Aufgabenstellung und Ziel
Die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) verfügt über etwa 260 Schleusenanlagen mit lediglich einer Schleusenkammer. Angesichts der Altersstruktur und des baulichen Zustandes zeichnet sich bei diesen Bauwerken kurz- und mittelfristig ein erheblicher Instandsetzungsbedarf ab, sofern eine weitere mittel- oder langfristige Nutzung der Schleusenanlagen beabsichtigt wird.
Die Durchführung grundlegender Instandsetzungsmaßnahmen am Massiv- oder am Stahlwasserbau bedingt bei Schleusenanlagen mit nur einer Schleusenkammer eine Außerbetriebnahme der gesamten Schleusenanlage und damit eine Unterbrechung zumindest der durchgängigen Schifffahrt auf der zugehörigen Wasserstraße. Für die Grundinstandsetzung des Massivbaus einer Schleusenanlage mit konventionellen Bauverfahren sind selbst unter günstigen Randbedingungen Mindestbauzeiten von etwa zwei Jahren erforderlich.
Der Zustand einzelner Schleusenanlagen an einer Wasserstraße differiert selbst bei gleicher oder annähernd gleicher Bauweise und Errichtungszeit stark. Ein unmittelbarer Instandsetzungsbedarf der einzelnen Schleusenanlagen an einer Wasserstraße tritt unter rein technischen Gesichtspunkten im Regelfall zu sehr unterschiedlichen Zeitpunkten auf. Die wiederkehrende mehrjährige Unterbrechung der Schifffahrt für die Instandsetzung einzelner Anlagen ist keine akzeptable Lösung. Ein Ersatzneubau einzelner instandsetzungsbedürftiger Schleusenanlagen parallel zum weiterlaufenden Betrieb der vorhandenen Anlage dürfte zwar fallweise, nicht aber bei allen 260 Einkammerschleusen realisierbar sein.
Vor diesem Hintergrund ist die Frage zu beantworten, ob umfassende In-standsetzungsmaßnahmen an Schleusenanlagen zur Sicherstellung einer weiteren mittel- oder langfristigen Nutzung nicht auch innerhalb bestimmter täglicher Zeitfenster von beispielsweise 12 Stunden, in denen die Schifffahrt kurzzeitig unterbrochen wird, gegebenenfalls in Kombination mit einzelnen mehrtägigen Schifffahrtssperrungen, realisiert werden können.

Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Für die Binnenschifffahrt sind immer wiederkehrende längerfristige Unterbrechungen des Verkehrs auf ihren Wasserstraßen nicht akzeptabel. Umfahrungsmöglichkeiten bestehen im Regelfall nicht oder bedingen einen erheblichen wirtschaftlichen Mehraufwand, welcher die Konkurrenzfähigkeit dieses Verkehrsträgers grundsätzlich in Frage stellen würde. Längere Sperrungen würden auch zu Verkehrsverlagerungen führen, die nach Abschluss der Maßnahmen wieder für die Schifffahrt zurückgewonnen werden müssten.

Untersuchungsmethoden
Um künftig eine Instandsetzung von Einkammerschleusen unter Betrieb möglich zu machen, müssen die vorliegenden Erkenntnisse auf diesem Themengebiet zusammengetragen und weitergehende Untersuchungen angestellt werden. Dabei ist eine modulare Betrachtung der verschiedenen Bauwerksteile (z. B. Kammerwände, Sohle, Unterhaupt, Oberhaupt) und der im Rahmen der Instandsetzung anfallenden Teilprozesse (z. B. Betonabtrag, Reprofilierung, Austausch Stahlwasserbau, Austausch Ausrüstung etc.) sinnvoll. Hierbei wird die gesamte Bandbreite bauwerks- und standortabhängiger Randbedingungen von Einkammerschleusen der WSV wie beispielsweise Altbetonqualität, Bewehrungssituation oder Hubhöhe berücksichtigt. Die einzelnen Instandsetzungslösungen sollen möglichst bis hin zur Pilotprojektebene bzw. zur Bauausführung realisiert und begleitet werden.
Neben theoretischen Betrachtungen sowie der Begleitung von Instandsetzungsmaßnahmen der WSV und Dritter unter Betrieb sollen im Rahmen von Bauteilversuchen an der Schleuse Oberesslingen ausgewählte Instandsetzungsvarianten bis zur Ausführungsreife durchgeplant und anschließend unter realistischen Randbedingungen ausgeführt werden. Im Rahmen dieser Bauteilversuche soll u. a. schnell erhärtender Beton und Spritzbeton zum Einsatz kommen. Neben dem Erstarrungsverhalten und der Konsistenz werden auch die Hydratationswärmeentwicklung und der damit verbundene frühe Zwang untersucht, der unmittelbaren Einfluss auf Planung und Umsetzung der Bauteilversuche haben wird. Zudem werden hybride Vorsatzschalen mit Fertigteilen bzw. Spundwänden in Verbindung mit Hinterfüllbeton betrachtet.
Das Gesamtvorhaben wird in Kooperation zwischen der BAW, dem Wasserstraßen-Neubauamt Heidelberg und dem Institut für Technologie und Management im Baubetrieb des Karlsruher Instituts für Technologie durchgeführt.