Schächte der Abwasserpumpstation Nord-Jeddah, Jeddha, Saudi Arabien

Im Rahmen einer Ingenieurgemeinschaft (INGE) wurde Gruner Stucky Ltd beauftragt, die Planung zum Bau einer Abwasserpumpstation in Jeddah durchzuführen. Die Firma Abuljadayel Co. For Contracting and Maintenance wurde mit dem Bau einer neuen Abwasserpumpstation nördlich von Jeddah, Saudi-Arabien, beauftragt. Im Rahmen dieses Projekts entstehen drei Schächte, die eine beeindruckende Endtiefe von jeweils 80 Metern erreichen. Zwei der Schächte werden dabei als Pumpschächte genutzt, während der dritte als Monitoring-Zentrale mit hochmoderner Technik ausgestattet wird. Damit zählen sie zu den tiefsten Schächten weltweit und setzen neue Massstäbe in der Ingenieurskunst, welche innovative Ansätze zur Ausarbeitung auf höchstem Niveau erfordern. 

Die Herausforderungen dieses Projekts sind vielfältig und anspruchsvoll: Die Endtiefe von 80 Metern und ein Durchmesser von jeweils 40 Metern überschreiten die bisherigen Grenzen. Gleichzeitig erfordert der schwierige Baugrund mit hohem Grundwasserspiegel besondere Sorgfalt und Expertise. Gruner Stucky Ltd führte detaillierte Untersuchungen bzw. Planungen durch und war für die Ausarbeitung der Baupläne zuständig. Im Mittelpunkt stand dabei die Entwicklung eines optimalen Designs, das den aussergewöhnlichen Anforderungen gerecht wird.

Für die weicheren Bodenschichten wurden diverse Schlitzwandgreifer eingesetzt.
Bei härterem Gestein waren ebenfalls Schlitzwandfräsen im Einsatz.

Zentrale Elemente der Planung und Optimierung umfassen:

• Numerische Modellierung des Tragwerks und der Bodeneigenschaften zur genauen Analyse des Baugrunds.
• Auswertung verschiedener Designvarianten und Erarbeitung des finalen, optimalen Designs.
• Design und Planung der hydromechanischen Ausrüstung, um die Funktionalität der Anlage sicherzustellen.
• Ausarbeitung der Ausführungspläne für die Umsetzung.

Die Schächte wurden im Schutze einer 1,2 Meter breiten, 95 Meter tiefen Schlitzwand ausgeführt, deren Stabilität sowohl durch die Bodenplatte und mehrere Zwischenplatten als auch mehreren Ringbalken gewährleistet wird. Bei der Bemessung wurden verschiedene Aushubzustände, Strömungsanalysen und strukturelle Untersuchungen der Schlitzwände sowie der internen Strukturen berücksichtigt.

FEM-Modell eines Schachtes (dualsymmetrische Ansicht) und Analyse der einwirkenden Kräfte auf die Struktur.

Zur Analyse kam ein dualsymmetrisches FEM-Modell (Finite-Elemente-Modell) zum Einsatz, das nicht nur sämtliche strukturellen Eigenschaften der Schächte, sondern auch zwölf unterschiedliche Bodenschichten umfasst. Dieses Modell ermöglichte eine gekoppelte Strömungs- und Verformungsanalyse, um die Sicherheit und Funktionalität der Konstruktion zu gewährleisten. Die Umsetzung erfolgte nach einer Semi-Top-Down-Methode, die folgende Arbeitsschritte in dieser Reihenfolge beinhaltet:

• Aushub und Betonieren der Schlitzwände (Primär- und Sekundärlamellen) ab Oberkante Terrain (OKT).
• Stufenweiser Aushub und Errichtung der permanenten Stützkonstruktionselementen von oben nach unten.
• Herstellung der Bodenplatte.
• Errichtung der internen Strukturen.

Neben den planerischen Anforderungen stellten sich auch während der Bauausführung zahlreiche konzeptionelle Herausforderungen. Eine der bedeutendsten war dabei die Montage und das Einbringen der Bewehrungskörbe für die Schlitzwände. Besonders beim Ablassen der Körbe war grösste Sorgfalt erforderlich, um deren Stabilität zu gewährleisten. Zur sicheren Vertikalstellung der Schlitzwandkörbe kam eine spezielle Hubeinrichtung zum Einsatz. Die Körbe wurden zunächst horizontal auf der Vorrichtung platziert und anschliessend langsam in die vertikale Position gebracht. Ebenso anspruchsvoll war das Einbringen der 76 Meter langen Schlitzwandfugenelementen, das ein Höchstmass an Präzision erforderte.

Überblick über die Gesamtsituation der drei Pumpschächte

Ein weiterer zentraler Aspekt war die Materialbewirtschaftung. Der Einsatz und die Entnahme der schweren Baugeräte sowie der Aushub und der Abtransport des Materials mussten exakt geplant und lückenlos überwacht werden. Diese Prozesse waren essenziell, um den reibungslosen Ablauf des Projekts sicherzustellen.

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