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24.-26.04.2018 Potsdam

BIM – Pilot

Tunnelkette A44 in Hessen

Internationale Arbeitstagung

Brücken- und Ingenieurbau 2018

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Agenda

1. Einführung in das Gesamtprojekt

2. Besonderheiten im Tunnelbau für BIM

3. BIM-Ziele und BIM-Anwendungsfälle

AIA und BAP

4. Tunnel Spitzenberg

5. Tunnel Holstein

6. Schlusswort

25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen

Trassenabschnitt bei Sontra zwischen

TU Holstein und TU Bubenrad

3 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen

Neubau der A 44

Verlängerung der A 44

zwischen A 7 und A 4

Kassel – Eisenach


Tunnel der A 44 (östliche Tunnelkette)

Tu Trimberg

598m Tu Spitzenberg

599 m

Tu Boyneburg

1.648 m

Tu Holstein

1.663 m

Tu Bubenrad

583 m

Tu Dachsloch

220 m

Tu Alberberg

430 m

Tu Spitzenberg

599 m

Tu Holstein

1.663 m

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2. Besonderheiten im Tunnelbau für BIM


Agenda


Besonderheiten im Tunnelbau für BIM

• Lange linienhafte Strukturen mit bereichsweise hohem erforderlichen Detaillierungsgrad

(mehrere Kilometer, Tunnelvorfelder, Portale, Querschläge, Ausbauten)

große Datenmengen, Modellperformance ist zu planen, ggf. Teilmodelle

• Schnittproblematik (gekrümmte Schnitte, Versatz Gradiente / Tunnelquerschnittsachse)

Festlegungen, Zusatztools bzw. teilweiser Verzicht auf gewohnte Darstellungen

• Verschneidung gekrümmter Strukturen (Tunnel, Querschlag, Nischen)

mit Zusatzprogrammen / -tools lösbar

• Verformungsproblematik (gebaut wird ein Überprofil Sollgeometrie)

mehrere Modelle erforderlich (viel mehr Modelle? Attribuierung, anwendungsbezogen)

• Baugrund: wie stellt man in 3D mit konkreten Koordinaten etwas dar, das man praktisch

nicht kennt?

Interpolation / Unstetigkeit wie bisher, Übermittlung der Verlässlichkeit erforderlich


Besonderheiten im Tunnelbau für BIM

• Großer Anteil an behelfsmäßiger Bauleistung (Sicherung während des Vortriebs)

Abwägung des Mehrwertes / Notwendigkeit einer Modellierung vs. einer Attribuierung

• Regelmäßiges Entfernen hergestellter Bausubstanz während des Vortriebs (Sicherung),

deren genaue Lage vorher gar nicht bekannt ist (variable Abschlagslängen)

wie vor

• Essentielle Abhängigkeit vom Bauablauf und Logistik

gemeinsame 4D-Modellierung verspricht großen Mehrwert (Transparenz)

• Besondere Vertragsmodelle im Tunnelbau (flexible Bauzeitmodelle, Zeitgebundene Kosten)

modellbasierte Behandlung verspricht großen Mehrwert (Transparenz, Anschaulichkeit

Plausibilität, Prognosesicherheit)

• …

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3. BIM-Ziele und BIM-Anwendungsfälle

AIA und BAP



BIM-Prozessstruktur

BIM-Ziele

Anwendungsfälle

AIA

BAP

Visionen des Bauherrn,

(globale) Optimierungswünsche

Konkretisierung des Bauherrn,

ergebnis- und nutzenorientiert

Leistungsbeschreibung BIM,

Anforderungen an die Modelle ‒ Was?

Erwiderung des AN, Konzepte,

Lösungsansätze, Algorithmen ‒ Wie?

BIM-Modell(e)

Aufgabe des AG

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• Reduktion der Folgekosten bei der Ausführung durch frühzeitiges Erkennen und

Vermeiden von Planungskonflikten zwischen den beteiligten Gewerken (z.B. Vortrieb,

Betonbau, Strecke, BTA)

• Verbesserung der Baugrund-Prognosequalität und Verkürzung der Reaktionszeiten

während des Tunnelvortriebs durch adaptive Fortschreibung des Baugrundmodells

• Konsistenz der Bestandsdokumentation durch Fortschreibung der Planung während der

Ausführung, Vermeidung von Wissensverlusten, objektbezogene Datenstruktur für den

Betrieb

• Verbesserung der Rahmenbedingungen für eine partnerschaftliche/ kooperative

Bauvertragsabwicklung (Objektivierung, Transparenz, gemeinsame Datengrundlage),

Abrechnungserleichterung

• …


BIM-Ziele im Tunnelbau (Straße)

TuSpitz

TuHol

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4. Tunnel Spitzenberg



Lageplan Tunnel Spitzenberg

L = 599 m

RQ 26t


Geotechnischer Längsschnitt Tunnel Spitzenberg

Oberer Buntsandstein (RÖT)

Mittlerer Buntsandstein (Detfurth-Wechsellagerung)

Mittlerer Buntsandstein (Avicola/Volpriehausen-Sandstein)

ÜH ≤25 m ÜH ≤10 m ÜH ≤40 m QP3 QP2 N S


Geotechnische Querschnitte

Tunnel Spitzenberg

(Blickrichtung Süd)

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• Modellieren von Unschärfen und Verdachtszonen in einem

3D-Baugrundmodell

• Koppeln des 3D-Bauwerksmodells (Außenschale, Innenschale) mit einem 3D-

Baugrundmodell, prognostische Ableitung von Vortriebsklassen und deren Verteilung


BIM-Anwendungsfälle


3D-Baugrundmodell

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• Modellieren von Unschärfen und Verdachtszonen in einem

3D-Baugrundmodell

• Koppeln des 3D-Bauwerksmodells (Außenschale, Innenschale) mit einem 3D-

Baugrundmodell, prognostische Ableitung von Vortriebsklassen und deren Verteilung

• Erfassung photogrammetrischer und bildgebender Daten (Laser-Scan, Punktwolken),

deren Verarbeitung im Modell oder Verknüpfung damit und Abstraktion sowie Auswertung

(z.B. Soll-Ist-Vergleich, Dicke Innenschale aus Differenz), geeignete Visualisierung

• Verwertung der Daten zur Verfeinerung des Baugrundmodells

• Verknüpfung von Dokumenten mit Objekten im Model (z.B. Protokolle, Fotos,

Mängelberichte) mit Auswerteroutinen (Filter)



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5. Tunnel Holstein


Südportal


Lageplan Tunnel Holstein

L = 1.642 m

RQ 26t


Geotechnischer Längsschnitt Tunnel Holstein

…

…

QP1 QP2 QP3 QP4

QP5 QP6 QP7



Tunnel Holstein

• tektonisch stark gestörte Lagerungsverhältnisse

• Vortrieb abschnittsweise im Lockergestein

• örtlich sehr geringe Überdeckung der Tunnelröhren



Tunnel Holstein



Tunnel Holstein

• Tunnelbau in quellfähigem Gebirge

• auslaugungsfähige Gesteine (Sulfat- und Karbonatkarst)

• punktuelle Erdfälle sind nicht auszuschließen



• Modellbasierte Bauablaufsimulation (4D)

• Modellbasierte Mengenermittlung (5D) einschließlich der Ermittlung der Zeitgebundenen

Kosten auch für beliebige Zwischenzustände

• Kopplung von Leistungsverzeichnis und Modell zum Einspielen der verpreisten Leistungen

in zugehörige Bauteile im Modell und Auslesen der erbrachten Leistungsanteile in ein Teil-LV

(Abschlagsrechnung)

• Fortschreibung/Ergänzung des BIM-Modells in der Bauphase durch den Bau-AN zu einem

As-Built-Modell mit Verknüpfungen zu Bestandsunterlagen und -dokumenten

3D-Modell 4D - Bauzeit 5D - Kosten 6D – Betrieb


Aktueller Stand

• Tunnel Spitzenberg:

Konventionelle Planung ist abgeschlossen, Tunnel ist im Bau

Daten (Scans, Messungen, Ortsbrustfotos etc.) werden bereits erhoben

Nachmodellierung und Anwendungsfälle (Entwicklungsarbeit)

• Tunnel Holstein:

Konventionelle Planung ist nahezu abgeschlossen

Nachmodellierung und Anwendungsfälle parallel zur Bauvorbereitung (Transfer)

Abgleich der Planungsergebnisse

Bekanntmachung Bauvertrag mit BIM-Leistungen, Abwicklung modellbasiert


Fazit: Es tut sich etwas!

Wenn der Wind der Veränderung weht,

bauen die einen Mauern und die anderen Windmühlen.

Chinesisches Sprichwort

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Ansprechpartner

DEGES Deutsche Einheit

Fernstraßenplanungs-

und -bau GmbH

Zimmerstraße 54

10117 Berlin

Dr. Stefan Franz Projektleiter / stellv. Bereichsleiter

Projekte Hessen

Telefon 030 20243-337

[email protected]

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