Uferdamm aus Betonfertigteilteilen schützt südafrikanische Küstenstadt
In den letzten zehn Jahren haben Sturmflut und Brandung in der False Bay an den Uferbauwerken zwischen Gordon’s Bay und der Mündung des Flusses Eerste ihre Spuren hinterlassen. Ein zwei Jahre dauerndes Forschungsprogramm brachte die Entscheidung, den vorhandenen Uferdamm in Strand in drei Bauphasen durch eine 3 km lange Betonfertigteilmauer zu ersetzen.
In den letzten 10 Jahren haben Sturmflut und Brandung in der False Bay vor der Westkap-Halbinsel in Südafrika an den Uferbauwerken zwischen Gordon’s Bay und der Mündung des Flusses Eerste ihre Spuren hinterlassen.
Die weitere Schädigung des Uferdamms und anderer Bauwerke in Strand veranlasste die Stadtverwaltung 2011, PDNA (später übernommen von Mott MacDonald) damit zu beauftragen, eine detaillierte Küstenstudie von Gordon’s Bay bis zur Mündung des Zeekoevlei Kanals zu erstellen. Die Studie hatte drei Ziele: ein besseres Verständnis der Dynamik der Küstenzone im Kontext eines steigenden Meeresspiegels; die Bewertung des Zustands der Bauwerke an der Küste entlang der 38 km langen Küstenlinien bis Zeekoevlei, insbesondere hinsichtlich Sandabtragung durch Wind und Überflutung des Uferdamms; und Vorschläge für die Strandpromenade in Strand.
Mott MacDonald versammelte ein Team von renommierten Küstenforschern, darunter Geoff Toms, Leiter des Fachbereichs Hafen- und Küsteningenieurwesen an der Universität Stellenbosch, und Piet Badenhorst, ein Spezialist für Dünenmanagement.
Neuer, 3 km langer Uferdamm aus Betonfertigteilen
Das zwei Jahre dauernde Forschungsprogramm brachte die Entscheidung, den vorhandenen Uferdamm in drei Bauphasen durch eine 3 km lange Betonfertigteilmauer zu ersetzen.
„Die Entscheidung, den Uferdamm aus Betonfertigteilen zu errichten, war eine technische. Ausschlaggebend war die Notwendigkeit, schnell zu bauen und hohe Standards an Haltbarkeit und Oberflächenqualität zu erhalten“, meint Fachberater Tony Cooksey von Mott MacDonald. Die Herstellung der Betonfertigteile in einem Werk in nicht maritimer Umgebung erleichterte die kontinuierliche Einhaltung der hohen Vorgaben. Darüber hinaus war die Lösung kosteneffektiver.
„Die Höhe der Betonfertigteilmauer wurde durch numerische Modellierung von Tiefseewellen in Küstennähe und physikalische Modellierung der Bemessungswelle (signifikante Welle) beim zulässigen Wellenüberlauf berechnet. Bestandteil der physikalischen Modellierung war auch ein Flume-Experiment im meeres- und küstentechnischen Labor der Stellenbosch Universität, in dem verschiedene Küstenschutzeinrichtungen beim zulässigen Wellenüberlauf bewertet wurden. Zu den Schlüsselfaktoren bei der Errichtung des Uferdamms zählten auch zukünftige Klimaänderungen und der optische Eindruck für Strandbesucher“, fügt Cooksey hinzu.
„Wir mussten beispielsweise die Höhe des Damms, gemessen von der Promenade bis zur Oberkante, begrenzen, damit Spaziergänger auf der Promenade eine ungestörte Sicht auf den Strand und das Meer haben. Und obwohl die Beach Road eine graduelle Neigung von Westen nach Osten aufweist, bleibt die Höhe der Dammoberkante gleich.
Flexible Lösung
Bauabschnitt 1 mit einer Länge von 1,1 km verläuft vom Pavillon in Strand bis zu einem Punkt zwischen der Burnard und der Da Gama Street. Der Bau begann im Januar 2016 und wurde Ende November 2017 fertiggestellt. Abschnitt 2 begann am Ende von Abschnitt 1 und schützt bis zu einem Punkt in der Nähe des Strand Surf Life Saving Clubs, ab wo natürliche Vegetation die Infrastruktur schützt. Abschnitt 3 schützt dann den Bereich vom Pavillon in Strand bis Greenways.
Wie es Ingenieur Brenton Heron von Mott MacDonald ausdrückt, war eine L-förmige Schwergewichtsmauer aus mehreren Gründen eine attraktive Option.
Drei Haupt-Bauelemente
Der Damm besteht aus drei Haupt-Bauelementen. Von unten nach oben sind das: ein massives Fundament aus Ortbeton, das – je nach dessen Beschaffenheit – auf verschiedenem Untergrund liegt; L-förmige Betonfertigteile 3,5 m lang, 2,65 m hoch und 2,4 m breit mit einem Gewicht von 14 bis 16 t; und abgerundete Betonfertigteile mit einem Gewicht von 1,5 t für die Abdeckelemente, 835 mm hoch und 795 mm breit. An einigen Abschnitten gibt es ein viertes Element – die „Reno Matress“, 4 m lang und 300 mm tief. Sie liegen unter den L-förmigen Elementen, wenn diese kein Felsfundament haben, und schützen vor Unterspülung.
Die Abdeckkronen wurden mit vertikal gewellten Röhren von 80 mm Durchmesser gefertigt. Dadurch konnten die Abdeckungen auf die verzinkten Bewehrungsstäbe abgesetzt werden, die aus den L-förmigen Elementen herausragten. Die Röhren wurden dann mit Mörtel gefüllt, um die Mauerkrone in Position zu halten.
Das Unternehmen Concrete Units hat 494 L-förmige Elemente und 1.600 Abdeckelemente hergestellt. Es wurden etwa 100 L-förmige, gekrümmte Elemente benötigt, um sich der Krümmung der Wände anzupassen, von denen es 30 verschiedene Typen gibt. Rund 200 gekrümmte Abdeckelemente wurden in acht verschiedenen Formen hergestellt. Sie wurden durch die Nutzung innovativer, variabler Formen optimiert.
Äußerst zufriedenstellende Laborergebnisse
Manager Brian Cook von Concrete Units stellte fest, dass die Projektspezifikation beim Beton einen sehr hohen Standard vorsah: „Die Betonqualität drehte sich um vier Haltbarkeitsindizes und wir haben unsere Betonrezeptur dem Betonlabor der Universität Kapstadt zur Überprüfung vorgelegt. Die Ergebnisse waren äußerst zufriedenstellend und besser als in einer maritimen Umgebung üblich. Beispielsweise haben wir einen Permeabilitätsindex von 9,6 angestrebt und 10,24 erreicht. Eine weitere Qualitätsanforderung war, keine Fehlstellen und Luftblasen auf der Oberfläche der Elemente zuzulassen, wofür wir unser Betonierverfahren umgestellt haben. Außerdem haben wir uns für eine Variante mit hohem Setzfließmaß statt für selbstverdichtenden Beton entschieden.“