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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
4 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
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
25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
Agenda
6 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
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
7 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
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
25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
9 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
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
• …
25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
BIM-Ziele im Tunnelbau (Straße)
TuSpitz
TuHol
12 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
Lageplan Tunnel Spitzenberg
L = 599 m
RQ 26t
13 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
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
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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
25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
BIM-Anwendungsfälle
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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)
25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
BIM-Anwendungsfälle
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Lageplan Tunnel Holstein
L = 1.642 m
RQ 26t
20 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
Geotechnischer Längsschnitt Tunnel Holstein
…
…
QP1 QP2 QP3 QP4
QP5 QP6 QP7
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Geotechnische Querschnitte
Tunnel Holstein
• tektonisch stark gestörte Lagerungsverhältnisse
• Vortrieb abschnittsweise im Lockergestein
• örtlich sehr geringe Überdeckung der Tunnelröhren
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Geotechnische Querschnitte
Tunnel Holstein
23 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
Geotechnische Querschnitte
Tunnel Holstein
• Tunnelbau in quellfähigem Gebirge
• auslaugungsfähige Gesteine (Sulfat- und Karbonatkarst)
• punktuelle Erdfälle sind nicht auszuschließen
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BIM-Anwendungsfälle
• 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
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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
26 25.04.2018 Dr. Franz: BIM-Pilot Tunnelkette A44 in Hessen
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