf, der zur Schwächung des 

Querschnittes führt 

erhöhte Verkehrslasten 


Ansetzen der bei der Durchsickerung 

entstehenden Strömungskräfte 

beim Damm mit fehlender Dichtung 

Berücksichtigung einer Dichtung 

mit Funktion einer Sickerwegsverlängerung 

Berücksichtigung einer Durchströmung 

infolge einer Leckage 

kein Katastrophenfall 

Annahme einer vollkommen ausgefallenen 

Dichtung


LF4 

(„Sonderlastfall 

– nicht auszuschließendeBemessungssituation“) 

Versagen zweier Sicherungselemente 

Kombination aus LF3 und Anderen 

Kombination aus Versagen eines Sicherungselementes 

und Wasserwegigkeit 

durch Wurzelkanäle 

Kombination aus Versagen eines Sicherungselementes 

und Windwurf oder 

Wühltiergängen 

Auslaufen des Kanals 


Annahme einer vollkommen ausgefallenen 

Dichtung 

Die Standsicherheitsbetrachtungen an einem nichthochwasserbelasteten Damm richten sich 

stets nach dem BWo. Notwendigerweise werden im Rahmen der Standsicherheit die Grundwasserpotenzialverteilung 

und somit der Verlauf der Sickerwasserlinie im Damm ermittelt. 

Auch mögliche Wasseraustritte an der Dammböschung gehören zur grundlegenden Erfassung. 

Zur Berechnung der Dammdurchströmung kommt meist das Konzept der FEM zum 

Tragen, um die komplexen Prozesse hinreichend genau abbilden und einarbeiten zu können. 

Aber auch hier setzt es für eine exakte Ermittlung die genaue Abbildung der Dammgeometrie, 

hydraulische wirksamen Einbauten, hydraulischen Randbedingungen und Bodenschichtung 

voraus. Im weiteren Verlauf sind damit die Standsicherheitsuntersuchungen gewährleistet, 

die im Nachfolgenden hinsichtlich ihrer Verfahren angesprochen werden. 

3.2 Hydraulischer Grundbruch 

Der hydraulische Grundbruch wird dem Grenzzustand GZ1A – Verlust der Lagesicherheit – 

zugeordnet und äußert sich durch den Strömungsgrenzfall, welcher wiederum im Fall gleichgroßer 

entgegengerichteter Kräfte (Strömungskraft und Bodengewicht unter Auftrieb) eintritt. 

Deshalb besteht der Nachweis der ausreichenden Sicherheit, wenn gewährleistet werden 

kann, dass die Strömungskraft betragsmäßig kleiner als die der Gewichtskraft ist. [15; 2] 

′ ′ ′ ′ 

(3-1) 

S d ≤ Gd 

= Sk 

⋅γ 

H ≤ Gk 

⋅γ 

G, 

stb 

S’k 

γH 

G’k 

γG,stb 

…Strömungskraft im durchströmten Boden 

…Teilsicherheitsbeiwert der Strömungskraft 

…Kraft des Bodens unter Auftrieb 

…Teilsicherheitsbeiwert der Gewichtskraft (günstige & ständige Einwirkungen) 

Zum gleichen Ergebnis führt die Verwendung der Auftriebskraft Ak anstelle der Strömungskraft 

und des Eigengewichtes des wassergesättigten Bodens Gk. 

A d Gd 

= Ak 

⋅γ 

H ≤ Gk 

⋅γ 

G, 

stb 

≤ (3.2) 

Dabei sind die Strömungskraft oder die Auftriebskraft anhand eines Strömungsnetzes mit 

Hinzunahme sämtlicher ungünstigen Einwirkungen wie z.B. Bodenschichtung zu ermitteln. 

TERZAGHI hat besonders den hydraulischen Grundbruch an Stützmauern untersucht und 

konnte feststellen, dass die Breite des Aufbruchkörpers ungefähr der halben Einbindetiefe


der Wand entspricht. Aufbauend auf seine Untersuchungen empfiehlt die DIN 1054 diese 

Vereinfachung anzunehmen. [15; 2] 

Neben dieser Art des Nachweises kann auch der hydraulische Gradient für die Beurteilung 

des Prozesses der Ausspülung hinzugezogen werden. So gilt der Sicherheitsnachweis als 

erbracht, wenn folgende Bedingung eingehalten werden kann. Sie beruhen auf der Simulation 

des hydraulischen Grundbruches in einem zylindrischen Gefäßes von DAVIDENKOFF 

(1970), wobei die Grundlagen ebenfalls auf TERZAGHI zurückzuführen sind. [12; 48] 

γ ′ 

η = ≥1, 

5 

(3.3) 

max f 

s 

maxfs …maximaler Strömungsdruck 

γ’ …Wichte des Bodens unter Auftrieb 

HW 

mit f s = γ w ⋅i 

und i = ergibt sich nachstehende Beziehung: 

min L 

γ ′ γ ′ γ W icrit 

η = = = ≥ 1, 

5 

(3.4) 

HW 

H min L i 

γ ⋅ 

W 

max 

W 

min L 

γW 

…Wichte des Wassers 

minL …geringste Sickerwegslänge 

…Differenz zwischen dem oberen und dem unteren Wasserspiegel 

HW 

Ein solcher Zustand der Gewichtslosigkeit stellt sich vor allem bei Böden ein, die keine Sickerwegspassage 

ermöglichen und gleichzeitig nicht die Strömung verhindern können. Insbesondere 

trifft das auf die Feinsande, schluffige Sande und Grobschluffe zu. Aus diesem 

Grund wird hier dieser Nachweis beschrieben, da es sich im Untersuchungsgebiet um solche 

im Allgemeinen verständlichen Schwemmsandböden handelt. Näheres wird im Kap. 4.4.2 

geschildert. 

3.3 Materialtransport 

Die Materialtransportmechanismen spielen eine wesentliche Rolle für die Standsicherheit. Im 

Bezug der Nachweisführung können die Suffosion und Kontakterosion (Erosion) zusammengefasst 

werden, da sie sich in ihrer Erscheinung nur unwesentlich voneinander unterscheiden. 

Dennoch sind die Untersuchungen nur für Materialien nichtbindiger Erdstoffe mit einem 

Korndurchmesser d10 > 0,002 mm zweckdienlich, da bindige Böden aufgrund ihrer Kohäsion 

nicht suffosions- bzw. erosionsgefährdet sind. 



3.3.1 Erosionsgrundbruch (Piping) 

Im Allgemeingültigen wird unter dem Erosionsgrundbruch der Abtransport und die Ablagerung 

von Bodenteilchen infolge eines Strömungsgradienten verstanden. Infolge des Prozesses 

entsteht ein Durchströmungskanal, der sich rückschreitend vergrößert. Vor allem sind 

Bereiche des Bodens mit unterschiedlichen Strömungswiderständen und in Kontaktflächen 

von leicht herauslösbaren Boden zu massiven Bauwerksteilen gefährdet. Deshalb kann auch 

der Begriff der rückschreitenden Erosion und Fugenerosion Anwendung finden. Erkennbar 

wird dieser Schaden meist an der landseitigen Wasserunterseite (ungesicherter Sickergraben) 

durch Quellbildungen mit Ausspülung von Bodenteilen. Durch das Einstellen der unkontrollierten 

Wasserwegsamkeit mittels Wasseradern durch den Damm wird die der Strömungskraft 

entgegenwirkende Widerstand (Gewichtskraft des Bodens) zunehmend verringert, 

welches unweigerlich zum hydraulischen Grundbruch führen kann. [9; 2] 

Generell ist dieser Mechanismus (rückschreitende Erosion) schwer erfassbar. Der Nachweis 

erfolgt größtenteils auf Grundlage der finiten Berechnung, bei der die Grundwasserpotenzialverteilung 

in vertikal-ebenen Ersatzmodellen berechnet wird. Da es speziell für die rückschreitende 

Erosion keinen separaten Nachweis existiert, wird auf den Nachweis der Fugenerosion 

zurückgegriffen. Dabei wird die Schichtgrenze wie eine Fuge behandelt, die eine 

minimale Breite von 2 m und unendlicher Länge aufweist. Dennoch kann es bei rein horizontaler 

Durchströmung zu ungenügenden Lösung führen. Normalerweise ist dieser Nachweis 

im Rahmen des LF3 oder LF4 (beide mit Ausfall eines bzw. mehrerer Sicherungselemente) 

zu erbringen. Liegt jedoch ein ungedichteter Kanal oder Flussbett vor, so ist dieser ebenfalls 

für den LF1 durchzuführen. [9] 

Dessen ungeachtet, kann dennoch eine einfache analytische Abschätzung zur Erosionsgrundbruchsicherheit 

vollzogen werden. Die Vorgabe eines in der Standsicherheitsbetrachtung 

üblichen Sicherheitsgrades ist nicht möglich, weil die Vorhersage des Ortes nicht exakt 

bestimmbar ist. [48] 

Die Abschätzung nach CHUGAEV erfolgt über das mittlere Kontrollgefälle ik und den in der 

Tabelle 3.2 angegebenen izul. 

H 

< izul 

(3.5) 

L 

W 

i k < 

i …hydraulisches Gefälle 

HW 

…Differenz zwischen dem oberen und unteren Wasserspiegel 

L …Sickerwegslänge 



Tabelle 3.2: Nach Chugaev statistisch ermittelte zulässige hydraulische Gradienten für einzelne Bo- 

denarten [48] 

Bodenart dichter Ton 

schluffiger 

Ton 

Feinsand Mittelsand 


Grobkies, 

Kies 

izul 0,40-0,52 0,20-0,26 0,12-0,16 0,15-0,20 0,25-0,33 

Angewendet werden kann diese Abschätzung nur im Fall, dass der Durchmesser der Strömungsröhre 

kleiner gleich der halben Durchströmungslänge ist. 

3.3.2 Suffosion und Kontakterosion 

Der Nachweis unterteilt sich in zwei Untersuchungskriterien – dem „Geometrischem Kriterium“ 

und dem „Hydraulischen Kriterium“. [9; 11] 

Als erstes ist die Möglichkeit des Transportes der Kornfraktion innerhalb des vorhandenen 

Porengerüstes und der Kornmatrix zu prüfen, welches sich durch das „Geometrische Kriterium“ 

äußert. Wird bei diesem Kriterium keine ausreichende Sicherheit festgestellt, so ist das 

„Hydraulische Kriterium“ zu untersuchen, bei dem zu ermitteln ist ob die Schleppkraft der 

Sickerströmung in der Lage ist Bodenteilchen zu transportieren. Erst im Falle der Nichteinhaltung 

führt es zum Vorgang des Materialtransportes. Der Ablauf beider Verfahren, die auf 

ZIEMS & CISTIN beruhen, soll an dieser Stelle kurz erläutert werden. [9; 11] 

Beim geometrischen Kriterium wird zunächst die Körnungslinie des Bodens durch einen gewählten 

Trenndurchmesser dT in zwei Anteile aufgespaltet, wobei der Bereich mit dem feineren 

Bestandteilen zum Basisstoff und der andere Teil zum Filterstoff gezählt wird. Über die 

nachstehenden Gleichungen (301H3.6) und (302H3.7) werden die Gewichtsanteile gB(i) und 

gF(i) zur Erstellung der jeweils neuen Körnungslinien berechnet. [7; 11] 

GB 

g B( 

i) 

= ⋅100% 

(Basisstoff) (3.6) 

G 

BT 

GB 

− GBT 

g F ( i) 

= 

⋅100% 

(Filterstoff) (3.7) 

100% 

− G 

GBT 

GB 

BT 

…prozentualer Gewichtsanteil am Schnittpunkt mit Trenndurchmesser 

…prozentualer Gewichtsanteil an originaler Körnungslinie für gewählte Korndurchmesser 

Sinnvollerweise werden für GB gleichmäßig abgestufte Korndurchmesser gewählt, mit der 

dann die jeweilige Körnungslinie abgebildet wird.


Abbildung 3-1: Diagramm zur Ermittlung des zulässigen Abstandsfaktors A50 nach [7] 

Für beide neuen Kornverteilungen wird die Ungleichförmigkeitszahl U in Gleichung 3.8 und 

3.9 ermittelt. [7; 11] 

d 

d 

60 U I = (Basisstoff) (3.8) 

10 

D 

D 

60 

U II = (Filterstoff) (3.9) 

10 

Anhand der Ungleichförmigkeitszahlen ergibt sich in Verbindung mit dem Diagramm (siehe 

Abbildung 3-1) der zulässige Abstandsfaktor A50. Dieser wird dann mit dem vorhandenen A50 

durch, 

D 

50 

vorhA 50 = (3.10) 

d50 

verglichen, wobei D50 der mittlere Korndurchmesser des Filtermateriales und d50 die des Ba- 

sisstoffes ist. 

Das hydraulische Kriterium wird mit der Bedingung erfüllt, dass das Verhältnis aus ikrit und 

ivorh eine hydraulische Sicherheit η nicht überschreitet. 

ikrit 

ikrit 

η Suffosion = ≥ 2, 

0 

η Kontakterosion 

= ≥ 1, 

5 

(3.11) 

i 

i 

vorh 

Die Größe des ikrit wird vorrangig von der Strömungsrichtung und dem Winkel zwischen der 

Strömungsrichtung mit den Bodenschichten beeinflusst. Parallele Ausrichtungen der Strö- 


vorh


mungen zur Schwerkraft ermöglichen schon bei geringen hydraulischen Gefällen einen Ma- 

terialtransport. [9] 

3.4 Grundlagen zur Bemessung einer Spundwand 

Das Lösen eines statischen Problems, wie hier einer Spundwand, wird heute in der Regel 

durch den Einsatz von Computerprogrammen bewältigt. Aber auch bei deren Verwendung ist 

das Verständnis über die Berechnungsalgorithmen Voraussetzung zum Erhalt hinreichend 

genauer Ergebnisse. Zumeist bauen sie auf die klassische Erddruck-/Erdwiderstandansätze 

oder dem Ansatz des Traglastverfahren auf. Zu diesem Zweck wird ein Überblick über die 

notwendigen Bodenparameter und Einflussfaktoren der klassischen Variante gegeben. 

Der Nachweis der statischen Sicherheit einer Spundwand wird dem GZ1B zugeordnet und 

unterliegt daher folgender Bedingung: 

∑( ) 

⎟ ⎛ Rk 

⎞ 

E ⋅γ 

⎜ 

(3.12) 

⎝ γ R ⎠ 

∑Ed= k E ≤ ∑Rd= ∑ 

Sowie die Summe der Einwirkungen als auch die Summe der Widerstände werden mittels 

Teilsicherheitsbeiwerten im Rahmen der anzusetzenden Lastfälle verringert bzw. erhöht. 

Darüber hinaus muss auch der GZ2 – Gebrauchstauglichkeit gewährleistet sein. [47; 2] 

Die Belastungen bzw. Einwirkungen gehen in erster Linie auf die vertikalen Verkehrslasten 

und die horizontalen Erd- und Wasserüberdrücke zurück, die eine Stützung durch den Erdwiderstand 

erfahren. Deshalb ist das Wissen über den anstehenden Erddruck und den Erdwiderstand 

erforderlich. Der hier beschriebene Ansatz beruht auf die Theorie von COULOMB, 

welches teilweise durch andere Autoren wie MÜLLER-BRESLAU und RANKINE modifiziert und 

erweitert wurde. Diese Theorie zeichnet sich durch eine einfache Handhabung aus, da die 

Gleitfläche als eben angenommen wird. Weitere Theorien und der vollständige Theorieansatz 

nach COULOMB werden in DIN 4085 [16], dem Spundwandhandbuch [47] und der EAU 

[2] wiedergegeben. 



3.4.1 Einwirkungen und Widerstände 

Bevor eine Berechnung erfolgen kann, müssen bestimmte Informationen über den Baugrund 

vorliegen. Das betrifft zum einem den Schichtaufbau, die GW-Verhältnisse und die äußeren 

Kräfte, die in der Tabelle 3.3 zusammengestellt sind. 

Tabelle 3.3: Übersicht über die erforderlichen Baugrundinformationen zur Berechnung einer Spundwand 

Schichtaufbau 

Grundwasser 

angreifende Kräfte 

Sicherungselemente 

Anzahl der Schichten 

Mächtigkeit 

Bodenparameter 

Anzahl der GW-Leiter 

Lage der GW-Leiter 

Art 

Art der Kraft 

Lage der Kraft 

Anker 

Steifen 

Einflüsse auf die Berechnung 


Wichte 

Reibungswinkel 

Kohäsion 

Wandreibungswinkel 

Durchlässigkeit 

gespanntes GW 

freies GW 

Flächenlast 

Punktlast 

Rundstahlanker 

Verpressanker 

Klappanker 

Der reine Ansatz nach COULOMB stellt einen Sonderfall dar, bei dem die Wand nicht verdreht 

ist, oberhalb des Kopfes keine Böschung anschließt und die Wand keine Wandreibung (glatte 

Oberfläche) erfährt. Aufgrund dessen wird dieser Sonderfall nicht gesondert betrachtet, 

sondern nur der allgemeine Fall mit der jegliche Baugrundsituation erfasst werden kann. Zunächst 

beziehen sich die Formeln auf einen homogenen Baugrund. [47] 

Vorweg werden die Erddruck- und Erdwiderstandsbeiwerte (3.13) und (3.14) benötigt: 

K agh 

K pgh 

= 

cos 

= 

cos 

2 

2 

⎡ 

α ⎢1 

+ 

⎢⎣ 

⎡ 

α ⎢1 

− 

⎢⎣ 

cos 

sin 

cos 

cos 

sin 

cos 

2 ( ϕ − α ) 

( ϕ + δ a ) sin( 

ϕ − β ) 

( α − β ) cos( 

α + δ ) 

2 

( ϕ + α ) 

( ϕ − δ p ) sin( 

ϕ + β ) 

( α − β ) cos( 

α + δ ) 

a 

p 

⎤ 

⎥ 

⎥⎦ 

⎤ 

⎥ 

⎥⎦ 

2 

2 

(3.13) 

(3.14)


Diese horizontalen Erddruckbeiwerte dienen zur weiteren Berechnung des Erddruckes e(h) 

an einem beliebigen Punkt der Wand bzw. zur Ermittlung der Erddruckkraft E über die ge- 

samte Länge. Der Beiwert Kpgh gilt nur für Reibungswinkel φ < 30°, darüber ist die Annahme 

einer gekrümmten Gleitfläche, wie der Ansatz von SOKOLOWSKI/PREGL realistischer. [47; 34] 

1 

1 

= ⋅ = γ ⋅ 

(3.15) 

2 

2 

2 

E agh / pgh eagh 

/ pgh h h K agh / pgh 

E av 

/ 

( σ + α ) 

/ pv = Eah 

/ ph ⋅ tan a p 

(3.16) 

Wenn der Wandreibungswinkels δ nicht vernachlässigt wird oder die Wand einen Verkip- 

pungswinkel α aufweist, dann besitzt der Erddruck eine horizontale und eine vertikale Kraft- 

komponente. Infolgedessen wird mit Hilfe der Gleichung (3.16) der vertikale Anteil berechnet. 

Der Wandreibungswinkel darf hier mit δ 2 

a / p = ± ϕ angesetzt werden. [48] 

3 

Wenn der Boden aus bindigen Materialien besteht, dann weisen diese Erdstoffe oftmals eine 

Kohäsion auf, die natürlicherweise mit in die Berechnung in Form der Gleichung (3.17) (Aktiv) 

und (3.18) (Passiv) einfließt. [47] 

K ach 

K pch 

cosϕ 

⋅ cos β ⋅ cos 

= 

1+ 

sin 

cosϕ 

⋅ cos β ⋅ cos 

= 

1+ 

sin 

( δ a −α 

) ⋅ ( 1− 

tanα 

⋅ tan β ) 

( ϕ + δ −α 

− β ) 

a 

( δ p −α 

) ⋅ ( 1− 

tanα 

⋅ tan β ) 

( ϕ − δ + α + β ) 

p 


(3.17) 

(3.18) 

Mit Einsetzen in die Gleichung (3.19) und (3.20) ergeben sich die Kohäsionskräfte für den 

aktiven Erddruck und den Erdwiderstand. 

E = e ⋅ K − = c ⋅ h ⋅ K 

(3.19) 

ach 

pch 

ach 

pch 

ach 

pch 

ach 

E = e ⋅ K = c ⋅ h ⋅ K 

(3.20) 

pch 

Generell wird an der Oberseite des abzustützenden Bodens eine ständige Verkehrslast p mit 

10 kN/m² angenommen. Des Weiteren können auch zusätzlich Einzel-, Streifen- oder Linienlasten 

angreifen, die ebenfalls den horizontalen aktiven Erddruck erhöhen. Dies drückt sich 

durch die Gleichung (3.21) aus. [47] 

Eaph aph 

mit 

= e ⋅ h 

(3.21) 

e 

aph 

= p ⋅ K 

aph 

cosα 

⋅ cos β 

= p ⋅ 

K 

cos 

agh 

( α − β ) 

(3.22) 

Mit diesen eben genannten Gleichungen besteht jetzt die Möglichkeit die an einem Spundwandbauwerk 

angreifenden Kräfte eines homogenen Baugrundes zu berechnen.


Im Falle eines geschichteten Bodens ändert sich die Berechnung nur insofern, dass die Erddruckverteilung 

in den einzelnen Schichten vorgenommen wird. Dabei werden die vertikalen 

Spannungen über die Tiefe z aufsummiert – wie in der Gleichung (3.25) dargestellt. Die vertikalen 

Oberflächenlasten p werden hinzugezogen. [47] 

e = σ ⋅ K − c ⋅ K 

(3.23) 

ah 

ph 

z 

z 

agh 

pgh 

ach 

e = σ ⋅ K + c ⋅ K 

(3.24) 

pch 

σ z = ∑ i ⋅ i 

(3.25) 

mit ( γ h ) 

Durch die Bodenschichtung ändert sich das Erscheinungsbild der Erddruckverteilung in der 

Hinsicht, dass die spezifische Wichte der einzelnen Schichten im Übergangsbereich einen 

Knick verursacht. Bei der Wichte ist die Lage des Grundwassers bedeutend, denn es entscheidet 

über die Verwendung der Feuchtwichte γ (oberhalb WSPGW) oder Wichte unter Auftrieb 

γ’ (unterhalb WSPGW). Die Auftriebskraft verringert die effektive Wichte und somit den 

Erddruck und Widerstand. Ebenfalls beeinflusst die betragsmäßige Änderung der Scherparameter 

c und ϕ den Erddruck – sie äußert sich durch einen Sprung in der Verteilung. [47] 

Ist die Spundwand nicht in den undurchlässigen Untergrund eingebunden, so wird die Wand 

umströmt und es bildet sich ein Strömungsdruck aus, der die effektiven Spannungen vor der 

Wand vergrößert und hinter der Wand verringert. Kommt eine Verankerung oder Aussteifung 

zum Tragen, so wirken diese als Stützstellen, die das Verdrehen der Wand unterbinden. 

3.4.2 Festlegung der Umlagerungsfigur 

Die Erddruckumlagerung tritt dann in Erscheinung, wenn die Spundwand infolge einer Verankerung 

oder dem Einsatz von Steifen zusätzlich gesichert wird. Durch das Heranpressen 

der Wand durch den Anker entwickelt sich oberhalb dessen ein weiterer Erdwiderstand, der 

im Rahmen der Umlagerung berücksichtigt wird. Dadurch wird die Umverteilung der ermittelten 

Erdrücke und Erdwiderstände bewirkt. Dennoch entspricht der Gesamtwert dem des resultierenden 

Erddruckes. Die Form der Umlagerung richtet sich nach der Art der Wandbewegung 

und des Herstellverfahrens. [47] In der EAU [2] trifft es auf das Zweite mit jeweils 3 

Fällen zu, die sich durch den Ankerkopfabstand a voneinander unterscheiden. Bei den Herstellverfahren 

handelt es sich um dem „Abgraben vor der Spundwand“ und dem Lagenweisen 

Einbau hinter der Spundwand“. 

E H a ⋅ ≤ ≤ 1 , 0 0 

0 , 1⋅ 

H E ≤ a ≤ 0, 

2 ⋅ H E 

0 , 2 ⋅ H E ≤ a ≤ 0, 

3⋅ 

H E 

Dagegen obliegt die Umlagerungsfigur nach DIN 4085 der Wandbewegung – entweder die 

Parallelverschiebung, Fußpunktdrehung oder Kopfpunktdrehung. [16] 



3.4.3 Ermittlung der erforderlichen Einbindetiefe einer Spundwand 

Mehrere Faktoren tragen zur Standsicherheit einer Spundwand bei. Zum einem kann das 

Stützelement zusätzlich am oberen Ende durch einen Anker oder Steife (Baugrube) gesichert 

werden. Sinnvoll ist diese Maßnahme bei zu großen Geländesprüngen. Sie bewirken 

dadurch eine weitere Widerstandskraft. Daneben besteht auch die Möglichkeit der Einbindung. 

Inwieweit die Spundwand in den Boden eingebunden werden muss, hängt von dem 

anstehenden Boden, den hydraulischen Einflüssen und der Höhe des Geländesprunges ab. 

Die Einbindung in den Untergrund kann mit freier Fußauflagerung, teilweiser oder vollständiger 

Fußeinspannung erfolgen. [47; 33] 

Für die erforderliche Sicherheit gegen Hydraulischen Grundbruch, Geländebruch und Erosionsgrundbruch 

muss die Wand eine Mindesteinbindetiefe aufweisen. Im Zusammenhang 

eines Uferverbaus an Kanälen sollte ein späterer Ausbau – Vertiefung der Hafensohle – in 

der Spundwandlänge mit eingeplant werden. Auch den Bereichen größerer Kolkgefahr ist 

Rechnung zu tragen. [2] 

Vorteile einer eingespannten Wand gegenüber der freien Auflagerung sind die Verhinderung 

der großen Eigenverformungen der Wand und die gleichmäßige Ausnutzung des Profilwiderstandes 

über die Gesamtlänge. Häufig findet, zur Dimensionierung einer Spundwand, das 

Verfahren nach Blum Anwendung, da es sich durch ihre Einfachheit und Übersichtlichkeit 

auszeichnet. Die Berechnung wird durch Hinzufügen einer Ersatzkraft C im theoretischen 

Fußpunkt erreicht. Bei der teilweisen und volleingespannten Wand ist die ermittelte Einbindetiefe 

um einen Rammtiefenzuschlag zu erhöhen, um die reale Beanspruchung an der Ersatzlagerkraft 

C mit einzubeziehen. [47; 36] 

Die Ermittlung der Einbindetiefe erfolgt über die Frage des Momentengleichgewichtes. Das 

heißt, dass genau die Länge gesucht wird, bei dem ein Gleichgewicht am Spundwandfuß 

zwischen den resultierenden Kräften aus Erddruck und Erdwiderstand vorliegt. [47] 

F 

∑ M () t = G ⋅∑ 

Eagh, 

k , i ⋅ ( t + h * 0, 

i ) + γ Q ⋅∑ 

Eaqh, 

k , i ⋅ ( t + h * 0, 

i ) 

γ (3.26) 

1 

− ∑ E pgh, 

k, 

i ⋅ t * 0, 

i = 0 

γ 

Ep 

Die Berechnung kann auf dem Wege der Iteration, mit Hilfe eines Nomogramms oder einfach 

analytisch erfolgen. Nach dem Erhalt der erforderlichen Einbindetiefe t wird ein Tiefenzuschlag 

hinzugerechnet. [2] 

t = α ⋅t 

(3.27) 

1−0 

to-1 

…ermittelte erforderliche Einbindetiefe 

α …Faktor zur Berücksichtigung des Einspanngrades und den Belastungen (unverankert: 

1,40-1,60; verankert: 1,15-1,20; verankert & Einspannung: 1,20- 

1,30 


4 Untersuchung eines Dammabschnittes im innerstädtischen Bereich der Stadt Lingen 46 

4 Untersuchung eines Dammabschnittes im innerstädtischen 

Bereich der Stadt Lingen 

Viele ältere Kanäle werden von homogenen Dämmen (aus ungeeignetem Material) mit unzureichender 

bis hin zu fehlender Dichtung eingefasst. Daraufhin stellen sich meist Probleme 

hinsichtlich der hydrogeologischen Verhältnisse ein, die eine Gefahr für die Gesamtstandsicherheit 

bedeuten. Solch ein Fall, der fehlenden Dichtung, trifft auf dem Dortmund-Ems- 

Kanal (DEK) zu. Das Hauptaugenmerk richtet sich hierbei auf die Untersuchung der hydraulischen 

und bodenmechanischen Bedingungen eines Teilbereichs des DEK in der Stadt Lingen. 

Dieses Kapitel widmet sich dem DEK, der Geologie und Hydrologie in der Region, der 

Vorstellung der Dammsituation, Lage, Dammaufbau, Hydraulik, Schadensbild und der Beurteilung 

der Standsicherheit. 

4.1 Die Stadt Lingen 

Die im Landkreis Emsland – Westteil von Niedersachsen – gelegene Kleinstadt Lingen (siehe 

Abbildung 4.1 – grüne Markierung) befindet sich auf einer Höhe von ca. 24 m. ü. NN. Ihre 

Lage wird durch die in der Tabelle 4.1 angegebenen Längen- und Breitengraden ungefähr 

eingerahmt. Westlich der Kleinstadt (ca. 56 000 EW) fließt die Ems (Fluss I. Ordnung) leicht 

mäandrierend an der Stadt vorbei. Zwischen dem natürlichen Flusslauf der Ems und dem 

Stadtkernbereich liegt der Dortmund-Ems-Kanal. In Lingen befinden sich bis zu 7 Hafenanlagen, 

von denen der Alte und der Neue Hafen zunehmend an Bedeutung verlieren. [53] 

Niederlande 

A31 

Ems 

Wilhelmshaven 

Diepholz 

N 

Bremerhaven 

Ems-Jade-Kanal Oste 

Emden 

A27 

Lingen 

Leer 

A28 

Küstenkanal 

A1 

Oldenburg 

Mittelland-Kanal 

Hunte 

A29 

Nordrhein Westfalen 

Bremen 

0 10 20 30 40 50km 

Weser 

A1 

Stade 

Hameln 

Kassel 

Leine 

Schleswig-Holstein 

A7 

Aller 

A7 

Göttingen 

Hamburg 

Braunschweig 


Celle 

Hannover 

A2 

Mittelland-Kanal 

Lüneburg 

Goslar 

Thüringen 

Uelzen 

Harz 

Elbe- 

Seitenkanal 

Mecklenburg Vorpommern 

Sachsen Anhalt 

Abbildung 4.1: Lage der Stadt Lingen innerhalb des Bundeslandes Niedersachsen nach [55]


Tabelle 4.1: Geographische Lage der Stadt Lingen nach Gauß-Krüger-Koordinaten 

Hoch Rechts 

Nord 5824155,0 2592160,0 

Süd 5819450,0 2590335,0 

West 5821380,0 2587970,0 

Ost 5823914,0 2592237,5 

Klimatisch gesehen, äußert sich die Region als gemäßigte maritime Klimazone mit einer Jahresniederschlagsmenge 

von rund 813 mm und einer Jahresdurchschnittstemperatur von ca. 

9,3°C. [53] 

4.2 Die Binnenverkehrswasserstraße Dortmund-Ems-Kanal (DEK) 

Zu den ältesten Kanälen Deutschlands gehört der DEK, der die Verbindung zwischen der 

Nordsee und dem Ruhrgebiet bildet. Darüber hinaus zweigt der Mittelland-Kanal (MLK) am 

DEK ab, um die Ost-West-Achse zu gewährleisten. Im Jahr 1892 wurde mit dem Bau begonnen, 

welcher bereits nach nur 7 Jahren Bauzeit 1899 abgeschlossen werden konnte. Die 

Länge beläuft sich von Dortmund bis zum Seehafen Emden auf etwa 226 km und wird in 

eine Nord- und Südstrecke unterteilt. Während es sich bei dem südlichen Teil um einen rein 

künstlichen Kanal handelt, wird der nördliche Abschnitt teilweise durch die staugeregelte 

Ems charakterisiert. Ab dem Abzweig MLK bei Bergeshövede beginnt die Nordstrecke. [4, 

56] Nach Kap. 2.1.1 handelt es sich beim DEK im Lingener Raum definitionsgemäß um einen 

Seitenkanal, da es dort parallel zum natürlichen Flusslauf der Ems verläuft. 

Der DEK hatte vorrangig die Aufgabe die Eisenindustrie im Ruhrgebiet mit Kohle zu versorgen, 

gleichzeitig wurden aber auch Eisenerz, Getreide, Holz und Salz transportiert. Heute 

fällt der größte Anteil des transportierten Tonnenkilometers auf die Südstrecke mit der Anbindung 

an die Elbe und des Berliner Raumes. [3; 57] 

Mit Zunahme des Bedarfes wurden in bestimmten Abständen der DEK umgebaut. Die Querschnittsveränderungen 

sind in der Abbildung 4.2 dargestellt. Neben den industriellen Gütern 

dient die Wasserstraße als Erholungsgebiet, für Freizeitaktivitäten und der Trinkwasserversorgung. 

[58] 

Solche Umbauten der Querschnittsgröße wurden aufgrund der Beanspruchungen, in Folge 

des erhöhten Verkehrs, notwendig. In der Abbildung 4.2 (b) wird die Muldenform gezeigt, 

welche den Angriff der Sohle, ausgehend von der Rückströmung, vermied. [23] 

Die Zuständigkeit obliegt den WSA Meppen, Rheine, Duisburg-Meiderich und Emden, die 

dem WSD-West untergeordnet sind. [57] 



a 

b 

c 

1: 2.51: 4 

-2,00 

-1,00 

8,00 

600 t ± 0,00 

3,00 3,00 18,00 

3,00 

-3,25 

9,50 

1350 t 

± 0,00 


-2,50 

40,00 

± 0,00 

-3,50 

-3,50 

-2,50 

-1,75 

-2,50 

1: 2 1: 3 

1: 40 

1: 40 

5,00 5,00 10,00 10,00 5,00 5,00 

10,50 24,00 10,50 

Abbildung 4.2: Unterschiedliche Querschnittsformen des DEK im Laufe der Zeit – (a) nach Fertigstel- 

lung 1899, (b) bis 1940, (c) ab 1950 nach [23] 

Unterhalb der Stadt Lingen entkoppelt sich der DEK vom natürlichen Flusslauf der Ems und 

führt westlich an der Stadt vorbei. Die Lage des Kanals und des Flusses ist der Abbildung 

4.3 zu entnehmen. In diesem Bereich liegt der DEK in der Trasse des Vorläufers, dem alten 

Hanekenkanals. Vorwiegend ist der Kanal als Trapezprofil mit einer Böschungsneigung von 

1:3 ausgebaut. 

Untersuchungsgebiet 

Abbildung 4.3: Stadt Lingen mit Lage des Untersuchungsbereiches [1] 

3,00 

1: 4 

1: 2.5 

1: 3


Das Gewässerbett wird nicht ausreichend durch ein Deckwerk geschützt. Aufgrund dieser 

Tatsache werden die Kanalseiten stark beansprucht, was sich durch eine Verringerung der 

wasserseitigen Dammneigung und Kolkbildungen, vor allem in Bereichen der Häfen, äußert. 

Des Weiteren ist der benetzte Umfang nicht durch eine Dichtung gesichert, die zu Problemen 

der erhöhten Durchströmung – in Richtung Hinterland – und dadurch bedingt zum Verlust 

des Kanalwassers führen. Diesem Faktum ist es geschuldet, dass in einigen Bereichen die 

Standsicherheit stark gefährdet ist. 

4.3 Regionale Geologie und Hydrologie 

Bei der Untersuchung der Standsicherheit eines Erdbauwerkes an einem künstlichen oder 

natürlichen Gewässers müssen die geologischen und hydrologischen Gegebenheiten hinreichend 

genau bekannt sein. Deshalb wird hier kurz auf die örtlichen Bedingungen (besonders 

im Großraum Lingen) des von der Ems beeinflussten Gebietes eingegangen. 

4.3.1 Abriss des geologischen Aufbaus des Emslandes 

Das Emsland beschreibt die landseitige Fläche auf beiden Seiten des Flusses Ems und ist 

im Südwesten Niedersachsen gelegen. Wie alle norddeutschen Gebiete wurde das Emsland 

durch den Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeit massiv beeinflusst und gebildet. Aufgrund 

des ständigen Wandels klimatischer Verhältnisse und den damit bedingten Gletschervorstoßes 

bei gleichzeitiger Geröll- und Sedimentumlagerungen bzw. -ablagerungen wird das heutige 

Bild der Stratigraphie beeinflusst. 

Als höchste Erhebungen zeichnen sich im Emsland die „Bentheimer Berge“ im Süden, die 

„Wilsumer Berge“ (Uelsener, Wilsumer und Itterbecker Höhen) im Westen, die Höhen von 

Lohne im Osten und schließlich die im SE gelegenen „Emsbürener Berge“ bzw. der „Emsbürener 

Höhenrücken aus. Mit Ausnahme der „Bentheimer Berge“ sind alle anderen Höhen 

durch das Zutagetreten des Tertiären geprägt. Bedingt des Saale-Glaziales und der sich vorschiebenden 

Grundmoräne fanden fluvatile als auch glazigene Ablagerungen in den Tälern 

statt, die aber durch Erosionserscheinungen und Abtragungen während des Eisrückganges 

nicht mehr als eine zusammenhängende Decke erkennbar sind. Diese noch in einigen Teilen 

bestehende Grundmoräne wird als stark sandiger Geschiebelehm aus wechselnd lehmigen 

bis sandigen Kiesen angesprochen. In tieferen Lagen besteht ein größerer Anteil an tonigschluffigen 

Komponenten und wird aufgrund des Kalkgehaltes als Geschiebemergel bezeichnet. 

[5] 

Die Berge in Bentheim wurden dagegen durch das Aufstellen von Sandsteinformationen aus 

der Kreide und vereinzelt durch Tonstein/Mergelstein des oberen Jura geformt. An den 

Sandsteinschollen legt sich der Unterkreide-Tonstein an und bildet die Basis der quartären 

Ablagerungen, die durch glazifluviatilen Sand/Kies mit unterlagertem Geschiebelehm und 

überlagerten fluviatilen Sand des Weichsel-Glazials gekennzeichnet sind. In einigen Bereichen 

werden die fluviatilen Sandfolgen und in den sich talbildenden Kreidemassiven äolische 

Ablagerungen, wie Dünen und Flugsanden des Holozän, überlagert. [5] 



Neben den gestalterisch auffälligen Höhenzügen wird das restliche flache Emsland überwiegend 

durch eine Sand-Kies-Folge charakterisiert. Das Tertiäre liegt hier erst in einer Tiefe ab 

-20 m ü. NN und darunter an. Oberhalb des Tertiärs grenzt natürlicherweise die quartäre 

Schichtung an, dessen Basis aus stark lehmigen kiesigen Sanden besteht. Aufgrund der 

Lage wird sie der Grundmoräne, ausgehend von der Elstereiszeit, zugeordnet. Grob gesehen, 

wird die im Quartären oberhalb liegende Schichtenfolge in die Unteren Sande, Saalezeitliche 

Grundmoräne, Oberen Sande, Fluvioglaziale Sande, Eem-Interglaziale Ablagerungen, 

Talsande, Spätglaziale Ablagerungen und Flugsande eingeteilt. Der Untere Sand unterlagert 

die Saaleglaziale Grundmoräne und wurde fluvio-glazial oder glazi-fluviatil transportiert 

und sedimentiert. Es besteht vorrangig aus mittelkörnigen Sanden mit Beimengungen aus 

Fein- und Grobsanden. Aber auch Einlagerungen von Kiesbänken können in den Unteren 

Sanden vorkommen. Bei der Grundmoräne handelt es sich um sandig-kiesigen Lehm oder 

auch lehmigen Sand in einer nicht mehr völlig erhaltenen durchgehend geschlossenen Decke. 

Über der Grundmoräne befinden sich die Oberen Sande, bestehend aus Sanden bis hin 

zu kiesigen Sanden. Des Weiteren werden sie als zu anlehmige bis schwachlehmige Sanden 

angesprochen. Sie wurden rein fluviatil abgelagert. [5] 

Die Fluvioglazialen Sande obliegen der Grundmoräne. Im Zusammenhang ihrer Petrographie 

unterscheiden sie sich dennoch nicht von den Unteren Sanden. 

Eem-Interglaziale und Spätglaziale Ablagerungen beschreiben in beiden Fällen humose bis 

torfige Einlagerungen bzw. Ablagerungen in der jeweiligen Zeitepoche. Unzweifelhaft ist es 

erforderlich die organischen Anteile im Boden einer Bewertung in ihrer Mächtigkeit, Lage und 

petrographischer Zusammensetzung zu unterziehen. Aus diesem Grund wird mittels der 

Abbildung 4.4 die flächenhafte Ausbreitung des Eem-Interglazials beschrieben. An dieser 

Stelle sei darauf hingewiesen, dass es sich lediglich um eine vermutete Ausdehnung nach 

Richter, die auf die Auswertung zahlreicher Bohrungen beruhen, handelt. [5] 



Abbildung 4.4: Das Emsland mit möglicher Ausdehnung des Eem-Interglazials nach [5] 

Der Talsand stellt den Hauptteil der sich im Emsland befindlichen Bodenart. Ihre Mächtigkeit, 

mit durchschnittlich 8-15 m nimmt von S nach N zu. In den „Bechtheimer Höhen“ legt sich 

der Talsand an das Kreidemassiv mit wenigen Metern an. Hinsichtlich der Petrographie lässt 



sich sagen, dass es sich um fein- bis mittelkörnige bis hinzu Grobsanden handelt, die schichtig 

– kreuzschichtig gelagert sind. Die Bildung des Talsandes erfolgte frühestens nach dem 

Saaleglazial wohl aber in der Weichseleiszeit, und legt sich damit auf die lehmige Grundmoräne. 

Mit dem Begriff Talsand werden sämtliche sandige Talfüllungen der großen norddeutschen 

Urstromtäler verstanden. [5] 

Zuoberst finden sich die Flugsande und Dünen, die sich äolisch in den Talsandräumen gebildet 

hatten. Hauptsächlich treten sie an Flussrandzonen des Ems- und Vechtetals auf. Damit 

erstreckt sich ihr Verlauf vorwiegend örtlich begrenzt auf beiden Seiten der Ems. Die sich 

bildende Form zeichnet sich durch einzelne Dünenrücken und ausgedehnter Dünenfelder 

aus. Die Ems beeinflusste maßgeblich, durch die häufigen Flussbettverlagerungen, die Geologie 

des Emstals. Dazu trägt auch die starke Mäandrierung mit bei. An den Flussufern haben 

sich Steilufer gebildet, welche sich auf eine Eintiefung in das Pleistozäne rückzuführen 

lassen. In den Bereichen der Talauen werden grundsätzlich Flusssande, bestehend aus 

Fein- bis Mittelsande, vorgefunden. Darüber hinaus liegen lehmige Flussablagerungen mit 

stark feinsandigen, stark tonigen und kalkfreien Bestandteilen an. Aufgrund des fehlenden 

Kalkes zählt es zum Auelehm. [5] 

Fluss- und Talsand 

Interglaziale Serie 

Saale-Grundmoräne 

Untere Sande 

GOK 

9,8m 

13,6m 

15,2m 

21,1m 

27,0m 

27,2m 

28,3m 

35,9m 

39,2m 

55,5m 

"Schluffiger Fein- bis Mittelsand" 

"Schwachtoniger Feinsand, etwas feinkiesig, z. T. 

mittel- bis grobsandig mit Holz" 

"Flachmoortorf mit Holz" 

"Torfiger Feinsand mit Faulschlamm" 

"Feinsand" 

"Schwarzer torfiger Sand" 

"Dunkelgrauer Feinsand mit Tonschichten" 

"Schwachtoniger - toniger Feinsand, z. T. 

schluffig, z. T. feinkiesig" 

"Steiniger Ton, mit Steinen von 20 cm Ø" 

"Toniger, schluffiger Feinsand" 

Abbildung 4.5: Schichtenverlauf eines bei Lingen abgeteufte Bohrung (Bohrarchiv des NLfB., Hanno- 

ver, Nr. 3409/71) nach [5] 



In unmittelbarer Nähe zur Stadt Lingen zeigt sich die Schichtenabfolge auf ähnlich Weise wie 

bisher beschrieben. Als Beispiel sei auf eine Tiefenbohrung bis in eine Tiefe von ca. 55,5 m 

in der Abbildung 4.5 hingewiesen. 

Die oberen zwei Schichten bilden den holozänen Flusssand und den Talsand, dem sich mit 

zunehmender Tiefe die interglaziale Serie anschließt. Darunter folgt das ältere Fluvioglazial 

mit darunterliegender Saale-Grundmoräne und Unteren Sanden. Zur Veranschaulichung 

zeigt die Abbildung 4.6 einen Querschnitt durch das Emstal mit einer WE-Ausrichtung. Daran 

ist die Schichtenfolge mit dem unten liegenden Tertiären und dem überlagerten Quartären 

(Pleistozän und Holozän) gut zu erkennen. Im Bezug der Querschnittsführung sei auf die 

Anl. 1.4 verwiesen. Des Weiteren werden in Anl. 4 einige Beispiele von Tiefenbohrungen im 

Bereich Lingens aufgezeigt. [5] 

Für das Verständnis, des geologischen Aufbaus und der leichteren Nachvollziehbarkeit des 

oben beschriebenen Schichtenverlaufes innerhalb des regionalen Einflussgebietes der Ems, 

ist der Anl. 2.1.1 ein Ausschnitt aus der geologischen Karte beigefügt. 

Abbildung 4.6: Geologischer Querschnitt durch das Emstal Nahe Lingen [25] 

Die Legende befindet sich auf der nächsten Seite 



4.3.2 Hydrologische & hydrogeologische Verhältnisse 

Das Untersuchungsgebiet gehört zum Einzugsgebiet der Ems, welches eine Größe von 

ca. 9 000 km² [31] in Niedersachsen aufweist. Maßgebend für die Beschreibung der hydrogeologischen 

Verhältnisse ist der geologische Aufbau des Untergrundes verantwortlich. Für 

die Hydrologie erfolgt zweckmäßigerweise eine Einteilung in 5 Zonen, wobei sich das Hauptaugenmerk 

auf die Zone 3b (siehe Abbildung 4.7) konzentriert, in dem sich das Projekt befindet. 

Für nähere Erläuterungen der anderen Zonen, sei auf [5] verwiesen. Im Bereich Lingens 

liegen vorwiegend Sande, Talsande und Kiese in größerer Mächtigkeit an. Bereits im 

Kap. 4.3 wurde darauf eingegangen. Während die Holozäne und die weichseleiszeitlichen 

schwach schluffigen Sande (Talsande) gering bis mäßige Durchlässigkeiten aufzeigen, werden 

die Spät- und Frühsaaleglaziale Sande mittel bis stark durchflossen. [5] 

Die Wasserscheide links der Ems fällt in Richtung SSE – NNW über die Emsbürener und 

Löhne-Höhen. Rechts der Ems grenzt die Ems-Weser-Wasserscheide, von SE nach NW 

gerichtet, das Einzugsgebiet ein. Aufgrund der geologischen Voraussetzung obliegt im gesamten 

Gebiet ein oberes Grundwasserstockwerk, was größtenteils 20 bis 80 m mächtig ist. 

Weiterhin können bis zu vier GW-Stockwerke vorliegen, die meist untereinander hydraulisch 

verbunden sind. Begründet wird die Tatsache mit den fehlenden oder unzureichenden bindigen 

Zwischenlagen. Der oberste Aquifer kann als ungespannt angenommen werden. [5] 

Hydraulische Beziehungen zwischen dem Grundwasser und dem DEK wird laut RICHTER [5] 

ausgeschlossen. Nach neueren Erkenntnissen und Beobachtungen trifft diese Aussage jedoch 

nicht zu, da aufgrund der starken Durchlässigkeit und dem hohen Wasserverlust im 

unmittelbaren Bereich ein erhöhter Grundwasserstand festgestellt wird. Diese Tatsache wird 

im Kap. 4.4.3 einer näheren Untersuchung unterzogen. 

Grundsätzlich wird die wasserführende Schicht durch eine zuunterst liegende Grundwassersohlschicht, 

bestehend aus mehr oder weniger tonig sandigen Schluffen bis hin zu Tonen 

und stark schluffigen Feinsanden eingefasst. 



Abbildung 4.7: Aufteilung der hydrogeologischen Flächenausbreitung durch Zonen und Darstellung 

der linksseitigen Wasserscheide der Ems nach [5] 



Das Wissen über die ungefähre Lage und Mächtigkeit der grundwasserführenden Schichten 

ist für die Aufstellung eines Grundwassermodells notwendig. Dieses Verständnis stellt aber 

nur einen Anteil dar. Darüber hinaus sind Kenntnisse über die Niederschlagsmengen, künstlichen 

Entnahmen und Störzonen notwendig. Im Bereich Lingen herrscht ein mittlerer Jahresniederschlag 

von 813 mm/a (wie in Abbildung 4.8 zu sehen), basierend auf der Auswertung 

der monatlichen Niederschlagsmengen in einem Zeitraum von 1998-2007. Die ausführlichen 

Daten befinden sich in Anl. 7.2, die vom Deutschen Wetterdienst (DWD) zur Verfügung 

gestellt wurden. 

Der Niederschlag ergibt sich aus den Anteilen der Evapotranspiration ET, dem Oberirdischem 

Ao und Unterirdischem Abfluss Au und der Veränderung des in der ungesättigten und 

gesättigten Zone gespeicherten Wassers σs. Daraus bildet sich wie folgt die Wasserhaushaltsgleichung: 

( Ao + Au) 

± s 

N = ET + σ 

(4.1) 

Selbstverständlich dürfen auch die Störzonen nicht unberücksichtigt bleiben. Damit sind vor 

allem die mit einem künstlichen und natürlichen Ursprunges gemeint. Natürliche Störzonen 

treten da auf, wo wasserführende Schichten durch nicht zusammenhängende bindige Materialien 

(z.B. Tonlinsen) unterbrochen werden, die eine Herabsetzung des Durchflusses bewirken 

können. Zu den künstlichen gehören besonders die Drainagen, Grabenverfüllungen 

und Bauwerke. Speziell in Lingen existiert um den Stadtkern herum eine großflächige Grabenverfüllung 

mit innenliegendem Drainagerohr. Dieser ist nur im nördlichen Bereich als offener 

Graben ausgeführt. Aufgrund der grobkörnigen Materialien entwässert noch ein Großteil 

des Innenstadtbereiches in den Graben, der wiederum das Wasser zur Ems führt. 

Niederschlagshöhe [mm/a] 

90,0 

80,0 

70,0 

60,0 

50,0 

40,0 

30,0 

20,0 

10,0 

Mittlerer Jahresniederschlag (1998-2007) 

Mittlerer Jahresniederschlag 

813,0 mm/a 

0,0 

Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 

Monat 

Abbildung 4.8: Höhe des Niederschlages im Verlauf eines Jahres in Lingen aus Datensammlung des 

DWD 



4.4 Beschreibung des zu untersuchenden Kanaldammes 

Kernaufgabe ist die Findung und Optimierung einer geeigneten Sicherungs- und Sanierungsmaßnahme 

eines geschädigten Dammes. Im besonderen Maße besteht diese Untersuchung 

eines Dammabschnittes am DEK, der das direkt angrenzende bebaute Hinterland 

vom Kanal abgrenzt. 

4.4.1 Die Lage & Geometrie 

Der innerstädtische Damm befindet sich am rechten Ufer (Richtung Süd nach Nord) des 

DEK’s und grenzt im Süden an den „Alten“ und im Norden an den „Neuen Hafen“ an. Anhand 

der Abbildung 4.3 ist die Lage innerhalb der Stadt zu erkennen. Im Zuge des Projektes 

wird dieser Bereich als „Bögengebiet“ bezeichnet. Es liegt der gebogenen Form (siehe 

Anl. 1.2) die sich wiederum durch die Einfahrt in den „Alten Hafen“ ergibt, zu Grunde. Geographisch 

lässt sich das Gebiet durch die in der Tabelle 4.2 aufgelisteten Gauß-Krüger- 

Koordinaten eingrenzen. Dabei kennzeichnet das Querschnittsprofil km-145.800 die südliche 

und das Profil km-146.230 die nördliche Grenze des zu untersuchenden Dammes. In der 

Anl. 1.2 wird das Untersuchungsgebiet farblich (grün) hervorgehoben und die Lage der vermesstechnisch 

aufgenommenen Querprofile inklusive des Profils km-145.990 dargestellt. Für 

das Profil km-146.230 liegt keine Vermessung der Geometrie vor. Am Profil km-145.990 wird 

im weiteren Verlauf die Betrachtung der hydrogeologischen und statischen Situation vorgenommen, 

da in diesem Bereich der größte Schaden festgestellt wurde. 

Tabelle 4.2: Geographische Eingrenzung des Dammes mit Angabe der Gauß-Krüger-Koordinaten 

DEK-Kilometrierung Rechtswert* Hochwert* 

145.800 2589106,86 5821388,08 

145.990 2588934,62 5821369,84 

146.230 2588898,77 5821606,77 

* Die Hoch- und Rechtswerte entsprechen dem Schnittpunkt des Profils mit der Gewässerkante 

Die in der Tabelle 4.3 angegebenen Werte zeigen, dass die Dammkrone auf einer mittleren 

Höhe von ca. 23,08 m ü. NN liegt, mit Ausnahme des Rampenbereiches, der an die Leinpfadbrücke 

zur Überquerung der Einmündung in den „Alten Hafen“ anschließt. Somit besitzt 

der Damm eine durchschnittliche Höhe von 1,93 m gegenüber dem Dammhinterland. Der 

Spannweite des minimalen und maximalen Abstandes zwischen dem NW-Kanal und der 

Sickerwassergrabensohle beträgt 1,49 – 1,90 m. 

Der Damm wird durch eine ungefähre Böschungsneigung von 1:3 gekennzeichnet, die sich 

aber am wasserseitigen Dammfuß infolge mechanischer und hydraulischer Belastungen verringert 

hat. Vor allem im Bereich des Bögengebietes werden die Kriterien des Regelquerschnittes, 

besonders die Breite des Dammes (Kronenbreite) mit ca. 3,0 bis 3,50 m, nach [50] 

nicht eingehalten. Ausführlich wird auf die Forderung seitens der WSD im Kap. 2.2.4 eingegangen. 



Tabelle 4.3: Höhenangabe des Dammverlaufes anhand der Querprofile 

Querprofil Wirtschaftsweg 

Höhe [m ü. NN] 

Tiefster Punkt am 

Sickergraben (Ursprungssituation) 


Hinterland 

145.800 22,57 20,08 21,20 

145.825 25,00 19,95 21,20 

145.880 25,49 19,78 20,91 

145.925 25,31 19,76 20,97 

145.990 24,35 19,67 20,76 

146.060 23,89 19,95 21,58 

146.110 23,42 19,86 21,40 

146.135 23,24 19,87 21,37 

146.170 23,11 20,07 20,80 

146.215 22,72 - 21,20 

146.230 22,67 - 21,23 

4.4.2 Ergebnisse im Zuge der Erkundung für das Profil DEK km-145.990 

Im Rahmen der oben beschriebenen problematischen Situation im Dammhinterland wurde 

der Damm geologisch und hydrogeologisch im Jahr 2004 erkundet. Insgesamt wurden für 

die Erkundung 9 gewerbliche Bohrungen (BK), 22 Bohrsondierungen (BS), 16 Rammsondierungen 

(DPL / DPM / DPH) und 8 Schürfe ausgeführt. Dabei fallen allein auf das Profil km- 

145.990 eine BK, zwei BS und eine DPL. Die BK4 wurde zusammen mit der Rammsondierung 

DPL13 von der Dammkrone aus abgeteuft. In einer Tiefe von 11 m unter GOK 

(13,44 m ü. NN) besitzt die BK4 ihre Bohrsohle. Dem gegenüber befinden sich beide Bohrsondierungen 

links und rechts der Sickerwassergrabenböschung und weisen eine Endtiefe 

von 4 m unter GOK auf. Das Querschnittsprofil, inklusive der Oberflächenprofilierung und 

den Bohrprofilen ist in der Anl. 2.2.4 einsehbar. [37] 

Innerhalb der Erkundung wurde zuoberst eine mehrere Meter dicke Auffüllung angetroffen, 

deren Schichtgrenze sich zwischen 20,24 m ü. NN (im Dammkörper) bis hin zu 

18,12 m ü. NN (Bereich des Entwässerungsgrabens) erstreckt. Im Verlauf des Dammes 

schwankt deren Mächtigkeit zwischen 1 bis 5,30 m. Unterhalb dieser Schicht stehen die 

Auesedimente an, die wiederum die Talsande überlagern. Mit einer Schichtdicke von 0,80 

bis 1,20 m zeigen die Auesedimente eine relativ geringe Mächtigkeit auf. Ihre Ausdehnung in 

Richtung des Hinterlandes endet in diesem Profilabschnitt bereits unterhalb des Entwässerungsgrabens. 

Grund hierfür kann die stark anthropogene Beeinflussung sein. An der wasserseitigen 

Böschung werden die Auesedimente durch den Kanal durchschnitten, womit dadurch 

eine hydraulische Verbindung zwischen dem DEK und der wasserführenden Schicht 

gegeben ist. [37] 

[~]


Bei der Auffüllung handelt es sich größtenteils um schwach schluffigen Fein- bis Mittelsand 

bis hin zu feinsandigen Schluff, der teilweise mit Ziegelbruch (BS3) durchsetzt ist. Darüber 

hinaus wurde eine starke Durchwurzelung festgestellt. Es wird der Bodengruppe [SU] bis hin 

zu [OH-UL] und [SU*] zugeordnet. Dabei ist diese Schicht mit einer Schlagzahl N10 bis max. 

15 Schlägen locker bis sehr locker gelagert. In einigen Tiefen, besonders in Schichtwechselzonen, 

wurden auch N10 < 1 beobachtet, die auf Durchströmungskanäle aufgrund eines Erosionsgrundbruches 

hinweisen. Besonders in dem Dammabschnitt oberhalb des km-145.990 

wurde diese Erscheinung festgestellt. Aufgrund des Rammprotokolls der DPL13 in der 

Anl. 2.2.4, erscheint es, dass hauptsächlich der Damm im Bereich zwischen 19,94 m ü. NN 

und 20,74 m ü. NN von solchen Strömungskanälen durchzogen ist. [37] 

Die holozänen Auesedimente bzw. Flusssande wurden als schwach schluffig – schluffige 

Fein- bis Mittelsand mit humosen Bestandteilen angesprochen. Dieser Zone sind reine 

Schlufflinsen eingelagert. Aufgrund der geringen Durchlässigkeit bilden die Flusssande örtlich 

eine leicht bindige Deckschicht aus, die ausreichend ist das darunter befindliche Grundwasser 

mit einem gering hydraulischen Druck zu versehen. Mit einer leichten Neigung fällt 

die Schicht vom Kanal aus in Richtung des Dammhinterlandes. In Abhängigkeit des Grundwasserspiegels 

schwankt der Bildsamkeitsbereich des Bodens zwischen weicher und steifer 

Konsistenz. Bereits in der Tiefe von 19,44 m ü. NN (BK4) und 18,40 m ü. NN (BS3) konnte 

der Übergang zu den darunter liegenden Talsanden erbohrt werden. [37] 

Wie schon im Kap. 4.3.1 erwähnt, erstreckt sich über große Teile des Emslandes, so wie 

auch hier unterhalb des Dammes, der pleistozäne Talsand, der durch die Weichseleiszeit 

geformt wurde. Als Hauptbestandteil gilt in dieser Schicht ein feinsandiger, schwach grobsandiger 

Mittelsand. Im Zusammenhang dieser Erkundung konnte nicht die untere Schichtgrenze 

erbohrt werden. Trotzdem unterlagert der Geschiebemergel / -lehm die Talsande und 

bildet somit den oberen Grundwasserstauer. Diese Tatsache ist damit begründet, dass infolge 

von Tiefenbohrungen im Stadtbereich diese Schicht angetroffen werden konnte. Zur Verdeutlichung 

des Schichtenverlaufes sei auf die Anl. 2.2.1 hingewiesen. 

Während der Erkundung wurde das durch die Auesedimente gespannte Grundwasser am 

06.10.2004 auf 19,14 m ü. NN angebohrt, welches sich ein paar Tage später auf einer Höhe 

von 18,34 m ü. NN innerhalb des Dammkernes einstellte. An den Böschungen des Entwässerungsgrabens 

lag der Wasserspiegel des Grundwassers bei 20,43 m ü. NN an der Dammflanke 

und bei 19,85 m ü. NN an der Seite des Hinterlandes. Die letzten beiden Grundwasserstände 

wurden nach dem Ausbau der Sondierbohrungen zur GW-Messstellen erfasst. 

Der GW-Spiegel ist auf die Entspannung des Grundwasserleiters aufgrund der fehlenden 

bindigen Deckschicht zurückzuführen. 

Nach der DIN 4020 und den Ergebnissen aus Feld- und Laborversuchen konnten den Böden 

charakteristische Kenngrößen und Klassifizierungen zugeordnet werden, die in der nachstehenden 

Tabelle 4.4 zusammengestellt sind. Die Kornverteilungen der jeweiligen Schichten 

sind in der Anl. 3 enthalten. Diese Kennwerte dienen im weiteren Verlauf dem Aufstellen ei- 



nes FEM-Modells zur Betrachtung der hydraulischen Verhältnisse, die zur Schädigung geführt 

haben und der Untersuchung einer Sanierungsvariante. 

Tabelle 4.4: Zusammenstellung der nach DIN 18196 und DIN 1055-2 abgeleiteten Bodenkennwerte 

und Klassifizierungen nach [37] 

Kenngrößen / Klassifizierung 

Bodengruppe 

DIN 18196 

Bodenklasse 

DIN 18300 

Formelzeichen Auffüllung Auesedimente Talsande 

[SE, SU, SU*, 

OH] 


[GE] SE, SU, SU*, OH 

3 – 4 (OH = 1,5) 3 3 – 4 

Feuchtwichte γk [kN/m³] 17 18 19 

Wichte unter Auftrieb γk’ [kN/m³] 10 10 10 

Innerer Reibungswinkel 

Kohäsion 

Durchlässigkeit 

ϕ’ 

ϕk’ 

c’ 

ck’ 

kf 

kfh 

kfh/kfv 

[°] 

[kN/m²] 

27,5 – 30,0 

30 

0 – 5,0 

0 

40 

0 – 10,0 

0 

[m/s] 10 -5 10 -6 

27,5 – 32,5 

32,5 

0 

10 -6 – 10 -8 

10 -4 – 10 -8 

10 - 1000 

In Verbindung mit dem Profil km-145.990 wird auch ein repräsentativer hydrogeologischer 

Querschnitt durch die Stadt in Anl. 2.2.2 gezeigt, die durch Hinzunahme von Tiefenbohrungen 

aus LBEG [52] und der Korrelation mit dem Schnitt S1 (siehe Abbildung 4.6) dargestellt 

werden konnte. 

4.4.3 Die Situation des Dammes vor der Sicherung 

Die an dem Damm angrenzenden Grundstücke, besonders im Abschnitt des Profils km- 

145.990 zeigten starke Vernässungserscheinungen auf. Teilweise stand das Wasser oberhalb 

der Geländeoberkante (Qualmwasser) bzw. in den Kellern an. Im offenen Sickerwassergraben 

wurden Quelltrichter mit einem Austrag von Sand aus dem Damm festgestellt. In 

der Abbildung 4.9 werden zwei der vorgefundenen Dammschäden gezeigt. Dieser Umstand 

führte zur Untersuchung der Ursache, für die eigens ein Gutachten in Auftrag gegeben wurde. 

[37] 

Der Bau des Kanals ist durch eine ungedichtete Kanalsohle und Uferlinie gezeichnet. Lediglich 

wurde für die Sicherung vor Kolken eine einfache Stein- und Schlagschüttung aufgebracht. 

Das Material des Dammes an sich stammt aus dem entstehenden Kanalbett, welches 

zu einem Dammkörper aufgespült wurde. Dadurch bedingt wurde die geringmächtige 

Bodenschicht der schluffigen Flusssande (Auesedimente) durchstoßen, was das hydraulische 

Zusammenspiel mit den grundwasserführenden Talsanden zur Folge hatte. Zur Sickerwasserfassung 

wurde am landseitigen Dammfuß ein offener Graben ausgeführt, der 

ebenfalls eine Schwächung der bindigen Deckschicht nach sich zog.


Abbildung 4.9: Aufgetretene Dammschädigungen – Bildung von Quelltrichtern im Entwässerungsgra- 

ben (links) und Oberflächenerosion an landseitiger Dammböschung (rechts) (geotechnik 

ingenieure witt-jehle-kriechbaum) 

Hinzu kommt der Umstand, dass entlang des Kanals ursprünglich Feuchtgebiete und Teiche 

existierten. Diese wurden im Laufe der Zeit verfüllt und überbaut. Aufgrund der Inhomogenität 

und wasserführenden Wirkung der Auffüllung haben sie einen nicht zu unerheblichen Einfluss 

auf den WSPGW. Zudem erstreckt sich im Stadtgebiet ein Netz von teilverfüllten Entwässerungsgräben 

und der alte Stadtgraben, der zum einen Teil verrohrt ausgebildet und 

zum anderen Teil verfüllt worden ist. [37] 

Direkt an der Dammkrone und -flanken wird der Bewuchs durch das Vorhandensein von 

Bäumen 1. Ordnung und Büschen charakterisiert. Solch ein Bewuchs ist nach MSD an Binnenwasserstraßen 

hinsichtlich der Standsicherheit nicht zulässig. Die Auswirkungen und 

Vorschrift wurden bereits im Kap. 2.3.3 erläutert. Eine vollflächig geschlossene Grasnarbe 

liegt nicht vor. [42] 

Mit Einbeziehung der geologischen Erkundung (siehe Kap. 4.4.2) lassen sich die Ursachen 

für die Vernässung verifizieren. Die Schwächung bis hin zum Fehlen der bindigen Schicht 

oberhalb der Talsande ermöglicht ein zusätzlichen Wasserzutritt und damit eine Speisung 

des Grundwassers. Somit wurde die allgemeine Fließrichtung des Grundwassers zur Ems 

geändert und der GW-Haushalt in diesem Bereich beeinflusst. Dies wurde auch durch den 

Vergleich zwischen den Parametern (z.B. ph-Wert, Leitfähigkeit, Temperatur) des unbeeinflussten 

GW (im Stadtzentrum), dem GW im Bögengebiet und dem Kanalwasser nachgewiesen. 

Unterhalb des Sickerwassergrabens lag eine größere Strömungskraft als die ihm entgegenwirkende 

Gewichtskraft vor (artesischer Druck), womit ein Aufbrechen der Schicht und 

das Herauslösen von Bodenteilchen verbunden waren. In diesem Bereich liegt kein wirksamer 

Filter vor, womit eine Erosionssicherheit nur auf Grundlage des anstehenden Bodens 

gewährleistet wäre. Dadurch konnte sich eine rückschreitende Erosion (Piping), vornehmlich 

an der Grenzschicht zwischen Talsand und Auesediment einstellen. Darüber hinaus begünstigen 

die Wurzelkanäle die Bildung solcher Strömungskanäle in dem erosionsempfindlichen 

Boden. Auch die Bildung der Qualmtrichter weist auf eine Untergrunderosion hin. [40] 



Aber nicht nur der Talsand wird von Wasser durchströmt, sondern auch die beiden überla- 

gerten Bodenschichten – Auesediment und Auffüllung. Obwohl die Auesedimente als bindige 

Deckschicht fungieren, werden durch eingelagerte kiesige Störzonen Wasser geführt. 

Im Zuge der Begutachtung wurde die Dammsituation hinsichtlich möglichen Materialtransportes, 

hydraulischen Grundbruch und Erosion bewertet. Aufgrund des gleichförmigen Materials 

mit U ≤ 8 (siehe Kap. 3.3) gilt der Boden als suffosionssicher. Die Sicherheit gegen hydraulischen 

Grundbruch wird nicht nachgewiesen, da es die Sicherheit von η ≥ 2 im großen 

Maße unterschreitet. Der anstehende Boden (enggestufter Sand) ist im Allgemeinen erosionsempfindlich, 

zumal auch der kritische Gradient überschritten wurde. Für die Auesedimente 

ist dies, aufgrund der Bindungskräfte, nicht zutreffend. Der Abbau des hydraulischen Druckes 

findet durch den kurzen Sickerweg nicht statt. Wegen der fehlenden flächigen Grasnarbe 

kann eine Oberflächenerosion nicht ausgeschlossen werden. [40, 39] 

4.4.4 Beschreibung der Maßnahmen zur Sicherung des Dammes 

Die in Kap. 4.4.3 aufgeführten Dammschädigungen gefährdeten maßgeblich die Standsicherheit 

des Dammes, die eine Sofortmaßnahme bedurften. Insgesamt wurden in dem betroffenen 

Gebiet eine Sicherungs- und eine Sanierungsmaßnahme vollzogen. Zu allererst 

betraf es die Verhinderung des fortlaufenden Piping-Prozesses und die Gewährleistung einer 

hinreichenden Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch. 

Hierfür wurde der offene Entwässerungsgraben mit einem Auflastdrän und innenliegendem 

Sickerwasserrohr überbaut (siehe Abbildung 4.10). Damit war wieder ein hinreichend großer 

Widerstand gegen die anstehende Strömungskraft gegeben und somit die Gefahr des hydraulischen 

Grundbruches minimiert. Weiterhin führte das installierte Wasserbauvlies zur Verhinderung 

des anhaltenden Materialtransportes (Erosionen) aus dem Damm. Auch die Böschungsstandsicherheit 

in der tiefen Gleitfuge konnte dadurch erhöht werden. [39] 

Abbildung 4.10: Lage und Aufbau des Auflastfilters (Sofortmaßnahme) [39] 

Letztendlich war mit dieser Maßnahme eine sofortige Steigerung der Standsicherheit gegeben. 

Mit dem Auflastdrän verringerte sich ebenfalls der hydraulische Gradient i, da zum einem 

die Höhendifferenz zwischen dem Kanalwasserspiegel und dem Sickerwasserrohr ab- 



nahm und der Sickerweg unterhalb des Dammes vergrößerte. Dennoch hatte diese Sicherung 

eine negative Begleiterscheinung zur Folge. Sowie das Sickerwasser aus dem Kanal 

als auch das Grundwasser aus dem Hinterland wurde aufgrund der Strömungskraft an Stellen 

durchlässiger Bereiche (Grundstücke hinter dem Entwässerungsgraben) geleitet. Dort 

entspannte sich der Wasserdruck mit einem Wasserspiegelanstieg von rund 0,3–0,4 m, entsprechend 

dem Niveau von ~20,60 - 20,70 m ü. NN. Im Vergleich zur Höhe der GOK 

(Tabelle 4.3, Spalte 4) ist es ersichtlich, dass nur wenige Zentimeter unterhalb des Geländes 

das Grundwasser dauerhaft anstand. Das hohe GW-Niveau bewirkte eine Sättigung des Bodens 

(Vernässung), dass die Versickerung von zusätzlich anfallenden Wasser (NS) erschwerte 

und somit den WSP nochmals erhöhte. Dadurch stand auch teilweise oberhalb des 

Geländes Wasser an. Die damit verbundene erhebliche Nutzungseinschränkung der Liegenschaften 

erforderte eine erneute Lösungsfindung, die mit dem 2. Sanierungskonzept bewerkstelligt 

werden sollte. [39] 

Das Sanierungskonzept zeichnet sich durch den Bau einer in Reihe geschalteten Entspannungsbrunnenanlage 

aus. Diese Anlage umfasst eine Gesamtzahl von 13 Brunnen mit jeweils 

einem Durchmesser von > 320 mm und ist im Bögengebiet zwischen den Profilabschnitten 

km-154.880 und 146.170 gelegen. Somit enthält es eine Ausdehnung, entlang des 

Kanaldammes, von ca. 120 m. Mit einer Tiefe von 6–8 m reichen sie in den Grundwasserleiter 

der Talsande hinein. Sie dienen der Entspannung des artesischen Druckes ausgehend 

von dem unter den Auesedimenten strömenden Grundwassers. Ebenso befindet sich der 

Profilabschnitt km-145.990 in der Entspannungszone, in der ungefähr alle 10–12 m ein Entspannungsbrunnen 

installiert ist. [41] 

Abbildung 4.11: Lage und Querschnitt eines Entspannungsbrunnens (Sanierungsmaßnahme) [38] 

Die gezielte künstliche Entspannung führte zur deutlichen GW-Absenkung in Größenordnung 

mehrerer Dezimeter (ca. 0,3–0,4 m) auf eine höhenmäßigen Lage von 20,20 m ü. NN. Infol- 



gedessen liegt der Wasserspiegel des Grundwassers wieder weit unterhalb des Geländes 

und zeigt damit, dass der Vernässung erfolgreich entgegengewirkt werden konnte. Die Sicherheit 

η der Entspannungsbrunnen ist mit 1 behaftet. Diese Tatsache ist damit begründet, 

dass bereits beim Ausfall oder Absperrung eines einzigen Entspannungsbrunnen direkte 

Auswirkungen auf den Grundwasserhaushalt festzustellen sind. Es wird durch den Wasserspiegelanstieg 

angezeigt. 

Die beiden Maßnahmen bewirken eine vorübergehende Sicherung des Dammes und verhindern 

ein Anhalten der Vernässung bzw. ermöglichen eine „Trockenlegung“ der Grundstücke 

hinter dem Damm. Dennoch stellen sie keine Endlösung für eine dauerhafte Dammsicherung, 

aufgrund von weiterhin vorhandenen Störzonen innerhalb des Bauwerkes dar. 

Der Unterschied der Grundwasserstände in Abhängigkeit der einzelnen Maßnahmen und 

des Ausgangszustandes wird im nächsten Kapitel separat beschrieben. 

4.4.5 Grundwasserverhältnisse in Abhängigkeit der Dammsituation 

Der anstehende Boden im angrenzenden Dammbereich des „Bögengebietes“ erweist sich 

gegenüber Änderung der Bodenstruktur mit einhergehender Strömungsdruckbeeinflussung 

als sehr empfindlich. Das äußert sich durch Lage des Wasserspiegelhorizontes infolge der 

zwei Sicherungs- bzw. Sanierungsmaßnahmen mit Blick auf die Ausgangssituation. Um die 

Auswirkungen auf das Grundwasser kontrollieren und danach hinsichtlich der Effektivität 

bewerten zu können, wurden in bestimmten Abständen anhand ausgewählter Pegel Stichtagsmessungen 

durchgeführt. Unter anderem gehören dazu die Stichtagsmessung vom 

30.10.2004, 17.01. und 02.08.2005. Dabei bezieht sich die erste Messung auf die Ausgangssituation 

(vor sämtlichen Sicherungsmaßnahmen). Die zweite Messung spiegelt die 

Auswirkung auf das Grundwasser durch den Bau des Auflastfilters wieder. Am 02.08.2005 

erfolgte die Messung nach Installation der Entspannungsbrunnen. Mit Hilfe dieser erfassten 

GW-Stände (siehe Anl. 7.3) konnte das vorhandene Grundwassernetz mit Hilfe des Programms 

„Surfer“ als Grundwassergleichen in interpolierter Form dargestellt werden. Die dazu 

gehörige Karte mit den Gleichen ist der Anl. 1.3 beigefügt. Im Bereich des DEK’s ist der 

Verlauf der GW-Gleichen nicht korrigiert worden, da es keinen signifikanten Einfluss auf die 

Betrachtung der Auswirkungen bezüglich der einzelnen Maßnahmen existiert. 

Mit der Karte sollen zum einem die Effekte der einzelnen Maßnahmen gezeigt werden. Des 

Weiteren spielen die daraus gewonnenen Erkenntnisse eine Rolle für die Aufstellung eines 

hinreichend genauen FEM-Modells. Besonders im gewählten Profilabschnitt km-145.990 ist 

eine große Veränderung der GW-Höhen festzustellen. Dabei umfasst es einen Schwankungsbereich 

von ca. 0,1 m und 0,4 m. Im Zusammenhang der Entspannungsbrunnen ist 

eine Art Grundwassertrichter zu beobachten, die im Allgemeinen dem Verlauf des Ausgangzustandes 

auf einem niedrigeren Niveau entspricht. Dennoch stellt der Lageplan der Grundwassergleichen 

nur eine ungefähre Entwicklung dar, weil nur in Dammnähe ein enges 

Messnetz vorhanden ist und die Lage der Gleichen auf der Interpolation beruht. 



Im Hinblick auf das aufzustellende FEM-Modell dient die Karte vorrangig der Beurteilung, an 

welchem Punkt bzw. Abstand zum DEK die Einflussnahme des Kanalwassers auf das 

Grundwasser nicht mehr gegeben ist. Dieses Ergebnis ist deshalb notwendig, um die Länge 

des Modells mit der Randbedingung eines feststehenden GW-Horizontes bestimmen zu 

können. Damit wird eine Rückkopplung innerhalb des Models ausgeschlossen, die ansonsten 

wesentlich die Eichung des Modells und die Ergebnisse beeinflusst. 

Ein nahezu gleicher Grundwasserspiegel kann in einem Abstand von ca. 300 m beobachtet 

werden. Dort befinden sich alle drei Gleichen an einer Stelle. Die kleinen Schwankungen 

können mit den entsprechenden Witterungserscheinungen zeitlich bedingt sein. 

4.5 Das FEM-Modell zur hydrogeologischen Untersuchung 

In den vorigen Kapiteln ist bereits die bestehende Problematik des Dammzustandes des in 

der Ortschaft Lingen gelegenen Kanalseitendammes erörtert worden. Daraufhin fanden Sicherungsmaßnahmen 

in Form eines Auflastfilters und die gesteuerte Druckentlastung mittels 

Entspannungsbrunnen statt. Zum Herausfinden einer optimalen und beständigen Sanierungsvariante 

werden mit Hilfe des numerischen Programms SS-Flow2D die anliegenden 

hydraulischen Verhältnisse simuliert. Für eine hinreichend genaue Abbildung des Potentialnetzes 

ist es unerlässlich, das Modell an reale Bedingungen zu eichen. 

4.5.1 Aufstellen des FEM Modells (SS-Flow2D) 

Im ersten Schritt zum Aufstellen des Modells werden die notwendigen Modellgeometrien und 

Randbedingungen festgelegt. Das Modell basiert im direkten Dammbereich auf den messtechnisch 

aufgenommenen Querschnittsabmessungen für das Profil DEK km-145.990 aus 

dem Gutachten [37]. Ausgehend von der Auswertung der Grundwasser-Gleichen im Kap. 

4.4.5 wird der landseitige Modellrand dort fixiert, bei dem eine ungefähre Übereinstimmung 

der Gleichen – aus den drei Stichtagsmessungen – vorliegt. Dieser Fall wird in einer Entfernung 

von ca. 300 m – gemessen von Kanalmitte – beobachtet. Mit Berücksichtigung dieser 

identischen Grundwasserspiegel wird eine hydraulisch bedingte Rückkopplung ausgeschlossen. 

An dieser Modellgrenze wird in die Tiefe ein gleichwertiges Potential von 20,30 m ü. NN 

angesetzt. 

Zum Unterschied dazu spiegelt der wasserseitige Modellrand die Kanalachse wieder, weil es 

sich bei der Strömungsrichtung – wie in Abbildung 2.11 Fall c darstellt – als eine aus dem 

Kanal symmetrische Grundwasserströmung infolge des anstehenden durchlässigen Untergrundes 

handelt. Die Untergrundströmung wird vor allem durch den hydraulischen Höhenunterschied 

zwischen WSPKanal und WSPGW gekennzeichnet. Das Potential, entlang der Kanalsohle 

und der unterhalb der Wasserlinie befindlichen Dammböschung, entspricht der Wasserspiegelhöhe 

im Kanal. Zum Zeitpunkt der Stichtagsmessung befand sich der WSPKanal auf 

gleicher Höhe zum Normalwasser (NW). Dadurch ergibt sich ein Potential von 

21,57 m ü. NN. 



Die Lage der einzelnen Schichten beruht auf der Baugrunderkundung und ist der Anl. 2.2.1 

entnommen. Dabei weist der GW-Leiter (Talsand) eine ungefähre Mächtigkeit von 11,0 m 

über das gesamte Modell auf. Die der Talsand überlagerten Schicht der Auesedimente besitzt 

nur eine geringe Dicke von 1,0–1,5 m, die bereits unterhalb des Entwässerungsgrabens 

ausläuft. Als oberste Schicht obliegt die Auffüllung, mit einer gleichmäßig verteilten Mächtigkeit 

von 2,0–2,5 m. Den einzelnen Schichten wird in erster Betrachtung ein Durchlässigkeitswert 

kf entsprechend der Tabelle 4.5 beigemessen. 

Tabelle 4.5: Durchlässigkeitswerte für erste Modellbetrachtung anhand von [37] und Erfahrungswerten 

Bodenschicht horizontale Durchlässigkeit vertikale Durchlässigkeit 

Auffüllung / Oberboden 1,00 · 10 -5 5,00 · 10 -6 

Auesediment 1,00 · 10 -6 1,00 · 10 -8 

Talsand 1,00 · 10 -4 4,00 · 10 -5 

Geschiebemergel/ -lehm 1,00 · 10 -9 1,00 · 10 -9 

Über das Modell wird ein gleichmäßiges Netz mit einer zunehmend größer werdenden Maschenweite 

gelegt. Bis in eine Entfernung von 200 m besitzt das Raster eine Abmessung von 

1x1 m, das sich mit zunehmendem Abstand auf 1x2 und 2x2 m aufweitet. Die Ausgabe exakter 

Ergebnisse unterliegt einer sinnvollen Verfeinerung des FEM-Netzes. Dafür wird zunächst 

das Modell einer Untersuchung auf die Notwendigkeit der Diskretisierung unterzogen. Hierfür 

wird das Modell in mehreren Schritten im Bereich des Dammes und bis zu 55,0 m (von Kanalmitte) 

verfeinert. Die bei den jeweiligen Verfeinerungsschritten sich ergebenen Wassermengen 

dienen daraufhin zum Vergleich. Im Zusammenhang der in Abbildung 4.12 aufgetragenen 

Kurve suggeriert erst einmal die Erfordernis der Maschenverfeinerung, die aber bei 

quantitativer Betrachtung der Wassermenge auf einen Verzicht der großflächigen Diskretisierung 

hindeutet. Als maximale Ungenauigkeit stellt sich ein Wert von ca. 0,3% ein, womit eine 

globale Netzverengung auszuschließen ist. Dennoch wird im Bereich des landseitigen 

Dammfußes, Sickerwassergrabens und einer anteiligen Dammböschung das Raster im erhöhten 

Maße verfeinert, um eine exakte Abbildung der Sickerwasserlinie und der Potentialverteilung 

zu ermöglichen. 

Auf Grundlage der sich in der Anl. 5.1.1 befindlichen Modellgeometrie werden die weiteren 

Untersuchungen unterzogen. Da der Damm inhomogen aufgebaut ist, besteht die Möglichkeit 

einer Ungenauigkeit hinsichtlich der Bodendurchlässigkeiten. Sie können in der Regel 

nur in einer Bandbreite angegeben werden. Deshalb spielt die im weiteren Schritt erforderliche 

Modelleichung eine wesentliche Rolle. 



Wassermenge [l/s] 

0,1676 

0,1674 

0,1672 

0,1670 

0,1668 

0,1666 

0,1664 

0,1662 

0,1660 

0,1658 

Untersuchung der Notwendigkeit einer Verfeinerung 

AZ V1 V2 V3 

Verdichtungsschritte 

Abbildung 4.12: Diagramm der Prüfung einer Diskretisierung des FEM-Netzes 

4.5.2 Modelleichung (Auflastfilter) 

Aufgrund des Realitätsbezuges ist, vor Untersuchung der hydraulischen Verhältnisse, eine 

Eichung der Modellparameter unabdingbar. In erster Linie betrifft es die Änderung der Durchlässigkeitswerte 

der jeweiligen Bodenschichten. Zum Erzielen eines genauen Ergebnisses, 

werden zunächst nur die vertikale und horizontale Durchlässigkeit der Auffüllung manipuliert. 

Dadurch wird der uneindeutige Übergang von Auffüllung zu Talsand bzw. die Lage der jeweiligen 

Schichten überdeckt. So wird z.B. mit Erhöhung der vertikalen Durchlässigkeit in Richtung 

der Talsanddurchlässigkeit, indirekt die Schichtgrenze nach oben hin verschoben. 

Als Grundlage für das Eichmodell dient der Zustand der Sofortmaßnahme (Aufbringen eines 

Auflastfilters), weil dieser Bauzustand den freien Austritt des Sickerwassers mit Ausschluss 

des Materialtransports gestattet. Darüber hinaus wird das Wasser gezielt zum Sickerrohr in 

der Grabensohle geleitet. 

BK4 

BS3 BS21 

Abbildung 4.13: Modell zur Eichung auf Grundlage der Situation mit Auflastfilter 



Daher kennzeichnet der offene Graben, wie in Abbildung 4.13 dargestellt, dieses Modell. Ein 

weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, dass die Störstellen (Durchströmungskanäle) weitestgehend 

unberücksichtigt bleiben. Es stellt den Idealfall der Sicherungsmaßnahme dar. 

Eine Eichung am Ausgangszustand des Dammes vor der Sicherungsmaßnahme kann nicht 

vorgenommen werden, da die Störstellen in ihrer Lage und ihres Ausmaßes nicht zu erfassen 

sind. Somit würde die Eichung mit großer Wahrscheinlichkeit nicht den realen Verhältnissen 

entsprechen. Die Abbildung des Ausgangszustandes ist nur in der Rückrechnung 

denkbar, die nach Eichung am Modell mit Auflastfilter erfolgt. Im MSD [9] ist die Beschreibung 

zur Berücksichtigung einer offenen Fuge enthalten, bei der die Durchlässigkeit, einer 

angenommenen Fugendicke, berechnet wird. Analog zum Fall des Dammes würde eine 

Schicht höherer Durchlässigkeit unterhalb der Auesedimente in das Modell integriert. Dennoch 

besteht auch hier nicht die Sicherheit sämtliche Wasserwegigkeiten, hervorgerufen 

durch die starke Durchwurzelung, abzudecken. Die im MSD beschriebene Strömungsberechnung 

mit Beachtung einer offenen Fuge trifft besonders auf Fugenerosion an festen 

Bauwerken (Kontaktflächen von Betonbauteilen) zu. Deshalb wird auf diese Situation im weiteren 

Verlauf der Arbeit nicht eingegangen. 

Während des Prozesses der Eichung erfolgt eine weitere Anpassung der Durchlässigkeitswerte 

der oberen drei Schichten – Auffüllung, Auesediment und Talsand. Dies ist deshalb 

notwendig, da die alleinige Veränderung der Talsanddurchlässigkeit keine Übereinstimmung 

mit den realen Verhältnissen zur Folge hat. Die eingesetzten Parameter sind der Tabelle 4.6 

zu entnehmen. 

Tabelle 4.6: Veränderte Bodendurchlässigkeiten im Zusammenhang der Eichung 


Auffüllung / Oberboden 5,00 · 10 -5 2,60 · 10 -5 

Auesediment 1,00 · 10 -4 1,00 · 10 -7 

Talsand 1,00 · 10 -4 5,00 · 10 -5 

Zur Überprüfung der Plausibilität der Modelleichung werden die in der FEM ermittelten Potentiale 

mit denen der Stichtagsmessung vom 17.01.2005 verglichen. Dazu dienen vornehmlich 

die Bohrungen BK4, BS3 und BS21. In der Tabelle 4.7 werden die Potentiale gegenübergestellt. 

Die Abbildung 4.14 zeigt den Potentialverlauf unterhalb des Auflastfilters. 

Tabelle 4.7: Gegenüberstellung der Potentiale aus FEM und Stichtagsmessung (Auflastfilter) 

Messpunkt 

Stichtagsmessung (17.01.05) 


FEM-Berechnung 


Abweichung 

[m] 

BK4 20,978 21,045 0,067 

BS3 20,713 20,661 0,052 

BS21 20,621 20,590 0,031 



BS3 BS21 

20.66 

20.66 20.66 

20.65 20.65 

20.65 20.65 

20.64 20.64 

20.64 20.64 

20.64 20.64 

20.63 20.63 

20.63 20.63 

20.62 20.62 

20.62 20.62 

20.62 20.62 

20.61 

20.61 

20.61 20.61 

20.60 20.60 

20.60 20.60 

20.59 

Abbildung 4.14: Potentialverlauf zwischen den Messpunkten BS3 und BS21 im geeichten Modell 

Anhand der geringen durchschnittlichen Abweichungen von 5,0 cm gegenüber der vor Ort 

gemessenen Wasserspiegellage gilt das Modell als geeicht. Daher wird dieses Modell mit 

den entsprechenden Parametern als Grundlage weiterer Untersuchungen verwendet. 

4.5.3 FEM-Modell mit integriertem Entspannungsbrunnen 

Basierend auf dem geeichten Modell aus Kap. 4.5.2 wird im Folgenden das Modell – zur Abbildung 

der Untergrundverhältnisse – für den Zustand der installierten Entspannungsbrunnenanlage 

aufgestellt. Die notwendigen Abmessungen liegen der Ausführungsplanung 

(Abbildung 4.11) zugrunde. Danach ergibt sich das FEM-Modell wie in Abbildung 4.15 dargestellt. 

Ebenfalls richten sich nach den verwendeten Materialien die anzusetzenden Durchlässigkeitswerte. 

Somit ergeben sich, wie in der Tabelle 4.8 aufgelistet, folgende zusätzliche 

Parameter. Die Durchlässigkeit im Bereich des Rohres mit ca. 0,1 m/s entspricht in etwa der 

Rohrgeschwindigkeit mit einer sehr glatten Oberfläche. Allgemein besitzt der Filterkies einen 

kf-Wert von 2 · 10 -2 m/s. Aufgrund des Einflussradius von 5–6 m bzw. Durchmesser von 

12 m, ergibt sich, bezogen auf 1 m Länge, ein Durchlässigkeitsfaktor von 1,6 · 10 -3 m/s. Dieser 

wird in erster Näherung verwendet. 

BS3 

Abbildung 4.15: FEM-Modell mit Entspannungsbrunnen im Bereich des Auflastfilters 

BS21 



Tabelle 4.8: Zusätzliche Bodenparameter für das Modell mit Entspannungsbrunnen 


Tonabdichtung 1,00 · 10 -11 1,00 · 10 -11 

Filterrohr/-kies 1,60 · 10 -3 * -3 * 

1,60 · 10 

Entwässerungsrohr 1,00 · 10 -1 1,00 · 10 -1 

Rohrwand 1,00 · 10 -11 1,00 · 10 -11 

* Parameter zur Eichung des Modells mit Entspannungsbrunnen 

Die Überprüfung der Richtigkeit des Modellaufbaus mit eingesetzten Bodenparametern erfolgt 

ebenfalls anhand einer Stichtagsmessung. Dafür dient die Messung vom 02.08.2005. 

Im Gegensatz zum Modell mit Auflastfilter, wird bei diesem Modell mit Hilfe der Bohrung BK4 

sowie der GW-Gleichen 20,20 und 20,30 m ü. NN die Eichung vollzogen. Begründet wird 

diese Tatsache damit, dass das Modell den räumlichen Einfluss nicht berücksichtigen kann. 

Im realen Fall befinden sich die Bohrungen BS3 und BS21 zwischen den beiden Brunnen 

BE3 (südlich) und BE5 (nördlich). Damit ergibt sich bei der Berechnung eine Verfälschung 

des tatsächlichen Potentials im Bereich der eben genannten Bohrungen. Die Potentiale werden 

infolge der maßgeblichen Druckentspannung als zu niedrig angegeben, womit eine Eichung 

mittels BS3 und BS21 auszuschließen ist. Im Zuge der Annäherung an die realen 

Verhältnisse wurde die Durchlässigkeit für den Filterkies auf einen Wert von 1,4 · 10 -3 m/s 

korrigiert. Somit wird eine vertretbare Abweichung von 6 cm zwischen der BK und GW- 

Gleiche 20,20 m ü. NN festgestellt. Die größere Differenz kann auf die ungenaue Lage aus 

dem GW-Gleichenplan (Anl. 1.3) zurückzuführen sein. 

Tabelle 4.9: Gegenüberstellung der Potentialmessung aus FEM und Stichtagsmessung (Entspannungsbrunnen) 

Messpunkt 

Stichtagsmessung (02.08.05) 


FEM-Berechnung 


Abweichung 

[m] 

BK4 20,708 20,77 0,06 

Gleiche 20,2 20,20 20,14 0,06 

Gleiche 20,3 20,30 20,17 0,13 

Ein weiteres Kontrollmaß stellt die an den Entspannungsbrunnen BE3 und BE5 gemessenen 

Abflussmengen. So wurde im Rahmen der Stichtagsmessung vom 29.04.2008 für den BE3 

ein mittlerer Durchfluss von 0,414 l/s und für den BE5 ein Mittel von 0,532 l/s erfasst. [21] 

Im Modell weist die anfallende Wassermenge im Brunnen einen Durchfluss von 0,49 l/s auf. 

Damit liegt dieser Wert auf der sicheren Seite. In diesem Zusammenhang gilt das Modell mit 

integriertem Entspannungsbrunnen als geeicht. 



4.5.4 Hydraulische Bewertung beider Maßnahmen 

Sowie die Sofortmaßnahme, in Form des Auflastfilters, als auch die Sanierungsumsetzung 

mit Hilfe der in Reihe geschalteten Entspannungsbrunnen beeinflussen erheblich die hydraulischen 

Untergrundverhältnisse im betroffenen Untersuchungsbereich. Die Visualisierung des 

Potentialverlaufes und der sich einstellende Sickerlinie ist Anl. 5.2 und 5.3 beigefügt. 

Hydraulische Ergebnisse der Sicherungsmaßnahme 

Im Zuge der Verfüllung des offenen Entwässerungsgrabens wird ein Anstieg des Grundwassers 

im Dammhinterland festgestellt. Generell liegt das Potential, im Gegensatz zum Ausgangszustand, 

auf einem erhöhten Niveau und baut sich zunehmend in Richtung des Auflastfilters 

ab. Der Zustand des Gebietes wird hier durch zwei Strömungsrichtungen gekennzeichnet. 

Zum einem bildet sich eine Sickerlinie innerhalb des Dammes und eine im Kernland 

aus. Beide Sickerlinien treten an den jeweiligen Seiten des Entwässerungsgrabens und 

innerhalb des Auflastfilters an die Oberfläche. Dieser gezielte Wasseraustritt wird durch den 

erheblich höheren Durchlässigkeitsfaktor des Dräns verursacht. Dadurch wird die sichere 

und schadlose Ableitung des Wassers gewährleistet. Die anfallende Gesamtdurchflussmenge 

in der Drainage beträgt, bezogen auf einen Meter Tiefe, etwa 0,0418 l/s bzw. 3,5 m³/d. 

Die nachteilige Wirkung des Auflastfilters auf den Grundwasserhaushalt mit einhergehender 

Vernässung bzw. anstehendem Wasser oberhalb der Geländeoberkante wird ebenfalls 

durch das FEM-Modell belegt. Dieser Wasseraustritt an der Oberfläche wird durch die 

Abbildung 4.16 veranschaulicht. Hierdurch wird deutlich, wie empfindlich der Grundwasserhaushalt 

auf Veränderungen der Oberflächengeometrie und Durchlässigkeit am Dammfuß 

reagiert. 

BS3 BS21 

-2.4E-7 -4.1E-6 -2.1E-6 -9.1E-7 

-9.1E-6-9.7E-6 

-4.1E-6 -3.0E-6 

-2.8E-6 

-3.1E-6 

-7.0E-7 

-5.4E-7 

-5.2E-7 

-4.3E-7 

-8.0E-8 

Abbildung 4.16: Darstellung der anfallenden Sickerwassermenge und des Wasseraustrittes an der 

Oberfläche des angrenzenden Grundstückes im Zuge des Baus eines Auflastfilters 


-7.0E-7 

-1.8E-7


Hydraulische Ergebnisse der bisherigen Sanierung 

Die Einbindung eines Entspannungsmechanismus in das FEM-Modell zeigt den gleichen 

Effekt, wie in der Wirklichkeit nachgewiesen werden konnte. Infolgedessen wird unterhalb 

des Dammes ein größerer Druckabbau festgestellt. Ebenfalls beeinflusst der Brunnen das 

Potential im Hinterland. Aufgrund dieser erhöhten Druckabnahme ändert sich die im Hinterland 

gelegene Sickerwasserlinie bzw. WSPGW maßgeblich. Die Wasserspiegellage wird infolge 

dessen dort um bis zu 35 cm abgesenkt. Folglich tritt in den zuvor vernässten Gelände 

kein Grundwasser mehr an der Oberfläche aus. 

In Anbetracht der Sickerlinie, stellt sich dagegen innerhalb des Dammkörpers keine signifikante 

Änderung der Lage ein. Lediglich wird der Wasseraustritt zur Stelle der Grabensohle 

geleitet. 

Für dieses Modell wird eine Gesamtdurchflussmenge – Summe aus Sickerwasser und Entspannungswasser 

– von 0,69 l/s bzw. 60 m³/d ermittelt. Der Anteil des Sickerwassers, mit 

0,2 l/s, beträgt knapp ein Drittel. Somit ergibt sich für das Entspannungswasser ein Durchfluss 

von 0,49 l/s. Dabei beziehen sich die angegebenen Durchflussmengen auf einen Tiefe 

von 10 m, da der Entspannungsbrunnen eine Reichweite rw von ca. 5 m bemisst. Im Vergleich 

zum Auflastfilter liegen hier nur ein Zehntel der Durchflussmenge vor. 

Im Rahmen der Hydraulik bestätigen sich die vor Ort festgestellten Verhältnisse einer grundlegenden 

Grundwasserspiegelabsenkung. Diese Absenkung beruht auf die Druckentlastung 

des sich im Talsand befindlichen Grundwassers, welches gesteuert über die Drainage 

schadlos abgeführt wird. 

BS3 

-4.7E-5 

-4.4E-8 -2.1E-6 

-6.8E-6 

-1.9E-6 -1.8E-6 -5.4E-6 

-1.1E-6 

-8.4E-7 -4.4E-7 

Abbildung 4.17: Anfallende Sickerwasser- und Entspannungswassermenge innerhalb der Drainage 

bei installiertem Brunnen 

BS21 


5 Sanierungsvorschläge 73 

5 Sanierungsvorschläge 

Mit den bisher durchgeführten Maßnahmen wurde besonders das Ziel verfolgt, die Sicherheit 

des Dammes zu erhöhen und die weitere Vernässung der angrenzenden Grundstücke zu 

verhindern. Dies wurde einerseits durch Erhöhung der Auflast am Entwässerungsgraben und 

andererseits durch den gesteuerten Druckabbau des gespannten Grundwassers erreicht. 

Durch diese Maßnahmen wurden jedoch nicht die Ursachen der Schädigungen entgegengewirkt. 

Von den noch vorhandenen Störstellen, hervorgerufen durch die Wurzelkanäle und 

Strömungskanäle des Piping-Prozesses, geht weiterhin eine Gefährdung der Standsicherheit 

aus. Darüber hinaus bewirkt der Ausfall einer einzigen Pumpe sofort zum merklichen Wasseranstieg, 

der sich durch die Vernässung des Geländes äußert. Diese Auswirkungen wurden 

bereits vor Ort beobachtet. Damit besteht für die aktuelle Entspannungsanlage ein Sicherheitsfaktor 

η = 1. 

Aus diesem Grund werden die möglichen Sanierungskonzepte, wie in Kap. 2.4 beschrieben, 

auf ihre Anwendbarkeit für den betroffenen Dammabschnitt untersucht. 

5.1 Beschreibung und Bewertung möglicher Sanierungsmaßnahmen 

Im Allgemeinen existiert eine Vielzahl von Sanierungsvarianten zur Verbesserung der Bodeneigenschaften, 

Verhinderung der Wasserwegsamkeit und Verringerung des artesischen 

Druckes. Dafür wurden bereits im Kap. 2.4 Varianten mit ihren Vor- und Nachteilen im Zusammenhang 

des wirtschaftlichen Aspekts erläutert. Grundsätzlich lassen sich die Sanierungsarten 

nach der zu erfüllenden Sicherheit unterteilen. Darunter fallen die statische und 

die hydraulische Sicherheit. Die Aufnahme beider Sicherheiten kann ebenfalls von einem 

Sanierungselement gewährleistet werden. Wie in Tabelle 5.1 zu sehen, gewähren sämtliche 

Arten eine Sicherheit gegen die hydraulische Belastung. Für die Aufnahme von mechanischen 

Kräften steht nur die Bohrpfahlwand, die Spundwand und bedingt die Dichtwand 

(Zwei-Phasen-Verfahren) zur Verfügung. 

Tabelle 5.1: Sanierungsvarianten und deren Schutz vor mechanischer und hydraulischer Belastung 

Sicherheit gegen 

Art der Sanierungsmaßnahme 

Hydraulische Belastung 

Bodenmechanische Belastung 

MIP-Verfahren X - 

FMI-Verfahren X - 

Dichtwand X bedingt 

Spundwand X X 

Bohrpfahlwand X X 

Nachträgliche Tondichtung X - 



Die an einem Damm anzuwendenden Sanierungsmöglichkeiten richten sich stets nach den 

Zielvorgaben des Auftraggebers. So müssen auch eventuelle Änderungen des Dammquerschnittes, 

Dammverlaufs und des Kanalprofils berücksichtigt werden. 

Im Bereich des Bögengebietes wird der Damm erheblich durch die fehlende Dichtung und 

der unzureichenden Deckschicht hydraulisch belastet. Eine weitere Gefahr geht von dem 

Bewuchs 1. Ordnung aus, der bei Wundwurf einen Böschungsbruch nach sich ziehen kann. 

Dieser Umstand wird in der weiteren Betrachtung beachtet. 

Zur alleinigen Verringerung der anfallenden Sickerwassermenge bei gleichzeitiger Verbesserung 

der Bodenstruktur ist in der Regel der Einbau einer Dichtwand denkbar. In diesem Fall 

ist aber auf diese Art zu verzichten, da durch die Grabenherstellung der bereits geschwächte 

Dammquerschnitt zusätzlich belastet wird. Dies liegt vor allem an den Anschnitt der Durchströmungskanäle 

begründet, die, aufgrund des hydraulischen Gradienten, zur Bodenumlagerung 

führen kann. Weitere Nachteile des Verfahrens sind die erhöhte Verkehrslast infolge 

des schweren Gerätes und der Abtransport des Aushubmaterials. Anstelle einer herkömmlichen 

Dichtwand kann das MIP-Verfahren eingesetzt werden. Hier wird ebenfalls die notwendige 

Dichtigkeit und Bodenverfestigung gewährleistet. Des Weiteren wird der Boden vor Ort 

in seiner Eigenschaft durch Mischung mit Kalk-Zement-Bentonitsuspension verbessert ohne 

anstehenden Boden zu entfernen. Das trifft auch für das FMI-Verfahren zu. Nachteilig wirken 

sich beim MIP-Verfahren der Einsatz schweren Geräts (Erhöhung der Verkehrslast) und der 

dafür erforderliche große Platzbedarf aus. Dagegen kann die Fräse des FMI-Verfahrens 

auch bei kleinerem Platzangebot – wie am Damm des Bögengebietes – verwendet werden. 

Mit seiner maximal erreichbaren Tiefe von ca. 9 m ist eine ausreichende Tiefenwirkung gegeben. 

Die nachträgliche Tondichtung im Kanalbett zeichnet sich durch den Einbau von Ton in Form 

von Bahnen, Würfel oder Platten unter Wasser aus. Bei diesem Verfahren muss die Abdichtung 

weit über das eigentliche Sicherungsgebiet hinausgeführt werden, um eventuelle Strömungsprozesse 

am Randbereich auszuschließen. Zusätzlich wird zuvor die Kanalsohle um 

bis zu 30 cm vertieft, damit die erforderliche Fahrwasserhöhe eingehalten wird. Dieser Vorgang 

ist mit einem Bodenaushub verbunden, dessen Transport zusätzliche Kosten verursacht. 

Zum Schutz der Dichtung wird ein erosionsfesten Deckwerk aufgetragen. In der Einfahrt 

zum „Alten Hafen“ ist das Deckwerk, aufgrund des Schraubenstrahls, besonders fest 

auszubilden. Weiterhin erweist sich der Einsatz mehrerer Arbeitsplattformen im Bereich des 

DEK km-146.000 als nachteilig, weil dort die nutzbare Fahrrinne massiv eingeschränkt wird. 

Darüber hinaus wird infolge der Maßnahme die Nutzung des „Alten Hafen“ nicht ermöglicht. 

Die Erhöhung der Wegsamkeit des Sickerwassers wird auch durch den gezielten Einbau von 

Spund- oder Bohrpfahlwänden verhindert. Beide Arten können innerhalb des Dammes als 

Kerndichtungselement eingebaut werden. In Verbindung als Uferbefestigung stellt sich die 

Einsatz der Bohrpfahlwand aufgrund der Einbautechnik als problematisch dar. Die Schwierigkeit 

liegt an der notwendigen trockenen Herstellung der Bohrlöcher, die im ersten Schritt 

mit Beton gefüllt werden. Im zweiten Schritt werden diese Betonpfähle durch angrenzende 



Bohrungen angeschnitten und nach eingestellter Bewehrung ebenfalls mit Beton verfüllt. 

Neben den hohen Kosten, schweren Gerätes besteht auch der Nachteil des hohen Zeitaufwandes. 

Im Gegensatz zur Bohrpfahlwand lässt sich die Stahlspundwand auch wasserseitig einrammen. 

Für das Einbringen der Spundwand stehen mehrere Verfahren, wie das erschütterungsarme 

Einvibrieren, Rammen und das Einpressen zur Verfügung. Die Geräte variieren 

sehr stark in ihrer Größe, welches eine Anpassung an die örtlichen Verhältnisse im Bögengebiet 

zulässt. Mit Berücksichtigung der angrenzenden Bebauung ist auf das Vibrationsrammen 

der Spundwandbohlen zu verzichten, da durch das Anfahren und Abbremsen der 

Unwucht die Eigenfrequenz der Gebäude angeregt wird und somit zu Schädigungen führen 

kann. Weiterhin können die entstehenden Bodenschwingungen in weiter Entfernung Verdichtung 

und damit Sackungen des Bodens verursachen. [47] Deshalb wäre im Bögengebiet 

entweder das Einrammverfahren oder das Einpressverfahren anzuwenden. 

5.2 Auswertung mit Wahl der Vorzugsvariante 

An dem Damm liegen vorwiegend hydraulisch bedingte Schädigungen an. Aus dieser Überlegung 

heraus, könnte das kostengünstige und zeitsparende MFI-Verfahren zum Einsatz 

kommen. Damit würde das Dammmaterial mit einer Kalk-Zement-Bentonit-Mischung soweit 

verbessert, dass neben der mechanischen Belastbarkeit auch eine dichtendene Wirkung 

ermöglicht wird. 

Neben dieser Zielstellung wird auch die Berücksichtigung eines zukünftigen Kanalausbaus 

gefordert. Diese zeichnet sich durch die Vergrößerung der Fahrrinnentiefe und der Änderung 

des Kanalprofils aus. Dabei wird das rechte DEK-Ufer vom T-Profil zum R-Profil umgebaut. 

Im Zuge dieser Maßnahme soll entlang des Ufers die Dammkrone zum flachen Plateau ausgebildet 

werden. Von dieser Forderung ausgehend, ist das Einrammen von Spundwandbohlen 

zu empfehlen, da sie beide Kriterien – der statischen und hydraulischen Sicherheit – erfüllt. 

In jeglicher Hinsicht ist die Verwendung einer Stahlspundwand von Vorteil. Das betrifft vor 

allem das wirtschaftliche Einbringen, geringe Wartungskosten, schnelle Wiederherstellung 

der Dammstandsicherheit, Einsetzbarkeit im Wasser, sofortige Belastbarkeit, kein Bodenaushub 

und die Möglichkeit eines Kanalausbaus. Zudem hat sie sich mittlerweile im Wasserbau 

als ingenieurtechnische Lösung durchgesetzt. [47] Nach dem Einbau der Spundwand ist 

auch das gefahrlose Entfernen des Bewuchses möglich. 

Die zu verwendende Spundwandlänge ist in erster Linie von der notwendigen statischen 

Einbindetiefe und von der Höhe des zu schützenden Dammes abhängig. Aus den geforderten 

Profilabmessungen für ein R-Profil (siehe Abbildung 2.9) ergibt sich eine Spundwandkopfhöhe 

von 1,10 m über BWo. Zur überschläglichen Erfassung der Gesamtspundwandlänge 

dient der einzuhaltende hydraulische Gradient ikrit = 1. Dadurch entspricht die ungefähre 

Einbindetiefe dem WSP mit 4,0 m. Somit beträgt die Gesamtspundwandlänge ca. 9,10 m. 



Bei einer Spundwand hängt die Dichtigkeit nur von der Verbindung der Spundbohlen untereinander 

ab. Mit Hilfe der werkseitigen Schlossverschweißung von Mehrfachbohlen kann die 

größtmögliche Dichtigkeit erreicht werden. Zwischen den Mehrfachbohlenpaaren wird die 

Dichtigkeit über bituminöse Schlossverfüllung oder einer patentierten Schlossdichtung System 

HOESCH gewährleistet. [46] Für die Wahl des einzusetzenden Profils sind das Flächenmoment 

Iy, das Gewicht, die Bohlenbreite und die Stegdicke s entscheidend. Die Bohlenbreite 

ist bei dem anstehenden Boden der Talsande nicht breiter als 1,20 m zu wählen, 

um das störungsfreie Einrammen zu ermöglichen. Außerdem wird dadurch das Einfädeln der 

Bohlen erleichtert und die Schlosssprengung vermieden. Durch den dauerhaften Einsatz im 

Wasser spielt die Stegdicke und somit die Korrosionsbeständigkeit ein Rolle. Mit dem Flächenmoment 

wird die Stabilität und Verformbarkeit beschrieben – je größer das Flächenmoment, 

desto kleiner die Duktilität. 

Ein Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung der Sanierung an dem Dammabschnitt 

im Bereich des Bögengebietes, die mit einer Spundwand gelöst werden soll. Die Optimierung 

der wirtschaftlichen Einbringtiefe erfolgt auf Grundlage der hydraulischen Verhältnisse. 

Mit Verwendung des geeichten FEM-Modells mit integriertem Auflastfilter und Entspannungsbrunnen 

wird der Einfluss der Spundwand, in Abhängigkeit der Tiefe, auf die Potentialverteilung 

untersucht. Dabei wird zunächst die statische Betrachtung nicht berücksichtigt. 

5.2.1 Optimierung der Vorzugsvariante mit Hilfe der Numerik 

Die Betrachtung der hydraulischen Auswirkungen einer im Untersuchungsgebiet installierten 

Stahlspundwand erfolgt unter Verwendung des geeichten Modells aus Kap. 4.5.3. Infolge 

des geplanten Ausbaus des Kanals zum T-R-Profil (linkes Ufer - T-Profil, rechtes Ufer – R- 

Profil) liegt der Spundwandkopf 1,10 m oberhalb des BWo bzw. 22,77 m ü. NN. Bei dem gewählten 

Kanalprofil wird eine Mindestwasserspiegelbreite von 49,55 m (bezogen auf BWo) 

gefordert. Unter diesem Gesichtspunkt und unter dem Kriterium einer verdeckt angeordneten 

Spundwand, befindet sie sich – gemessen von momentaner Kanalmitte – in einem Abstand 

von 23,5 m. An dieser Stelle wird eine der Spundwand entsprechenden 0,4 m breite Schlitzwand 

in das Modell integriert. Diese Breite ergibt sich aus dem optischen Kennzeichens und 

dem Ausschluss geometrischer Einflüsse. In der Abbildung 5.1 wird der Modellaufbau dargestellt. 

Für den anzusetzenden Durchlässigkeitsparameter wird erst einmal die Dichtigkeit der 

Spundwand auf die Durchlässigkeit einer entsprechenden Schlitzwand umgerechnet. Vor 

allem sind die Spundwandschlösser für die Durchlässigkeit verantwortlich. Das Verwenden 

einer Doppelbohle oder Dreifachbohle führt, aufgrund der geringeren Anzahl der Fädelschlösser, 

zur Verringerung der Durchlässigkeit bzw. Erhöhung der Dichtigkeit. Dennoch 

wird die Doppelbohle gewählt, da bei der Dreifachbohle eine zu große Mantelreibung beim 

Einbringen entsteht, die wiederum das Sprengen des Fädelschlosses verursachen kann. 



BK4 

Abbildung 5.1: Darstellung des Modells zur Untersuchung der hydraulischen Verhältnisse in Abhän- 

gigkeit einer Spundwand 

Aus statischer Hinsicht und Lage des Schlosses wird für die Spundwand das LARSSEN- 

Profil 603 10/10 mit einer Bohlenbreite von 0,60 m gewählt. [45] Die Umrechnung des k- 

Wertes erfolgt mit folgender Gleichung. 

⋅ e 

k = 

b 

ρ 

BS3 

BS21 

ρ …Sickerwiderstand [m/s] 

e …gewählte Schlitzwanddicke [m] 

b …maßgebende Elementbreite des Spundwandprofils [m] [46] 

Die Angaben zur Elementbreite und zum Sickerwiderstand werden seitens des Herstellers 

vorgegeben. Damit beträgt der Sickerwiderstand für das LARSSEN-Profil einer Doppelbohle 

1,8 · 10 -10 m/s. Die Breite ergibt sich zu 1,20 m. [46] Durch das Einsetzen dieser Faktoren in 

die Gleichung 35.1, wird eine Durchlässigkeit von 6,0 · 10 -11 m/s ermittelt. 

Der Schwerpunkt der Untersuchung liegt auf der Ermittlung der optimalen Lage des Spundwandfußes 

im Zusammenhang des zu verwendenden Materialeinsatzes (Kostenfaktor). Zur 

Erhaltung aussagekräftiger Ergebnisse wird die Spundwand für jede Berechnung um jeweils 

0,20 m verkürzt. Der tiefste betrachtete Punkt der Spundwand befindet auf einer Höhe von 

8,00 m ü. NN und entspricht somit einer Gesamtlänge von 14,77 m. Eine Einbindung in den 

Grundwasserstauer wird nicht mit in die Untersuchung einbezogen, da das Programm die 


(5.1) 

S


räumliche Verteilung nicht unterstützt. Dem gegenüber beträgt die kürzeste untersuchte 

Spundwandlänge 5,97 m (= 16,80 m ü. NN). Die Berechnungen und Messwertausgabe für 

das Potential erfolgt für die Bohrungen BK4, BS3 und BS21 sowie für die Stationen 50, 100, 

150 und 200 und ist in der Anl. 5.4 und 5.5 beigefügt. Unter der Stationierung wird der jeweilige 

Abstand von der Kanalmitte verstanden. 

Das Diagramm in der Abbildung 5.2 stellt den zunehmenden Abbau des Potentiales mit Erhöhung 

der Spundwandlänge an den entsprechenden Messpunkten dar. Dabei wird am 

Messpunkt BK4 in unmittelbarer Nähe zur Spundwand die größte Druckverringerung festgestellt. 

Dieser beläuft sich auf einen Wert von 0,5 m bezogen auf einen Längenunterschied 

von 8,8 m. Somit findet an dieser Stelle ein Druckabbau von lediglich 5 cm pro Meter 

Spundwand statt. In den übrigen Messstellen fällt der Effekt deutlich geringer aus. So liegt 

die durchschnittliche Druckreduzierung bei 0,2–1,4 cm/Meter Spundwand. 

Für die Bestimmung der Sickerlinie wurden exemplarisch drei Spundwandtiefen gewählt, um 

eine möglichen Unterschied untereinander zu beobachten. Die dafür verwendeten Wandlängen 

belaufen sich 7,17 m, 9,10 m und 11,70 m. Dabei wird grundsätzlich der Bereich vor der 

Spundwand bis auf die Höhe des Kanalwassers aufgesättigt. Innerhalb der Spundwand wird 

der Druck soweit verringert, dass daraufhin die Sickerlinie in die Schicht der Auesedimente 

verlagert wird. Danach verläuft die Sickerlinie nahezu geradlinig mit anschließendem Austritt 

am Böschungsfuß. Dieser Verlauf konnte bei allen Wandlängen beobachtet werden. 

anstehendes Potential [m ü. NN] 

20,60 

20,50 

20,40 

20,30 

20,20 

Potential in Abhängigkeit der Spundwandlänge 

20,10 

BK4 

BS3 

20,00 

BS21 

Station 50 

19,90 

Station 100 

Station 150 

19,80 

Station 200 

5,50 6,50 7,50 8,50 9,50 10,50 11,50 12,50 13,50 14,50 15,50 16,50 

Gesamte Spundwandlänge [m] 

Abbildung 5.2: Potentialverlauf in Abhängigkeit der gesamten Spundwandlänge 



5.2.2 Betrachtung der Spundwandlösung bei Ausfall der Brunnenanlage 

Bereits im Kap. 4.4.4 wurden die Auswirkungen des Ausfalls der Entspannungsbrunnenanlage 

erwähnt. Sie äußern sich durch den sofortigen Grundwasseranstieg mit anschließender 

Vernässung des betroffenen Geländes und dem Wassereintritt in die Kellerräume. Daher 

wird im Folgenden diese Situation des Ausfalles eines Brunnens bei funktionstüchtiger 

Spundwand im Rahmen der FEM simuliert. Diese Untersuchung dient der Beurteilung, ob die 

Spundwandlösung einen ausreichenden Druckabbau, infolge der Sickerwegsverlängerung, 

bewirkt und damit eine erneute Vernässungserscheinung auszuschließen ist. Hierfür wird auf 

das Modell aus Kap. 5.2.1 zurückgegriffen, bei dem der Brunnen entfernt wird. Die Ergebnisse 

sind vollständig in der Anl. 5.5 und 5.6 enthalten. 

Analog zur Untersuchung des Spundwandeffektes des vorherigen Kapitels wird hier ebenfalls 

die Potentialverteilung, in Abhängigkeit der gleichmäßigen Spundwandverkürzung, ermittelt. 

Die Ergebnisse beziehen sich zur Gewährleistung eines Vergleichs mit dem Fall eines 

intakten Brunnens auf die gleichen Messpunkte. Wie in Abbildung 5.3 zu sehen, wird der 

Druck, bezogen auf einem Meter Spundwand verhältnismäßig gering vermindert. Bis auf den 

Messpunkt der BK4 (direkt bei der Spundwand) wird ein durchschnittlicher Potentialabbau 

von ca. 4 cm/ Meter Wandlänge festgestellt. Die Auswertung dazu befindet sich in der 

Anl. 5.6.4. Vor allem im Bereich zwischen BS3 und der Station ist diese Verringerung als zu 

gering zu bewerten. Dadurch besteht weiterhin die Gefahr, bei zu geringer Einbindetiefe der 

Spundwand, einer im Dammhinterland auftretenden Vernässung. 

anstehendes Potential [m ü. NN] 

20,95 

20,90 

20,85 

20,80 

20,75 

20,70 

20,65 

20,60 

20,55 

20,50 

Potential in Abhängigkeit der Spundwandlänge bei Ausfall des Brunnens 

20,45 

BK4 

20,40 

BS3 

20,35 

BS21 

20,30 

Station 50 

20,25 

Station 100 

20,20 

20,15 

Station 150 

Station 200 

5,50 6,50 7,50 8,50 9,50 10,50 11,50 12,50 13,50 14,50 15,50 16,50 

Gesamte Spundwandlänge [m] 

Abbildung 5.3: Potentialverlauf im Fall eines ausgefallenen Brunnens mit funktionstüchtiger Spund- 

wand 



Für die Abbildung der Sickerwasserlinie wurde die Spundwandlänge jeweils auf 7,17 m, 

9,10 m und 11,17 m eingestellt. Der daraus ergebene Verlauf der Sickerlinie entspricht im 

Bereich der Wand die der im Kap. 5.2.1 ermittelten Sickerlinie. Durch den fehlenden Entspannungsbrunnen 

stellt sich hinter dem Auflastdrän eine erhöhte Sickerlinie ein. Bei einer 

Gesamtspundwandlänge von 7,17 m bis 8,57 m tritt aufgrund des unzureichenden Druckabbaus 

(zu geringe Sickerwegsverlängerung) das Grundwasser wieder an die Oberfläche. Erst 

auf der Höhe von 14,00 m ü. NN bzw. 8,77 m Gesamtlänge wird ein weiteres Austreten vom 

Grundwasser nicht beobachtet. Dennoch liegt das Potential knapp unterhalb der Geländeoberfläche. 

5.2.3 Bewertung der Maßnahme einer Spundwand 

Die Verwendung einer Spundwand an dem schadhaften Damm im Bögengebiet ist grundlegend 

als positiv zu bewerten. Sie beinhaltet neben anderen Sanierungsmaßnahmen zwei 

wichtige Kriterien – Gewährleistung der hydraulischen und statischen Sicherheit. Darüber 

hinaus stellt sie im Hinblick des geplanten Kanalausbaus die einzige kostengünstige Alternative 

dar. Mit der Spundwand wird maßgeblich die Durchsickerung des Dammbereiches minimiert, 

die eine Erhöhung der Standsicherheit zur Folge hat. Im Bereich des Auflastfilters 

bzw. früheren Entwässerungsgrabens zeigt sich dagegen keine signifikante Beeinflussung 

der Grundwasserströmung. Grund hierfür ist zweite Grundwasserströmung mit Herkunft des 

Lingener Stadtkerns, die die Ems als natürliche Vorflut besitzt. 

Somit wirkt die Spundwand als unterstützendes Sicherungselement zu den bereits installierten 

Entspannungsbrunnen. Dennoch besteht im Allgemeinen die Forderung einer hinreichenden 

Sicherung vor weiterer Vernässung der angrenzenden Grundstücke auch im Fall 

eines Brunnenausfalles. Hierfür wurde eine optimale Spundwandlänge von 8,77 m gefunden, 

die auf eine standardisierte Einbaulänge von 9,00 aufzurunden ist. Dadurch erhöht sich 

nochmals die hydraulische Sicherheit. Zwar kann durch die Verlängerung eine Druckreduzierung 

bewirkt werden, die aber unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit nicht im Verhältnis 

des zusätzlichen Sicherheitsgewinnes steht. 

Anhand der Abbildung 5.4 wird ersichtlich, dass das beste Ergebnis durch die Kombination 

aus Entspannungsbrunnen und Stahlspundwand erzielt wird, wobei davon der größte Anteil 

auf den Entspannungsbrunnen entfällt. Aus diesem Grunde sollte, zur weiteren Sicherstellung 

einer ausbleibenden Vernässung, die Anzahl der Brunnen im Bögengebiet erhöht werden. 

Momentan weisen sie lediglich eine Sicherheit η = 1 auf. Um eine ausreichend große 

Sicherheit zu gewährleisten, wird der Faktor η auf 1,5 gesetzt. Damit ergibt sich eine zusätzliche 

Zahl von 7 Entspannungsbrunnen, die in unmittelbarer Nähe zu errichten sind. 



Potentialhöhe [m. ü. NN] 

22,00 

21,50 

21,00 

20,50 

20,00 

19,50 

Potentialvergleich zwischen einzelnen Maßnahmen 

BK4 BS3 BS21 Station 50 Station 100 Station 150 Station 200 

Abbildung 5.4: Vergleich der einzelnen Maßnahmen hinsichtlich ihrer Effektivität 

5.3 Bemessung einer einfach verankerten Spundwand 


Auflastfilter 

Entspannungsbrunnen (Br) 

SW + Br (9,17m) 

SW - Br (9,17m) 

Die Standsicherheit einer Spundwand ist maßgeblich von dem geforderten Einspanngrad 

und der Einbindetiefe in den Untergrund abhängig. Je tiefer die Spundwand in den Boden 

eingerammt wird, desto größer können die an die Spundwand einwirkenden Kräfte sein. Die 

Verankerung ist im Allgemeinen nicht für die Standsicherheit erforderlich. Sie wird am oberen 

Ende der Spundwand angebracht, um die Verformungserscheinungen zu verhindern. Im 

Kap. 3.4 wurden die notwendigen Formeln zur Berechnung der Erddrücke und Erdwiderstände 

beschrieben, die für die Bemessung der Spundwand die Grundlage bilden. 

Trotz der Möglichkeit einer Handrechnung erfolgt die Bemessung mit Hilfe eines computergestützen 

Programms. Dazu wird das Programm RETAIN der Fa. GGU verwendet. Im ersten 

Schritt müssen die Eingangsparameter bestimmt werden. Das betrifft zum einem die Geometrie, 

die dazu gehörigen Bodenkennwerte, Festlegung der Art der Erddruckumlagerung, 

Wasserdruckansatz, Einspanngrad und das zu verwendende Spundwahlprofil. 

Die Geometrie spiegelt den zukünftigen Ausbau zum R-Profil mit Ausbildung einer plateauförmigen 

Dammkrone wieder. Somit befindet sich die Kanalsohle auf einer Höhe von 5,45 m 

unterhalb des Spundwandkopfes. Die Lage der einzelnen Bodenschichten entsprechen die 

der bodenkundlichen Untersuchung, wobei eine Vereinfachung vorgenommen wurde. Sie 

äußert sich durch horizontale Lage der einzelnen Schichten. Für die Bodenparameter wurden 

die Kennwerte aus der Tabelle 4.4 entnommen. Die in [50] enthaltenden Grundsätze 

regelt die Lage des Ankerkopfes – dieser liegt 0,5 m unterhalb des Spundwandkopfes. Bei 

der Art der Erddruckumlagerung wird auf die Variante der EAU 2004 [2] mit der Bedingung


einer abgegrabenen Wand zurückgegriffen. Das Spundwandprofil stimmt mit dem in der hydraulischen 

Betrachtung eingesetzten LARSSEN-Profil 603 10/10 überein. 

Aufgrund der möglichen Umströmung des Spundwandfußes wird für den Wasserdruckansatz 

die Bildung einer an der Wand anliegenden Strömungsröhre zugrunde gelegt. Sowie im Kanal 

als auch im Dammbereich wird der Wasserspiegel im ersten Bemessungsansatz auf die 

Höhe des BWo mit 21,67 m ü. NN gesetzt. Als Ergebnis ergibt sich eine erforderliche Einbindetiefe 

von 2,98 m bei einer 50%igen Einspannung. Damit bemisst sich die Mindestgesamtlänge 

auf 8,43 m. 

In der nächsten Betrachtung senkt sich der Kanalwasserspiegel auf die Höhe des BWu ab, 

wobei hinter der Spundwand zunächst der Grundwasserspiegel konstant bleibt. Dadurch 

bildet sich im Boden ein Porenwasserüberdruck aus. Diese zusätzliche Einwirkung wird dem 

aktiven Erddruck zugerechnet. Infolge der Berechnung erhöht sich die notwendige Spundwandlänge 

um 0,1 m und beträgt somit 8,53 m. 

Im Rahmen einer Spundwandbetrachtung einer Kanaleinfassung ist auch der LF4 – Leerlaufen 

einer Kanalhaltung – zu berücksichtigen. Dazu wird der Kanalwasserspiegel mit der Kanalsohlenhöhe 

gleichgesetzt. Daraus ergibt sich eine Spundwandlänge von 9,40 m. Bei diesem 

Fall liegt jedoch der Grundwasserspiegel auf einem zu hohen Niveau. Im Zuge des realistischen 

GW-Verhältnisses wird dieser auf die ungefähre Höhe der Drainage gelegt. Mit 

dieser Bedingung wird die Spundwand auf eine Gesamtlänge von 9,18 m bzw. Einbindetiefe 

von 3,73 m bemessen. Die vollzogenen Berechnungen sind in der Anl. 6 enthalten. 

Aus den hydraulischen Untersuchungen ergibt sich eine optimale Spundwandlänge von 

9,0 m, die aber zur ausreichenden Sicherheit des LF4 – Leerlaufen des Kanals – nochmals 

um 0,2 m zu erhöhen ist. Mit dieser Gesamtabmessung von 9,20 m ist eine hydraulische und 

statische Sicherheit gewährleistet. 


6 Zusammenfassung 83 

6 Zusammenfassung 

Im Zuge der Industrialisierung erhöhte sich die Nachfrage an Kohle und Stahl. Diese Massengüter 

konnten nur in großer Menge über dem Wasserweg transportiert werden. Zur Gewährleistung 

eines dichten Wasserwegenetzes mit Anbindung an die Industriestandorte wurden 

Kanäle als Verbindungsachsen gebaut. In der Regel wurde dafür der im Kanalverlauf 

befindliche Boden entnommen und an den Kanalseiten als Damm aufgespült. Auf die gleiche 

Weise ist auch der Damm am DEK hergestellt worden. Die Besonderheit des DEK zeichnet 

sich durch die fehlende künstliche Dichtung des Kanalbettes aus, die dadurch eine Verbindung 

zum Grundwasserleiter ermöglicht. Die Folgen der fehlenden Dichtung äußern sich 

durch eine daraus resultierende Erhöhung des Sickerwasseranfalls, zusätzliche Grundwasseranreicherung 

und Veränderung der Grundwasserfließrichtung. Des Weiteren verursacht, 

der an dem Damm befindliche Bewuchs mit den dammdurchziehenden Wurzeln, Möglichkeiten 

der Strömungskanalbildung. 

An der innerstädtischen Kanalstrecke des Ortes Lingen wurden in den angrenzenden 

Grundstücken Vernässungserscheinungen festgestellt. Die darauffolgende bodenkundliche 

Untersuchung zeigte, dass der Damm ein Defizit der Standsicherheit aufwies. Im Rahmen 

einer Sofortmaßnahme wurde ein Auflastdrän zur Verhinderung weiterer Materialumlagerungen 

am Entwässerungsgraben ausgeführt. Dies hatte die Erhöhung des GW-Potentials und 

damit den Anstieg des Grundwassers zur Folge, der mit Hilfe von Entspannungsbrunnen 

wieder abgesenkt werden konnte. Dennoch ist eine zukünftige Sicherung des betroffenen 

Gebietes nicht gegeben, da der Damm durch Wundwurf weiterhin gefährdet ist. Ebenfalls 

konnte nachgewiesen werden, dass bereits ein einziger Brunnenausfall zum erneuten Wasseranstieg 

im Gelände führt. 

Deshalb bestand innerhalb dieser Arbeit die Aufgabe eine geeignete und optimale Sanierungsmöglichkeit 

zu erarbeiten. Hierfür wurden im ersten Schritt die Grundlagen des Dammaufbaus, 

hydraulische und mechanische Beanspruchungen, Schadensvorgänge und Möglichkeiten 

von Sanierungen mit ihren Vor- und Nachteilen zusammengetragen. Für einzelne 

Schadensarten wurden darüber hinaus die dafür notwendigen Nachweise beschrieben. 

Damit eine geeignete Lösung gefunden werden konnte, waren in erster Linie Kenntnisse der 

örtlichen hydrogeologischen und geologischen Verhältnisse im Untersuchungsgebiet erforderlich. 

Deshalb wurde mit Hilfe von Bodenerkundungen und der geologischen Beschreibung 

des Emslandes der anstehende Boden auf seine Schichtenfolge und Mächtigkeit untersucht 

und in hydrogeologischen Schnitten dargestellt. Dies stellte die Voraussetzung einer hinreichend 

genaue Aufstellung eines auf FEM-basierten Modells dar. Mit diesem Modell wurde 

das Ziel eine optimale Sanierungsvariante im Hinblick ihrer Effizienz verfolgt. Bevor das Sanierungselement 

mit in das Modell eingebunden wurde, musste es zunächst soweit geeicht 

werden, dass infolge dessen mit plausiblen Ergebnissen zu rechnen war. Die Eichung erfolgte 

anhand von zwei Stichtagsmessungen. Die Messungen wurden jeweils nach den erfolgten 

Sicherungs- und Sanierungsmaßnahmen erbracht. Mit der Eichung konnte eine Ungenauig- 


6 Zusammenfassung 84 

keit von rund 5 cm nicht ausgeschlossen werden. Trotz des Fehlers stellte sich das Modell 

als hinreichend genau dar. Die Gegenüberstellung einzelner Maßnahmen führte zur Vorzugsvariante 

der Spundwand, da sie neben ihrer hohen Dichtigkeit auch die Aufnahme großer 

mechanischer Belastungen aufzeigt. Zusätzlich zu diesen Vorteilen spielte auch die Forderung 

eines zukünftigen Kanalausbaus eine wesentliche Rolle. Durch den Einbau soll eine 

Sickerwegsverlängerung und damit ein Druckabbau erreicht werden. 

In Einbeziehung der Spundwand wurden erneut, anhand des geeichten FEM-Modells, die 

hydraulischen Verhältnisse untersucht. Zu diesem Zweck erfolgte eine gestaffelte Betrachtung, 

bei der die Spundwand zunehmend verkürzt wurde. Bei der ersten Untersuchung handelte 

es sich um die Kombination aus Entspannungsbrunnen und Spundwand. Dort zeigten 

sich nur innerhalb des Dammkörpers signifikante Veränderungen des Potentials. In der Gesamtbetrachtung 

zeigt die Spundwand nur eine geringe positive Beeinflussung des Grundwasserhaushaltes. 

Der geringe Druckabbau von 5 cm/pro Meter Spundwandtiefe steht nicht 

im wirtschaftlichen Verhältnis. 

Dennoch muss die Spundwand soweit in den Boden eingebracht sein, dass im Falle eines 

Brunnenausfalles, der Abbau des Potentials weiterhin gewährleistet werden kann, damit eine 

Vernässung der anliegenden Grundstücke auszuschließen ist. Während der Untersuchung 

konnte eine optimale Spundwandlänge von 8,77 m herausgefunden werden. Diese Länge 

geht aber nur aus der Sicht der hydraulischen Belastung hervor. 

Mit der Frage der statischen Standsicherheit der Spundwand beschäftigte sich das letzte 

Kapitel dieser Arbeit. Zur ausreichenden Sicherheit muss sie um eine bestimmte Länge in 

den Boden eingebracht sein. Die Bemessung wurde mit einem computergestützten Programm 

erbracht, mit der eine notwendige Gesamtspundwandlänge von 9,20 ermittelt werden 

konnte. Diese Gesamtlänge ermöglicht auch die Standsicherheit im LF4 – Leerlaufen des 

Kanals. 

Grundsätzlich stellt die Spundwand eine gute Variante der Sicherung und Sanierung eines 

schadhaften Dammes dar. Weiterhin ist durch die Spundwandlösung die Gefahr eines 

Dammdurchbruches, ausgehend des Windwurfes, ausgeschlossen. Dennoch konnte im 

Rahmen der Untersuchung festgestellt werden, dass die Entspannungsbrunnen einen größeren 

Anteil am Druckabbau besitzen. Daher ist es für den weiteren Schutz vor Vernässung 

empfehlenswert, die Entspannungsbrunnenanlage um bis zu 7 Stück auszubauen. 


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Erläuterungen allgemeiner Fachbegriffe (Glossar) 


Anthropogen „vom Menschen beeinflusst“ 

Auftrieb / Auftriebskraft ist die Kraft die eine Flüssigkeit auf einen Festkörper ausübt 

und entgegen der Schwerkraft wirkt. Sie wird definiert 

als: 

= γ ⋅V 

= ρ ⋅ g ⋅V 

F w 

w 

Bildsamkeitsbereich beschreibt genau den Bereich zwischen der Fließ- und 

Ausrollgrenze und somit den Konsistenzabschnitt von 0 bis 

1,0 bzw. breiig bis steif. 

Erosion ist die mögliche Umlagerung und Transport aller Bestandteile 

eines Erdstoffes infolge einer Strömung. 

Durchgangsfaktor F beschreibt einen Abminderungsfaktor zur Bestimmung eines 

möglichen Durchgangs von Erdstoffteilchen durch einen 

Porenkanal. Dieses ist erst gegeben, wenn der 

Durchmesser d ≤ F·dk,m ist 

Erddruckbeiwert Beschreibt das Verhältnis zwischen Erddruck und Vertikalspannungen 

und wird mit dem Symbol K gekennzeichnet 

[47] (↑ Symbolverzeichnis) 

Erosionsgrundbruch gleichbedeutend mit Piping ↑ und rückschreitender Erosion 

↑ 

(FEM) Finite-Elemente- 

Methode 

Festigkeit (örtliche) des 

Untergrundes 

ist ein numerisches Verfahren, bei dem mit Hilfe eine Netzstruktur 

das zu untersuchende Objekt in endlich viele Elemente 

mit nicht unendlicher Größe geteilt wird. Über partielle 

Differentialgleichung und den Randbedingungen wird 

ein Gleichungssystem gebildet, die zur Lösung führt 

ist die Festigkeit an bestimmten Stellen im Untergrund, bei 

dem eine Schwächung durch die Strömungskräfte verursacht 

wird. 

fluviatil beschreibt die vom Fluss gebildeten Formen oder die vom 

Fluss mitgeführte Sedimente. [54] 

fluvioglazial = glazifluvial und bezeichnen Sedimente, die in der Eiszeit 

durch das Schmelzwasser direkt gebildet oder abgelagert 

wurden. [54] 

glazial „eiszeitlich“, „der Eiszeit betreffend“ 

Holozän ist der jüngste geologische Zeitabschnitt und umfasst einen 



Hydraulischer Gradient 

bzw. Gefälle 

Zeitraum von ca. 11700 Jahren bis einschließlich heute. Es 

ist eine Serie des Quartärs ↑ 

ist das Verhältnis von einem hydraulischen Höhenunterschied 

h zur Länge des Sickerweges l 

h 

i = 

l 

Hydraulischer Grundbruch ist eine Versagensform, die durch aufsteigende Strömungskräfte 

verursacht wird. Diese Kräfte sind größer als die 

Gewichtskraft eines Bodenelementes und den dazu aktivierbaren 

Scherkräften. 

interglazial „der Warmzeit betreffend“ 

kf-Wert bezeichnet einen rechnerischen Wert, der die Wasserdurchlässigkeit 

von Materialien (Böden oder Gesteine), 

beschreibt. Die Einheit ist Meter je Sekunde [m/s]. 

Kohäsion (echte) (Zugspannungsfestigkeit) 

ist die Bindungskraft zwischen den Körnern bei den bindigen 

Böden. 

Kolk Beschreibt die örtliche Vertiefung der Kanalsohle, die durch 

Umlagerung des Sediments oder Deckwerkmaterials ausgehend 

einer großen hydraulischen Kraft (Strömung) 

Kolmation ist der Vorgang der Ablagerung von feinen Bodenteilchen 

in die Porenräume einer Bodenmatrix, die zuvor durch 

Grundwasserströmung transportiert wurden. Sie ist die 

umkehrte Suffosion. Nicht zu verwechseln mit der Sedimentation. 

Konsolidation Die bei der Zusammendrückung des Bodens infolge einer 

Lasterhöhung entstehende Volumenänderung, wobei es 

zum Auspressen von Porenwasser kommt. 

Konzentrierte Durchspülung 

Damit wird eine hydraulische Beanspruchung unter einem 

Bauwerk verstanden. Sie wird durch konzentrierte Wasseradern 

gebildet, wo sich das Sickerwasser in erhöhter Geschwindigkeit 

als im angrenzenden Boden bewegt. 

Larssen-Profil geht auf den gleichnamigen Baumeister zurück & beschreibt 

ein U-Walzprofil mit angenietetem (heute angeschweißt) 

Schloss ↑ 


CD-Inhalt 

CD-Inhalt 

Anlagen (Anlagen im pdf-Format) 

Abbildungen 

Berechungen (SS-Flow2D; GGU-Retain) 

excel (DWD-Auswertung; GW-Stichtagsmessung; SS-Flow2D-Auswertung) 

pdf (Diplomarbeit) 

Pläne (Plane im dxf-Format; Surfer-Karte mit GW-Gleichen) 

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