Zeitschrift … · Big Data Ägypten Zeitschrift Fachzeitschrift für Ressourcen, Bergbau,...

GeoResources Verlag ISSN | Digital 2364-0278 • Druck 2364-8414 www.georesources.net

GeoradoStrahlenschutzGeokunststoffeEinhausungsabdichtung

SteinkohlenbergbauKlimatisierungVereisungSetzungsprognose

SicherheitTunnelsanierungBig DataÄgypten

Zeitschrift

Fachzeitschrift für Ressourcen, Bergbau, Geotechnik, Tunnelbau und Equipment 04 | 2018

http://www.georesources.net

https://www.georado.de/praxistag_der_geotechnik.html

http://www.georado.de

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Inhaltsverzeichnis www.georesources.net

Inhalt 3

Inhaltsverzeichnis4 Impressum

Auf eIn Wort 5 Georado – gut verankert weiter in die Höhe wachsen Jens Jähnig

Eine Vision nimmt mehr und mehr Gestalt an. Mit der geotech-nischen Erlebniswelt Georado wurde eine Plattform geschaf-fen, um die Geotechnikbranche besser zu vernetzen, über den Tellerrand zu schauen und positive Impulse für die Region des Tharandter Walds zu geben.

Geotechnik • Fachkräftemangel • Netzwerk • Wissenstransfer • Digitalisierung

GeotechnIk 7 Radon im Bauwesen und das neue

Strahlenschutzgesetz Karin Leicht

Das neue Strahlenschutzgesetz tritt Anfang 2019 in Kraft. Lesen Sie in diesem Artikel, warum sich auch Geotechniker mit Radon und diesem Gesetz befassen müssen und welche Herausforde-rungen bei der Umsetzung des Gesetzes zu meistern sind.

Geotechnik • Strahlenschutz • Gesetzgebung • Radon • Abdichtung • Deutschland

GeotechnIk 12 Zur Stabilisierung dynamisch beanspruchter

ungebundener Tragschichten mit Geogittern Kalliopi Fotiadou und Daniel Cammarata

Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 10318-1 definiert eine neue Funktion von Geokunststoffen, nämlich die Stabilisierung. Dieser Beitrag zeigt am Beispiel von Geogittern in ungebundenen Trag-schichten anhand einer in den USA durchgeführten Untersuchung auf Mikroebene die positive Auswirkung auf die Kornpartikel durch die Stabilisierungsfunktion von Geokunststoffen auf.

Geotechnik • Verkehrsinfrastruktur • Normen • Geokunststoffe • Geogitter • Stabilisierung

GeotechnIk und produktmeldunG 18 Geovliesstoffe für die Anwendung im Erdbau des

Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbaus Industrieverband Geokunststoffe e. V.

Dieser Artikel erläutert dem Anwender Einsatzmöglichkeiten von Geovliesstoffen als Trenn-, Filter- und Schutzschicht im Erd-bau des Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbaus und gibt Hinwei-se zu Produktanforderungen und deren Nachweisen.

Geotechnik • Erdbau • Geokunststoffe • Vliesstoffe • Regelwerke • Deutschland

GeotechnIk und VerAnstAltunG 23 Fachmesse Geotherm vereint Geothermiebranche

Im Februar 2019 findet in Offenburg wieder Europas größte Geothermiefachmesse mit Kongress statt. Das internationale Symposium der IEA und der IGA am Vortag der Messe befasst sich besonders mit den Anrainerstaaten der Ostsee.

Geotechnik • Geothermie • Energiewende • Veranstaltung • Wissenstransfer • Ostsee

tunnelbAu 24 Hinterlaufsicheres Dichtungssystem für Tunnel-

einhausung der A 10 bei Zederhaus in Österreich Herbert Lassnig

An der Autobahn A 10 in Österreich investierte die Asfinag bei Zederhaus in eine aufwendige Lärmschutzmaßnahme. Die Hu-

esker Synthetic GmbH entwickelte für die in offener Bauweise erstellte Einhausung ein innovatives, hinterlaufsicheres Dich-tungssystem aus Geokunststoffen.

Tunnelbau • Einhausung • Abdichtung • Geokunststoffe • Lärmschutz • Österreich

tunnelbAu, berGbAu und produktmeldunG 27 CFT GmbH Compact Filter Technic

realisiert erfolgreich Kühlprojekte Markus Thomeczek

Die CFT GmbH Compact Filter Technic hat gemeinsam mit der WAT Wärme-Austausch-Technik GmbH in jüngster Vergangen-heit internationale Kühlprojekte mit innovativen Lösungen zur Wetterkühlung von Tunnelvortrieben und Bergwerken sowie beim Schachtteufen realisiert.

Bergbau • Tunnelbau • Bewetterung • bauma • Entstaubung • Ventilation • Kühlung

tunnelbAu 28 Vereisungsarbeiten für Querschläge im Tunnel

unter dem Suezkanal in Ägypten Ralf Böttcher und Benedikt Strobel

Für den Bau der Querschläge im Straßentunnel unter dem Suezkanal in Ägypten führt die Deilmann-Haniel GmbH Ver-eisungsarbeiten aus. Dieser Artikel geht insbesondere auf die technischen und baubetrieblichen Herausfordrungen ein.

Tunnelbau • Vereisung • Querschlag • Baubetrieb • Ägypten

tunnelbAu und GeotechnIk 32 Numerische Simulationen zur Prognose

der Setzungen durch den maschinellen Tunnelvortrieb für eine Gepäckförderanlage auf dem Flughafen Frankfurt am Main

Dennis Simon, Heiko Huber und Jürgen SchmittMit 1,6 km Länge und 8,6 m Durchmesser soll unter den beiden Start- und Landebahnen des größten deutschen Flughafens ein Tunnel für eine Gepäckförderanlage (GFA) entstehen. Der folgende Artikel erläutert numerische Simulationen anhand dreidimensio-naler Modelle, um die Setzungen infolge des maschinellen Tunnel-vortriebs mit besonderen Herausforderungen zu prognostizieren.

Tunnelbau • Geotechnik • Simulation • Setzung • Tunnelvortrieb

tunnelbAu und produktmeldunG 39 Sicherer Halt für Brandschutzplatten bei Sanierung

und Modernisierung des Hallepoort-Tunnels in Brüssel Katharina Siegel

Bei der Sanierung und Modernisierung des Hallepoort-Tunnels in Brüssel in Belgien werden Brandschutzplatten mit Befesti-gungstechnik der Fischerwerke GmbH & Co. KG, Waldachtal, Deutschland, sicher im Beton verankert.

Tunnelbau • Sanierung • Brandschutz • Befestigungstechnik • Belgien

berGbAu 41 Deutschland nimmt Abschied vom heimischen

Steinkohlenbergbau – das Ende einer Ära RAG

200 Jahre aktiver Steinkohlenbergbau in Deutschland fanden am 21. Dezember 2018 ihren Abschluss. Auf der Schachtanlage Franz Haniel in Bottrop wurde im Beisein von über 500 Ehren-gästen das letzte Stück Kohle zu Tage gefördert.

Bergbau • Deutschland • Steinkohle • Abschiedsveranstaltung• RAG

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 www.georesources.net Inhaltsverzeichnis

4 Inhalt

zeitnahes Auslesen, Übertragen und gezieltes Auswerten von Maschinendaten helfen Potenzial zur Effizienzsteigerung zu erkennen. Dieser Artikel zeigt am Anwendungsbeispiel eines Ankerbohrwagens in einem Ölschieferbergwerk in Estland die notwendige Infrastruktur zur Datenerfassung und -analyse und den Nutzen solcher Analysen auf.

Bergbau • Big Data • Betriebsoptimierung • Maschinendaten • Anwendungsfall • Estland

berGbAu, tunnelbAu und GeotechnIk 52 Schaffung einer nahezu ungefährlichen

Arbeitsumgebung durch IoT Sukamal Banerjee

Täglich geschehen viele Unfälle in Arbeitsumgebungen – ver-meidbare und durch unvorhersehbare Ereignisse unabwend-bare. Die Worker Safety-Lösung von HCL soll mit Risiken behaf-tete Berufe sicherer machen und eine nahezu ungefährliche Arbeitsumgebung schaffen.

Bergbau • Tunnelbau • HSE • Digitalisierung • Internet of Things (IoT) • Kostenreduktion

JAhresVorschAu 54 GeoResources Zeitschrift und Journal Termin- und Themenplan 2019

GeoResources Zeitschrift / Journal4. Jahrgang, Fachzeitschrift für Bergbau, Tunnelbau, Geotechnik und EquipmentErscheinungsdatum: 27.12.2018ISSN | Digital 2364-0278 • Druck 2364-8414Erscheinungsweise:GeoResources erscheint mit 4 Ausga-ben pro Jahr in deutscher ( GeoResources Zeitschrift) und 4 Ausgaben in englischer Sprache (GeoResources Journal) als On-line-Ausgaben (www.georesources.net). Zusätzlich erscheinen Zeitschrift und Jour-nal in angepasster Auflagenhöhe in ge-druckter Form. Bei Interesse an gedruckten Exemplaren setzen Sie sich bitte mit uns in Verbindung, um weitere Informationen zu erhalten ([email protected]).Bezugspreis:Online kostenfrei, Printausgaben 100 €/a je Sprache, deutsch und englisch kombi-niert 150 €/a, Studenten 50 % Rabatt, incl. Porto, Verpackung und dt. Steuern.Chefredaktion: Dr.-Ing. M.A. Katrin Brummermann Mobil: +49 151 70 888 162 E-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. Manfred KönigMobil: +49 172 244 16 16 E-Mail: [email protected]

Media und Anzeigen: E-Mail: [email protected] Tel.: +49 2841 60 789 67 Herstellung/Layout/DTP: Herbert StimperE-Mail: [email protected] KlickE-Mail: [email protected]:Kiess und Makossa Mediengruppe GmbH, Gelsenkirchen Herausgeber:GeoResources Portal Manfred KönigOleanderweg 1247228 DuisburgMobil: +49 172 244 1616 Tel.: +49 2841 60 789 67 E-Mail: [email protected] Copyright:Alle Rechte vorbehalten ©GeoResources Portal, Duisburg, www.georesources.net Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne die Genehmigung des Copyrightinhabers in irgendeiner Form, durch Fotokopie, Mikrofilm oder andere Verfahren, repro-duziert oder in eine von Maschinen oder Datenverarbeitungsanlagen verwendbare Form gebracht und genutzt werden. Aus-

genommen sind Wissenschaft und nicht-kommerzieller Unterricht. Eine Anzeige der Nutzung ist erwünscht. Die Inhalte der eingereichten Manuskripte bleiben im Ei-gentum der Autoren (Verfasser), solange die Einreichung unentgeltlich erfolgte. Die inhaltliche Verantwortung für mit Namen gekennzeichnete Beiträge und gelieferte Fotos und Grafiken übernimmt der Verfas-ser.

Titelbild: Die letzte Steinkohle in Deutschland wurde am 21.12.2018 im Beisein zahlreicher Ver-treter aus Politik und Wirtschaft gefördert (s. S. 41-43). Die Steinkohle hatte entschei-denden Anteil beim Aufbau der Bundesre-publik Deutschland. Braunkohle ist heute noch für sichere und bezahlbare Energie von Bedeutung. Kali und Steinsalz sind wichtig für unsere Ernährung. Kupfer und Seltene Er-den sind für Erzeugung und Transport erneu-erbarer Energien erforderlich. Industriemine-ralien, wie Kies und Sand, sind nötig, um ein Dach über dem Kopf zu haben. Was Du nicht anbauen kannst, musst Du abbauen. Dafür benötigen wir auch weiterhin Bergbau und Kumpels in Deutschland. Glückauf!Foto: Dietmar Klingenburg

Impressum

berGbAu und buchbesprechunG 44 „Wir haben noch aufgeräumt. Wir waren die Letzten.“ Karsten Gutberlet

Ein Lesetipp für Bergbauinteressierte ist das Buch zum „Ende des Bergbaus im Bensberger Revier vor 40 Jahren“ des Ge-schichtsvereins Rösrath e. V. mit einem guten Einblick in diesen in Deutschland wenig bekannten Bergbaubereich.

Bergbau • Tradition • Erz • Rohstoffe • Deutschland

berGbAu, GeotechnIk und buchbesprechunG 45 Buchklassiker zur Hydrogeologie auch

in englischer Sprache erhältlich Peter Goerke-Mallet

Der Klassiker zur Hydrogeologie in deutscher Sprache von Hölting und Coldewey ist nun auch in englischer Sprache ver-fügbar.

Bergbau • Geotechnik • Buchbesprechung • Hydrogeologie • Neuerscheinung

berGbAu 46 Bergbau 4.0 und Big Data – Nutzung

von Maschinendaten zur Optimierung des Betriebs von Bergwerken

Mirko Liebetrau und Alexey ShalashinskiDas Management von Bergwerken mit großen Fahrzeugflot-ten stellt die Betreiber vor große Herausforderungen. Echt-

auf eIn Wort 5

Jähnig: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Georado - gut verankert weiter in die Höhe wachsen www.georesources.net

Ein Georado der Geotechnik mit Geoallianz, Geo-park und Geoart in Dorfhain? Wo ist denn Dorf-hain und was verbirgt sich hinter diesen Namen?

Diese Fragen stellen Sie sich vielleicht, wenn Sie Geora-do noch nicht kennen. Die erste Frage ist schnell beant-wortet. Dorfhain liegt am Tharandter Wald zwischen Dresden und Freiberg in Sachsen. Die Antwort auf die zweite Frage ist länger.

Entdecken, vertiefen und weitergebenEine Eiche aus Metall (Bild 1) ist eines der vielen Kunstwerke auf dem Georadogelände. Sie ist das Sinn-bild für feste und tief gegründete Wurzeln, beständiges Wachsen und Langlebigkeit und damit auch ein Sym-bol für die Aktivitäten der Georadostiftung:

▶ Immer wieder Neues entdecken ▶ Das Neue vertiefen, sich zu eigen machen und prak-

tizieren ▶ Erfahrungen mit anderen teilen und anderen Wis-

sen weitergeben und damit bewahren

Unsere fachlichen WurzelnDie Jähnig GmbH mit Sitz in Dorfhain verfügt über fundiertes Know-how im Bereich Bohrverfahrenstech-nik im Fels, Spritzbetontechnik sowie Fels- und Bö-schungssicherung durch Steinschlagschutznetze oder -fangzäune. Ein starker Fuhrpark, leistungsfähige Mit-arbeiter und moderne Technik sind das Fundament des Unternehmens. Bei aktuellen Themen, wie beispiels-weise der Digitalisierung, ist die Jähnig GmbH nicht nur up to date, sondern zählt sich zu den Vorreitern und vermittelt das erworbene Wissen auch anderen Markt-teilnehmern und Partnern. Doch bei der Jähnig GmbH zählt immer auch der Blick auf das große Ganze. Aus diesem Grund setzt sich das Unternehmen intensiv für die positive Entwicklung der heimischen Region ein.

Impulsgeber für die Branche und die RegionParallel zum unternehmerischen Alltag der Jähnig GmbH wurde deshalb mit der Gründung der Geora-

do-Stiftung ein Impulsgeber installiert, der über die Elemente Technik, Natur und Kunst – Geoallianz, Geopark und Geoart – den fachlichen Austausch im Bereich der Geotechnik fördert, die reichhaltige geo-logische Geschichte im Tharandter Wald einer breiten Öffentlichkeit vermittelt und über zahlreiche Kunst-projekte Menschen zusammenbringt sowie den Ge-dankenaustausch anregt. Auf diese Weise gelingt es, der Heimat und den darin lebenden Menschen etwas zurückzugeben, ja sogar ein integrativer und zugleich fördernder Partner zu sein.

Eine Vision nimmt mehr und mehr Gestalt an. Mit der geotechnischen Erlebniswelt Georado wurde eine Plattform geschaffen, um die Geotechnik-branche besser zu vernetzen, über den Tellerrand zu schauen und positive Impulse für die Region des Tharandter Walds zu geben.

Geotechnik • Fachkräftemangel • Netzwerk • Wissenstransfer • Digitalisierung

Georado – gut verankert weiter in die Höhe wachsenJens Jähnig, Vorstand der Georado-Stiftung, Dorfhain, Deutschland

Bild 1: Eiche auf Georadogelände – mit festen Wurzeln tief gegründet und beständig wachsend

6 auf eIn Wort

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Jähnig:www.georesources.net Georado - gut verankert weiter in die Höhe wachsen

Unser Leitbild: Werte, Wissen, Wandel

Werte, wie Nachhaltigkeit und Heimat, prägen unser Handeln. Es ist das Bestreben der Georado-Stiftung, die besonderen geologischen Besonderheiten der Hei-mat zu erhalten und deren Wert zu vermitteln. Darum wird im Geopark kompetent naturwissenschaftliches Wissen allgemeinverständlich präsentiert.

Neben breiten gesellschaftlichen Schichten werden gezielt die Experten der Geotechnik angesprochen. Für sie organisiert Georado regelmäßig den Praxistag der Geotechnik und vereint so Theorie und Praxis, um den Austausch zwischen Hochschulen und Unterneh-men zu intensivieren. Mittelfristig wird dadurch auch ein Beitrag gegen den Fachkräftemangel geleistet, und junge Leute werden in der Region, also in ihrer Heimat gehalten.

Alles ist im Wandel, in Veränderung, im Fluss. Die Zusammenhänge zwischen den Geofaktoren Relief, Klima, Gestein, Boden, Wasserhaushalt, Vegetation und Zeit herzustellen und die Kreisläufe im Geosystem zu verstehen, ist eine Aufgabe des Geoparks.

Unsere ZwischenbilanzGeorado ist in Deutschland einmalig im Bereich der Geotechnik und entwickelt sich stetig weiter. Allein 2018 konnten wichtige Fortschritte erzielt werden, um die Attraktivität für die Fachwelt weiter zu steigern. Über die Errichtung des neuen Kletterturms (Bild 2) zur Ausbildung von Fachkräften bis zum Höhenlevel 3 berichtete bereits die Ausgabe 03 | 2018 von GeoRe-

GEORADO-StifungKontakt für weitere Informationen: [email protected]://www.georado.de/de

sources Zeitschrift. Neu ist zudem eine Präsentationsflä-che für Spundwände in Verbindung mit Verankerungs-systemen. Daneben entstanden eine Feuerlöschzisterne sowie zusätzliche Stellflächen. Diese tragen den stei-genden Besucher- und Teilnehmerzahlen Rechnung: Tausende Personen besuchten 2018 Georado und seine Veranstaltungen, darunter nationales und internati-onales Fachpublikum, Experten im Bereich der Geo-technik sowie solche, die es werden wollen, Vertreter öffentlicher Institutionen und politische Vertreter, wie der sächsische Innenminister Prof. Dr. Roland Wöller und der sächsische Staatsminister für Kultus Christi-an Piwarz. Das zunehmende Interesse an Georado ist wunderbar. Durch die Planung von Forschungs- und Bildungswerkstätten sowie die Schaffung zusätzlicher Seminarräume und Aufenthaltsflächen wurden darü-ber hinaus die Voraussetzungen für weiter wachsende Besucherzahlen geschaffen. Im Rahmen von Geoart entstanden 2018 eine Kunstgalerie und eine Fassaden-kunst. Der international aktive Leipziger Künstler Mi-chael Fischer-Art gestaltete die Fassade des künftigen Besucherzentrums gemeinsam mit zahlreichen anderen Künstlern. Rund 400 Quadratmeter Fassade begrüßen nun farbenfroh die Georadogäste und vermitteln dabei die Bedeutung von Werten in unserem täglichen Han-deln.

Unsere nächsten ZieleIm sprichwörtlichen Sinn bunt geht es auch in Zu-kunft weiter. Mit dem Erwerb großer Flächen wurde die Grundlage geschaffen, um in den kommenden ein bis zwei Jahren eine Multifunktionsfläche zur Präsen-tation geotechnischer Systeme und Lehrpfade auf etwa 8.000 Quadratmetern zu errichten. Die neuen Flächen erweitern die Infrastruktur und dienen der Vermittlung von Natur- und Umweltpädagogik. Sie werden für ei-nen einzigartigen Wissenstransfer sorgen. Die Kon-taktpflege zu Hochschulen in ganz Deutschland wird weiter ausgebaut, um gezielt Studierende aus dem Fach-bereich Geotechnik ins Georado zu holen. Erste Kon-takte zu den Hochschulen in Prag und Liberec bestehen ebenfalls.

Unsere Einladung an SieErleben Sie gern die besondere Stimmung, wenn Wer-te, Wissen und Wandel das unternehmerische Handeln begleiten. Besuchen Sie Georado beispielsweise zum 4. Praxistag der Geotechnik vom 16. bis 17. Mai 2019 in Dorfhain im Tharandter Wald!

Ihr Jens Jähnig

Bild 2: Kletterturm zur Ausbildung von Fachkräften

GeotechnIk 7

Leicht: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Radon im Bauwesen und das neue Strahlenschutzgesetz www.georesources.net

Das neue Strahlenschutzgesetz tritt Anfang 2019 in Kraft. Lesen Sie in diesem Artikel, warum sich auch Geotechniker mit Radon und diesem Gesetz befassen müssen und welche Herausforderungen bei der Umsetzung des Gesetzes zu meistern sind.

Geotechnik • Strahlenschutz • Gesetzgebung • Radon • Abdichtung • Deutschland

Radon im Bauwesen und das neue StrahlenschutzgesetzKarin Leicht, Leicht Sachverständige, Zell am Main, Deutschland

VeranlassungZum 31.12.2018 tritt das neue Strahlenschutzgesetz (StrlSchG) in Kraft [1]. Dies ist per se kein Fakt, der Bauschaffende und Baukundige zu erhöhter Aufmerk-samkeit veranlassen würde. Ein grober Fehler, denn der § 123 StrlSchG titelt bereits mit der Überschrift „Maß-nahmen an Gebäuden“ und fischt mit den Absätzen (1) und (4) in ureigenen Bauthemen:

▶ „(1) 1 Wer ein Gebäude mit Aufenthaltsräumen oder Arbeitsplätzen errichtet, hat geeignete Maßnahmen zu treffen, um den Zutritt von Radon aus dem Bau-grund zu verhindern oder erheblich zu erschweren. 2 Diese Pflicht gilt als erfüllt, wenn 1. die nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik erforder-lichen Maßnahmen zum Feuchteschutz eingehalten werden […].“

▶ „(4) Wer im Rahmen der baulichen Veränderung eines Gebäudes mit Aufenthaltsräumen oder Arbeits-plätzen Maßnahmen durchführt, die zu einer erheb-lichen Verminderung der Luftwechselrate führen, soll die Durchführung von Maßnahmen zum Schutz vor Radon in Betracht ziehen, soweit diese Maßnahmen erforderlich und zumutbar sind.“

Wer hätte ausgerechnet in einem Strahlenschutzge-setz derartige Anforderungen an Gebäude erwartet? Genügten uns zum Bauen doch bislang die jeweiligen Länderbauordnungen, einschlägigen DIN-Normen, Merkblätter von Fachverbänden und dergleichen. Da-mit ist jedenfalls die Rechtfertigung für einen Artikel in einer Fachzeitschrift des Bauwesens erreicht.

Chemischer HintergrundMancher Leser mag froh sein, den Chemieunterricht mit der Schulzeit hinter sich gelassen zu haben – schen-ken Sie den folgenden Erklärungen trotzdem Ihr Inter-esse. Zur kurzen Erinnerung: Radon-222 ist als Edelgas im Periodensystem der Elemente in der Spalte rechts außen zu finden. Radon-222 entsteht als instabiles Zer-fallsprodukt aus einer Zerfallskette radioaktiver Ato-me, beginnend mit Uran-238. Es ist selbst instabil und zerfällt mit einer Halbwertszeit von etwa 3,82 Tagen, jeweils teilweise unter Aussendung von radioaktiver α- bzw. β-Strahlung, in instabile Tochternuklide und wei-ter in das letztlich stabile Endprodukt Blei-206. Wäh-rend alle anderen Atome in der Zerfallskette vor und nach Radon-222, im Weiteren kurz Radon genannt, Feststoffe sind, ist Radon gasförmig und wird damit für die Bauwelt interessant. Damit schon genug der abs-trakten Betrachtung.

Uran im Boden und Eintrittspfade in GebäudeWarum gibt es Radon, wo ist Radon, was hat es mit Gebäuden zu tun? Uran ist seit Anbeginn der Zeit ubi-quitär in der Erdkruste vorhanden. Damit kommt auch Radon als Zerfallsprodukt in nahezu jedem Boden in unterschiedlicher Konzentration vor. Als Gas hat Ra-don nun die Fähigkeit, aus den Gesteinen im Boden herauszutreten (sogenannte Emanation), sich anhand von Poren im Erdreich fortzubewegen (sogenannte Migration) und mit der Bodenluft schließlich ins Freie auszutreten. In welcher Größenordnung dies geschieht, hängt einerseits vom Urangehalt der im Boden vor-kommenden Gesteinsarten und andererseits auch von der Wegsamkeit, also Porosität und Klüftigkeit, dieses Bodens ab. In der freien Atmosphäre verdünnt sich die Radonkonzentration aus der Bodenluft sofort. Wenn aber auf dem Baugrund ein Gebäude errichtet ist, kann Radongas über Undichtigkeiten und Risse der erd-berührten Bauteile konvektiv und in gewissem Maß auch diffusiv in das Gebäude eintreten. Solche mögli-chen Eintrittspfade können in der Wandaufstandsfuge, Medien einführungen in das Gebäude, Grundleitungs-durchführungen und dergleichen bestehen (Bild 1).

Relevanz von Radon für GebäudeDie vereinfachte Betrachtung, dass bei defizitärer Ge-bäudeabdichtung gegen von außen eintretendes Wasser und damit einhergehenden Feuchteschäden auch ein Eintritt von Radon möglich ist, trifft zwar zu, greift je-doch zu kurz. Sie lässt nämlich beispielsweise Gebäude außer Acht, die nicht unterkellert und vielleicht sogar eine Stufe aus dem Erdreich heraus errichtet sind, um erhöhten Abdichtungsaufwand zu sparen. Sie lässt auch Gebäude außer Acht, deren Abdichtungen unbe-merkt defizitär sind, bei denen aber im erdberührten Gebäudebereich keine Feuchteanzeichen anzutreffen sind, da nur die Beanspruchungsklasse Bodenfeuchte ansteht. Damit ist nach Ansicht der Verfasserin be-reits ein Hauptkritikpunkt am StrlSchG getroffen, da

8 GeotechnIk

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Leicht:www.georesources.net Radon im Bauwesen und das neue Strahlenschutzgesetz

Bild 2: Sogenannte Radonkarte Deutschland [4]Zu beachten ist die Einheit kBq/m3 statt Bq/m3.

Bild 1: Übersicht typischer Radoneintrittspfade in Bestandsgebäuden [2]

1 Hohlräume und vertikale Risse

2 Spalten in Holz-fußböden

3 Außenwände

4 Bauteil- durchführungen

5 Wandanschlüsse

6 Risse in Fußböden

7 undichte Decken-anschlüsse

die Gebäudeabdichtung eben kein binäres System von »Nullen« oder »Einsen« ist, sondern es je nach An-wendungsfall breitgefächerte Abdichtungsbauarten und auch Variationen möglicher einzusetzender Bau-stoffe gibt (DIN 18533 [3]). In der einfachen Bean-spruchungsklasse W1-E können Bahnen z. B. nur lose verlegt anein andergestoßen und müssen nicht luftdicht miteinander verklebt werden. Somit wäre hier dem konvektiven Eintritt von Radon Tür und Tor geöffnet, gleichwohl wären aber – wie vom StrlSchG gefordert – die „anerkannten Regeln der Technik zum Feuchte-schutz“ eingehalten.

Im Gebäude angelangt verteilt sich Radon gemäß vorliegender Luftdruckdifferenzen konvektiv und je nach Grundrissgestaltung z. B. über offene Treppen-häuser oder Versorgungs- bzw. Kaminschächte auch in höhere Geschosse (Bild 1). Je nach Gebäudeausstat-tung, also Dichtheit der Gebäudehülle, und Nutzer-verhalten, also Lüftungsverhalten, kann sich Radon im Gebäude anreichern und dort in seine Folgeprodukte zerfallen.

Es ist demnach primär eine Frage der individuellen Gebäudeeigenschaften, ob und in welcher Konzentra-tion Radon im Gebäude vorliegen könnte, und völlig nachrangig eine Frage des Urangehalts und damit des geogenen Radonpotenzials des jeweils anstehenden Baugrunds. Bereits seit einigen Jahren verfügbare Kar-ten (Bild 2) zur Bodenluftkonzentration von Radon lassen keinen Rückschluss auf mögliche Radonkonzen-trationen in Gebäuden zu. In dieser Kausalität liegt der zweite wesentliche Kritikpunkt an der Formulierung des StrlSchG, die hier naturwissenschaftlich schlicht unrichtig ist. Leider fanden entsprechende Einsprüche kein Gehör.

Problematik von RadonkonzentrationskartenNach § 121 StrlSchG sind die Bundesländer verpflich-tet, Gebiete festzulegen, in denen in Gebäuden mit Aufenthaltsräumen oder Arbeitsplätzen mit einer Ra-donkonzentration zu rechnen ist, die deutlich über dem festgelegten Referenzwert von 300 Bq/m3 liegt. Sicher ist der Urangehalt des Baugrunds ein Kriterium für mögliche erhöhte Radonkonzentrationen in Innen-räumen, aber das Hauptkriterium ist und bleibt das je-weilige Gebäude selbst. Nach dem Gießkannenprinzip Gebiete auszuweisen und damit für eine regelrechte Stigmatisierung zu sorgen, wäre vergleichbar mit der Festlegung von Baugrundkenndaten für ganze Bezirke. Der geneigte Geotechniker mag hier nun zu Recht sein sofortiges Veto einlegen! Weiß er doch, wie deutlich inhomogen der Baugrund allein schon innerhalb der Grenzen eines einzigen Grundstücks sein kann. Analog verhält es sich mit der Radonkonzentration der Bo-denluft. Dies wird zur Folge haben, dass Eigentümern von Gebäuden mit Arbeitsplätzen in Unter- oder Erd-geschossen eine Messpflicht zur Ermittlung des Jahres-mittelwerts der Radonkonzentration auferlegt werden kann, die aufgrund ihrer Gebäudeeigenschaften jedoch

GeotechnIk 9


eher unkritisch hinsichtlich erhöhter Radonwerte sind, wohingegen andere Gebäude, z. B. Altbauten oder energetisch ertüchtigte Gebäude außerhalb dieser Ra-donvorsorgegebiete, völlig aus dem Raster fallen und nicht erfasst werden (müssen).

Gesundheitsgefährdung durch RadonDer Grund, überhaupt solchen Aufwand zu betreiben, liegt in der Erkenntnis der Weltgesundheitsorganisati-on WHO, die Radon, basierend auf entsprechenden weltweiten Fall-, Kontroll- und Kohortenstudien, be-reits 1988 als krebserregend einstufte. Die krebserre-gende Wirkung besteht in der Strahlungsenergie von α-Zerfällen, die beim weiteren Zerfall gemäß oben ge-schilderter Zerfallskette in der Lunge freigesetzt wird, wenn Radon und seine an Aerosolpartikeln anhaften-den Folgeprodukte eingeatmet werden. Auf medizini-sche Belange soll hier nicht näher eingegangen werden. Im Fazit ist die Wahrscheinlichkeit, an Lungenkrebs zu erkranken, bei Vorliegen erhöhter Radonkonzen-trationen signifikant erhöht. Dabei gibt es keinen unteren Schwellenwert, unterhalb dessen die Wahr-scheinlichkeit einer späteren Lungenkrebserkrankung im Zusammenhang mit Radon statistisch nicht erhöht wäre. Radon ist damit nach Rauchen der zweitwich-tigste Faktor für das Entstehen von Lungenkrebs. Bei »Nierauchern« (Personen, die nie geraucht haben) ist Radon die Hauptursache für das Auftreten einer Lun-genkrebserkrankung. Statistisch lässt sich etwa jede zehnte Lungenkrebsdiagnose auf Radon zurückführen – mit jährlich im Durchschnitt etwa 1.900 radonba-sierten Lungenkrebstodesfällen. Als dritter Kritik-punkt am StrlSchG lässt sich hier nun anführen, dass der dort festgelegte Referenzwert von 300 Bq/m3 nach innenraumhygienischen Gesichtspunkten zu hoch an-gesetzt wurde. Die WHO empfiehlt einen Wert von 100 Bq/m3. Auch in diesem Punkt wurden jedoch ein-schlägige Einsprüche legislativ nicht berücksichtigt.

Messung von Radonkonzentrationen in der RaumluftDie Ermittlung der Radonkonzentration in der Raum-luft soll dem StrlSchG nach als Jahresmittelwert erfol-gen. Hierfür eignen sich kostengünstige Exposimeter, die für den Messzeitraum von einem Jahr aufgestellt und anschließend im Labor ausgewertet werden und ca. 35 € kosten (Bild 3). Bezogen auf den Messzeitraum lässt sich daraus der Mittelwert bilden. Nach Ansicht der Verfasserin sind aktive Messgeräte mit Logging-funktion und Datenspeicher für die Einschätzung der Radonbelastung von Räumen zielführender und aussa-gekräftiger [z. B. 5]. Es lassen sich dann beispielsweise Zeiten der Abwesenheit der Nutzer besser herausrech-nen. Wenn etwa Arbeitsplätze über das Wochenende nicht besetzt sind und in dieser Zeit kein Luftwechsel durchgeführt wird, wird die Radonkonzentration in dieser Zeit ansteigen, was demnach auch zu tendenziell höheren Radon-Jahresmittelwerten führt, als wenn die reinen Nutzungszeiten ausgewertet werden, in denen

sich tatsächlich Personen in den Räumen befinden. In Analogie gilt dies für Schulen, Kindergärten usw. Auch lässt sich aus einem Messdiagramm im Gegensatz zu einem reinen Mittelwert weit mehr herauslesen, z. B. mögliche tages- und jahreszeitliche Schwankungen der Radonkonzentration oder der Bezug auf Nutzungsge-wohnheiten. Auch wenn der Vergleich an dieser Stelle hinkt, so lässt sich durch folgenden Exkurs die Aussage zur Messtechnik verdeutlichen: Bei der Fragestellung nach der Raumluftfeuchte im Zusammenhang mit auf-tretendem Schimmelpilzwachstum ist der Jahresdurch-schnittswert der Raumluftfeuchtigkeit als Aussage zur Wahrscheinlichkeit möglichen Schimmelpilzwachs-tums nicht geeignet. Wesentlich aussagekräftiger sind Messkurven zu raumklimatischen Werten durch Daten-logger. Und genau hier setzt auch die sachverständige Beurteilung an. Als Beispiel sei der Vergleich der Tages-mittelwerte (Bild 4) mit den jeweiligen Schwankungen der Werte im Tagesgang (Bild 5) gezeigt. Es handelt sich bei beiden Diagrammen um dieselbe Messung in unter-schiedlicher Darstellung. Würde man eine einstündige Kurzzeitmessung durchführen, so wären im betrachte-ten Messbeispiel Schwankungen der Radonkonzentra-tion bis rund 650 Bq/m3 möglich. Als weiteres Messbei-spiel seien die Bilder 6 und 7 beschrieben. Während bei der Aprilmessung (Bild 6) noch ein Durchschnittswert von 630 Bq/m3 gemessen wird, liegt die durchschnitt-liche Radonkonzentration im Messzeitraum von Ende Mai bis Anfang Juni (Bild 7) um rund 260 Bq/m3 nied-riger und nähert sich dem Referenzwert nach StrlSchG zumindest an. In Konsequenz aus den gezeigten Bei-spielen soll auch das hohe Manipulationsrisiko solcher Messungen deutlich gemacht werden. Die Messkurven der Bilder 4 bis 7 stammen im Übrigen aus Radonmes-sungen eines energetisch sanierten Altbaus mit Stand-ort in einem hinsichtlich Radon in der Bodenluft völlig unauffälligen und unkritischen Gebiet. Dies stützt die oben getroffene Aussage, Radonkarten in der Beurtei-lung auf mögliche Radonbelastungen in Innenräumen nicht übermäßig zu gewichten, worauf im Übrigen auch der Urheber der Karten selbst hinweist.

Neben Radon aus der Bodenluft kann auch Radon aus Baustoffen zur Radonanreicherung in Gebäuden beitragen – man stelle sich z. B. mineralische Baustof-fe und Natursteine vor. Diese tragen jedoch nach Er-kenntnissen des Bundesamtes für Strahlenschutz nur

Bild 3: Exposimeter [z. B. 5]

10 GeotechnIk

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Leicht:www.georesources.net Radon im Bauwesen und das neue Strahlenschutzgesetz

Bild 6: Verlauf der Radonkonzentration im ca. 14-tä-gigen Messzeitraum von Anfang bis Mitte April, Durchschnittswert rund 630 Bq/m3

Bild 7: Verlauf der Radonkonzentration im ca. 14-tä-gigen Messzeitraum von Ende Mai bis Anfang Juni, Durchschnittswert rund 370 Bq/m³

Bild 4: Tagesmittelwerte der Radonaktivitätskonzentration in Bq/m3 im Messzeitraum einer Woche

Bild 5: Tagesmittelwerte der Radonaktivitätskonzentration in Bq/m³ und Schwankungen im Tagesgang im selben Messzeitraum wie bei Bild 4

zu bringen und dies entsprechend zu kommunizieren. Wie bei anderen Innenraumnoxen mit schädigender Wirkung auf Organismen auch, gilt es, die Konzentra-tion so niedrig wie mit vernünftigen Mitteln erreichbar zu halten1. Weiter bleibt zu empfehlen, in der kommen-den Zeit die behördliche Ausweisung der sogenannten Radonvorsorgegebiete im Auge zu behalten, und bei Bau- und Planungsaufgaben – auch im Hinblick auf mögliche Haftungsrisiken – die Radonthematik künf-tig mit einzubeziehen. Das Schlusswort – weil aktueller denn je – hat Theophrastus Bombast von Hohenheim, bekannt als Paracelsus [8]: „Alle Dinge sind Gift, und nichts ist ohne Gift; allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift sei.“

Quellen Dieser Artikel ist bereits mit dem Titel „Radon im Bauwesen“ in der Zeitschrift BAUSUBSTANZ, Aus-gabe 3/2018, sowie in der Zeitschrift „Der Bausachver-ständige“, Ausgabe 4/2018, erschienen.

[1] Bundesministerium für Justiz und Verbraucherschutz sowie Bundesamt für Justiz: Gesetz zum Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung (Strah-

1 Im Strahlenschutz gilt das ALARA-Prinzip: „As Low As Reasonably Achievable“

unwesentlich zur Radonbelastung in Innenräumen bei und sind damit eher vernachlässigbar, vgl. die sehr gute Veröffentlichung [6].

FazitMan könnte noch viel zu diesem Thema schreiben, aber für den Moment ist genug gesagt. Maßnahmen zum Radonschutz bei Neubauvorhaben und auch zur Sanierung bei erhöhten Werten im Gebäudebestand sind recht umfassend z. B. in [2] beschrieben. Auch der BVS-Standpunkt Radon in Gebäuden [7] eignet sich zur weiterführenden Lektüre. In der Bauwelt ist Radon noch nicht hinlänglich genug bekannt, ge-schweige denn bei Bauvorhaben im Fokus. Dabei ist die Radonthematik in ähnlicher Weise wie das Auftreten von Schimmelpilzwachstum geeignet, Hysterie zu ver-breiten. Es sollte im gesunden Menschenverstand des jeweils zur Beurteilung herangezogenen Sachverstän-digen liegen, das Thema auf einen rationalen Nenner

GeotechnIk 11


lenschutzgesetz – StrlSchG). Ausfertigungsdatum 27.06.2017. Online: https://www.gesetze-im-internet.de/strlschg/StrlSchG.pdf [Datum des letzten Zugriffs: 18.04.2018]

[2] Reiter, M.; Wilke, H.; Uhlig, W.-R.: Radonschutzmaß-nahmen. Planungshilfe für Neu- und Bestandsbauten. Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft Freistaat Sachsen (Hrsg.), Ausgabe 2017. Online: https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/26126 [Datum des letzten Zugriffs: 18.04.2018]

[3] DIN 1853:2017-07 und 2018-09: Abdichtung von erdberührten Bauteilen - Teile 1 bis 3

[4] Bundesamt für Strahlenschutz: Karte Radonkonzen-tration in der Bodenluft. URL: https://www.bfs.de/ SharedDocs/Bilder/BfS/DE/ion/umwelt/radon-karte. jpg;jsessionid=95A6E139251977C334100B3E7BAC6D99.1_cid365?__blob=poster&v=3 [Datum des letzten Zugriffs: 19.04.2018]

[5] Kemski, J.: Messgeräte für Radon. Online: https://www.radon-analytics.com/index.php?show=produkteon-analytics.com/index.php?show=exposimeter#thumb

[6] Bundesamt für Strahlenschutz, Fachbereich Strahlen-schutz und Umwelt (Hrsg.): Natürliche Radioakti-vität in Baumaterialien und die daraus resultierende Strahlenexposition. November 2012. Online: https://doris.bfs.de/jspui/bitstream/urn:nbn:de: 0221-201210099810/3/BfS_2012_SW_14_12.pdf [Datum des letzten Zugriffs: 19.04.2018]

[7] Bundesverband öffentlich bestellter und vereidigter so-wie qualifizierter Sachverständiger (BVS) e. V. (Hrsg.): Standpunkt Radon in Gebäuden. 02-2017. Online: http://www.bvs-ev.de/fileadmin/user_upload/ down-loads/standpunkte/BVS_Standpunkt_Radon_in_ Gebaeuden_2017_02.pdf [Datum des letzten Zugriffs: 18.04.2018]

[8] Hohenheim, T. B. von (Paracelsus): Septem Defensio-nes. 1538

Dipl.-Ing. (BA) Karin Leichtist zertifizierte Sachverständige für Schäden an Gebäuden (EIPOSCERT) und Radonfachperson. Sie hat Bauwirtschaft an der Berufsakademie (BA) Mosbach, jetzt Duale Hochschule Baden-Württemberg, studiert und ist Mitverfasserin des Standpunkt Radon in Gebäuden des BVS e. V. [7].Kontakt:[email protected] www.leicht-sv.de

http://www.geotechnik-konvent.de

12 GeotechnIk

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Fotiadou:www.georesources.net Stabilisierung dynamisch beanspruchter ungebundener Tragschichten mit Geogittern

▶ Bewehrungsfunktion: „Nutzung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens eines Materials aus Geokunst-stoff zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaf-ten des Bodens oder von anderen Baustoffen“.

▶ Stabilisierungsfunktion: „[Die] Verbesserung des mechanischen Verhaltens von ungebundenem körni-gen Material durch eine oder mehrere geosynthetische Schichten, so dass eine Verformung durch aufgebrach-te Kräfte durch Minimierung von Bewegungen des ungebundenen körnigen Materials verringert wird“.

Relevanz der Stabilisierungsfunktion für ungebundene TragschichtenDie in der DIN EN ISO 10318 neu eingeführte Funk-tion der Stabilisierung ist für bestimmte Geogitter-typen, die in ungebundenen Tragschichten eingesetzt werden, relevant. Denn die dauerhafte Immobilisierung der Kornpartikel ist hierbei ein wichtiger Aspekt der Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitserhöhung.

Einige Geogitter können nachweislich eine Stabi-lisierung des Korngerüsts einer ungebundenen Trag-schicht ermöglichen. Die positive Auswirkung von Geogittern auf die Tragfähigkeit und Gebrauchstaug-lichkeit einer ungebundenen Tragschicht wurde in der Vergangenheit bereits durch zahlreiche Untersuchun-gen bestätigt [z. B. 2]. Die Effektivität der Stabilisie-rungsleistung kann jedoch von Geogitter zu Geogitter je nach Art und Struktur erheblich variieren. Weil sich die Kornpartikel in den Öffnungen der Geogitter gut verzahnen und dauerhaft abstützen sollen, spielt die Geometrie der Geogitteröffnungen eine wesentliche Rolle. Geogitter, die im Rahmen von Straßen- und Verkehrsflächenbaumaßnahmen eingesetzt werden, ha-ben entweder eine biaxiale oder eine multiaxiale Öff-nungsgeometrie. Um die Stabilisierungsleistung dieser Geogitter besser zu verstehen und um den Einfluss der

Die neue Ausgabe der DIN EN ISO 10318-1 defi-niert eine neue Funktion von Geokunststoffen, nämlich die Stabilisierung. Dieser Beitrag zeigt am Beispiel von Geogittern in ungebundenen Tragschichten anhand einer in den USA durch-geführten Untersuchung auf Mikroebene die po-sitive Auswirkung auf die Kornpartikel durch die Stabilisierungsfunktion von Geokunststoffen auf.

Geotechnik • Verkehrsinfrastruktur • Normen • Geokunststoffe • Geogitter • Stabilisierung

Zur Stabilisierung dynamisch beanspruchter ungebundener Tragschichten mit GeogitternIng. (M.Eng.) Kalliopi Fotiadou und Dipl.-Ing. (FH) Daniel Cammarata, Tensar International GmbH, Bonn, Deutschland

Bild 1: Geogitter in einer ungebundenen Tragschicht einer Verkehrsfläche

VeranlassungGeokunststoffe werden bei unterschiedlichen Anwen-dungen und mit unterschiedlichen Funktionen einge-setzt. Die Auswahl geeigneter Geokunststoffe für den jeweiligen Verwendungszweck und die jeweiligen An-forderungen ist jedoch nicht immer selbstverständlich. Um ein geeignetes Produkt auszuwählen, muss dessen vorherrschende Funktion in Betracht gezogen werden.

Geokunststoffe werden seit vielen Jahren zur Erhö-hung der Tragfähigkeit ungebundener Tragschichten von Straßen- und Verkehrsflächen angewendet. Die An-wendung von Geogittern in einer oder mehreren Lagen hat sich etabliert (Bild 1). Dabei wurde bisher überwie-gend verallgemeinernd von einer Bewehrung der un-gebundenen Tragschicht gesprochen. Dies ändert sich jedoch mit der Anfang Oktober 2018 veröffentlichten neuen Fassung der Norm DIN EN ISO 10318-1 [1], denn darin wird neben der für Geokunststoffe bereits bekannten Funktion der Bewehrung auch die Funktion Stabilisierung in den Begriffskatalog deutscher Regel-werke eingeführt.

Dieser Artikel behandelt die Stabilisierungsfunk-tion von Geogittern mit unterschiedlichen Öffnungs-geometrien in ungebundenen Tragschichten.

Definitionen der Bewehrungs und der StabilisierungsfunktionDIN EN ISO 10318-1:2018-10 enthält die folgenden Definitionen:

GeotechnIk 13

Fotiadou: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Stabilisierung dynamisch beanspruchter ungebundener Tragschichten mit Geogittern www.georesources.net

Öffnungsgeometrie zu erfassen, führten Liu et al. in der Pennsylvania State University in Kooperation mit der Kennesaw State University, USA, eine gezielte Un-tersuchung zur Aufzeichnung der Kornbewegungen in ungebundenen Tragschichten mit biaxialen Geogit-tern, mit multiaxialen Geogittern und ohne Geogitter unter zyklischer Belastung durch [3]. Die durchge-führten Untersuchungen und ihre Ergebnisse werden nachfolgend komprimiert wiedergegeben, weil sie zum Verständnis der Definition der genannten Stabilisie-rungsfunktion „mit Minimierung von Bewegungen des ungebundenen körnigen Materials“ in der DIN EN ISO 10318-1:2018-10 beitragen.

Untersuchung der Kornbewegungen in einer ungebundenen TragschichtIm Rahmen der genannten Forschungsarbeit unter-suchten Liu et al. [3] die Bewegung von Kornpartikeln einer ungebundenen Tragschicht unter zyklischer Be-lastung für die Anwendung bei Eisenbahnstrecken auf weichen Untergründen [1]. Fokus der Untersuchungen war insbesondere die Interaktion bzw. Verzahnung zwi-schen Kornpartikel und Geogitter mit Erprobung einer Messmethode für diesen Zweck. Es wurden drei Belas-tungsversuche durchgeführt:

▶ Ohne Geogitter zur Kontrolle bzw. zum Vergleich ▶ Mit einer Lage eines biaxialen Geogitters (BX) mit

rechteckigen Öffnungen ▶ Mit einer Lage eines multiaxialen Geogitters (TX)

mit dreieckigen Öffnungen

VersuchsaufbauIn den Versuchen wurde in einer Box mit den Abmes-sungen 244 cm × 183 cm × 102 cm (L x B x H) der Schichtaufbau einer Bahnstrecke auf weichem Unter-grund mit und ohne Geogitter und mit einer seitlichen Böschungsneigung von 1 : 2, wie in den Bildern 2 und 3 dargestellt, nachgebildet und über die Schwellen zy-klisch belastet:

▶ Weicher Untergrund auf der nassen Seite der Proc-torkurve

▶ Ausgleichsschicht als Filter zwischen Untergrund und Schotter (10 cm dick)

▶ Ggf. Geogitter ▶ Schotter (30 cm dick) ▶ Zwei Schwellen mit den Abmessungen von 75 cm

× 18 cm × 18 cm (L x B x H), 50 cm Abstand zwi-schen den Schwellen und 30 cm Abstand zwischen Außenkante Schotterschicht und Schwellenrand, 6 cm tief in die Schotterschicht eingelassen

In allen drei Versuchen wurden vier sogenannte Smart Rocks, drahtlose Messinstrumente mit der Geometrie eines Schottersteins, an den im Bild 2 gekennzeichne-ten Positionen eingebaut.

Erdstoffe und GeogitterDie Erdstoffe des Untergrunds, der Ausgleichs- und der Schotterschicht, deren Körnungslinien im Bild 4 dar-

Bild 2: Versuchsaufbau mit den Positionen der vier Smart-Rock-Messinstrumente [3]

Bild 3: Durchführung des Belastungsversuchs [3]

gestellt sind, können folgendermaßen charakterisiert werden:

▶ Untergrund: Es wurde ein künstlicher bindiger Bo-den verwendet, dessen Proctorkurve im Bild 5 und CBR-Werte im Bild 6 abhängig vom Wassergehalt dargestellt sind. Für die Versuche wurde der Unter-grund mit höherem Wassergehalt als der Optimal-wert der Proctorkurve hergestellt und verdichtet (Bild 7, rechts), sodass eine reduzierte Tragfähig-keit erzielt wurde.

▶ Ausgleichsschicht: Als Filterschicht wurde eine Schicht aus gebrochenem Kalkstein verwendet, die gröber als der Untergrund und feiner als die Schot-terschicht war.

▶ Schotterschicht bzw. ungebundene Tragschicht: Es wurde eng gestufter Granit eingebaut, der die Anforderungen des amerikanischen Verbands ARE-

Bild 4: Kornverteilungslinien von Untergrund, Ausgleichs- und Schotterschicht [3]

14 GeotechnIk


schaften der Geogitter angegeben. Bild 7 zeigt links und in der Mitte die beiden Geogitter.

Messinstrumente Smart RockZur Überwachung und Aufzeichnung der Kornbe-wegung unter zyklischer Belastung wurden drahtlose Messinstrumente mit der Bezeichnung Smart Rock ver-wendet (Bild 8). Sie bestehen aus einem dreiachsigen Gyroskop, einem dreiachsigen Beschleunigungsaufneh-mer und einem dreiachsigen Magnetometer, die jeweils Rotation, Translation (Verschiebung) und Verschiebe-richtung in neun Freiheitsgraden erfassen können. Die Aufzeichnungen werden zur Darstellung und Analyse über Bluetooth an eine Basisstation übertragen. Durch Verwendung eines 3D-Druckers wurde die Geometrie der Messinstrumente an die eines Schotterkorns ange-passt. Für die Untersuchung wurden zwei unterschied-liche Smart Rocks in unterschiedlichen Größen herge-stellt, nämlich mit Kantenlängen von ca. 6 cm und ca. 3,5 cm. Die Anordnung der Smart Rocks ist dem Bild 2 zu entnehmen, wobei Nr. 1 und 2 die großen und Nr. 3

Bild 7: Herstellung des Versuchsaufbaus mit Smart-Rock-Messinstrumenten – links mit BX-Geogitter, in der Mitte mit TX-Geogitter und rechts Untergrund [3]

Bild 6: CBR-Werte des Untergrundmaterials abhängig vom Wassergehalt [3]

Bild 5: Proctorkurve des Untergrundmaterials mit Sättigungslinie [3]

Tabelle 1: Eigenschaften der Geogitter [3]

Eigenschaft Geogitter vom Typ

BX TX

Öffnungsweite [mm] 60 x 46 60 x 60

Radiale Sekantensteifigkeit bei 0,5 % Dehnung [kN/m]

nicht anwendbar

350

Knoteneffizienz [%] 93 93

MA (American Railway Engineering and Mainte-nance-of-Way Association) an die Korngrößenver-teilung Nr. 4a erfüllte.

Bei den Versuchen wurden ein gestrecktes, biaxiales Geogitter (BX) mit rechteckiger Öffnungsgeometrie und ein gestrecktes, multiaxiales Geogitter (TX) mit einer dreieckigen Öffnungsgeometrie aus dem Rohstoff Polypropylen mit konkav hochkant stehenden Stegen mit scharfen Rändern getestet. In Tabelle 1 sind Eigen-

GeotechnIk 15


und 4 die kleinen Steine darstellen. Die kleinen Smart Rocks wurden an der Unterseite der Ausgleichsschicht (Bild 7 rechts) und die großen Smart Rocks an der Un-terseite der Schotterschicht aufgebracht (Bild 7 links und Mitte).

VersuchsdurchführungFeldbeobachtungen lassen darauf schließen, dass die größten Verschiebungen und Rotationen der Korn-partikel der ungebunden Tragschicht während der An-fangsnutzung auftreten. Um dieses Verhalten näher zu betrachten, wurden im Rahmen dieser Versuchsdurch-führung die Beanspruchungen auf 1.000 Lastzyklen be-schränkt. Die zyklische Belastung wurde mithilfe eines Lastrahmens mit einem Prüfzylinder einer Druckka-pazität von 490 kN eingeleitet. Die Versuche wurden unter gesteuerter Last mit einer Spitzenlast von 85 kN (Auflagedruck der Schwelle 315 kPa) und einer Belas-tungsfrequenz von 1 Hz durchgeführt – entsprechend dem Belastungsprofil einer harmonischen Belastung. Um Abweichungen in den Versuchsergebnissen auf-grund anfänglicher Auflagerfehler zu beseitigen, wurde zuvor eine statische Belastung von 1 kN aufgebracht, bis die Schwellen gut gelagert waren.

VersuchsergebnisseEs werden exemplarisch ausgewählte Ergebnisse von Liu et al. wiedergegeben, ausführlichere Angaben kön-nen aus [3] entnommen werden. Bild 9 zeigt die verti-kalen Verschiebungen in Abhängigkeit von den Lastzy-klen bzw. von der Zeit für die drei Versuche. Deutlich wird, dass die vertikale Verschiebung mit den Lastzy-klen bzw. der Zeit zunahm. Im Allgemeinen wuchs die vertikale Verschiebung insbesondere während der ersten 100 Zyklen, danach verringerte sich die Wachs-tumsrate merklich. Grund dafür ist die anfänglich statt-findende Umlagerung der Kornpartikel. In den Versu-chen mit Geogittern ergaben sich geringere vertikale Verschiebungen als im Kontrollversuch ohne Geogit-ter. Die vertikale Verschiebung des BX-Geogitters war um 49 % und die des TX-Geogitters um 55 % kleiner als die Verschiebung im Kontrollversuch ohne Geogit-ter. Grund für die reduzierten vertikalen Verschiebun-gen in den Versuchen mit Geogitter ist die Verzahnung der Kornpartikel in den Geogitteröffnungen. Obwohl die vertikalen Verschiebungen bei BX- und TX-Geo-gittern quantitativ ähnlich waren, waren beim TX-Geogitter etwa 50 % mehr Lastzyklen notwendig, um die gleiche Verformung zu erreichen.

Die Echtzeit-Bewegung der eingebauten Smart-Rock-Messinstrumente spiegelt die Bewegungen der umgebenden Kornpartikel der Schotterschicht wäh-rend der zyklischen Belastungen wider. Somit kann die Verzahnung der Kornpartikel in den Öffnungen der Geogitter auf Mikroebene betrachtet und dadurch die Stabilisierungsfunktion der unterschiedlichen Geo-gittertypen verdeutlicht werden. Die aufgezeichneten Verschiebungsbeschleunigungen der Smart Rocks Nr. 3 entsprechend Bild 2 in den drei Versuchen sind im

Bild 8: Großer (links) und kleiner (rechts) Smart Rock [3]

Bild 9: Vertikale Verschiebung abhängig von den Lastzyklen bzw. von der Zeit [3]

Bild 10 dargestellt. Das Koordinatensystem wurde wie folgt ausgerichtet: Die x-Achse verläuft in Schwellen-richtung, die y-Achse in Gleisrichtung und die z-Achse vertikal, also rechtwinklig zu den Bodenschichten. Wie Bild 9 exemplarisch für Smart Rock Nr. 3 zeigt, waren die Beschleunigungen in den Versuchen mit Geogit-tern geringer und wiesen weniger Fluktuationen auf. Im Kontrollversuch hatten die translatorischen Beschleuni-gungen viele Spitzen, die zu einer irreversiblen Kornver-schiebung und somit zu einer plastischen Verformung führten. Bei den Versuchen mit Geogittern ist hevorzu-heben, dass die translatorischen Beschleunigungen im Versuch mit TX-Geogittern deutlich geringer ausfielen als im Versuch mit BX-Geogittern.

Die erfassten Rotationen der Smart Rocks Nr. 3 sind im Bild 11 dargestellt. Der Kontrollversuch ohne Geo-gitter weist in allen drei Achsen unter zyklischer Belas-tung eine deutlich stärkere Rotation auf. Im Vergleich dazu weist der Versuch mit dem BX-Geogitter geringere Rotationen auf. Auffallend ist auch die deutlich geringere Rotation im Versuch mit dem TX-Geogitter als mit BX-Gitter. Die aus einer Kornimmobilisierung resultierende geringere Steinrotation spiegelt auch die durchgeführte statistische Auswertung des Smart Rocks Nr. 1 im Bild 12 wider. Das wiederum verdeutlicht das gute Interaktions-verhalten zwischen TX-Geogitter und Kornpartikel.

16 GeotechnIk


der Stabilisierung. Die zu diesem Zweck in den Belas-tungsversuchen verwendeten Smart Rocks zur Mes-sung von Kornbewegungen erfüllten die Erwartungen und stellten ihre Eignung erneut unter Beweis. Die Ergebnisse zeigen, dass für die gewählten Randbedin-gungen die Bewegung der Kornpartikel durch den Ein-satz von Geogittern bedeutend beschränkt wird. Beim Vergleich der Ergebnisse zwischen den zwei verwende-ten Geogittern zeigt sich jedoch, dass im Versuch mit dem Geogitter mit dreieckiger Öffnungsstruktur die Bewegungen, die Rotationen und die vertikalen Ver-schiebungen deutlich geringer als im Versuch mit dem Geogitter mit rechteckiger Öffnungsstruktur ausfal-len. Das triaxiale Geogitter wies eine deutlich bessere Interaktion zwischen Kornpartikel und Geogitter auf. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Geogitter mit triaxialer Öffnungsstruktur das Korngerüst bes-ser abstützen und den ungebundenen Oberbau effek-tiver stabilisieren können. Liu et al. weisen aufgrund ihrer Ergebnisse darauf hin, dass für die Anwendung im Eisenbahnbau durch die Auswahl eines geeigneten Geogittertyps nicht nur Kornumlagerungen verringert werden. Hiedurch können auch größere Instandset-zungsintervalle und Kosteneinsparungen erzielt wer-den.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Anwendung von Geokunststoffen, die eine dauerhafte Immobilisierung des Korngerüsts ermöglichen kön-

Bild 10: Verschiebungsbeschleunigungen der Smart Rocks Nr. 3 gemäß Bild 2 abhängig von den Lastzyklen [3]

Bild 11: Rotationen der Smart Rocks Nr. 3 gemäß Bild 2 abhängig von den Lastzyklen [3]

Bild 12: Statistische Auswertung der Rotation des Smart Rocks Nr. 1 abhängig von der Zeit [3]

Körnungslinien von Schotterproben, die nach der zyklischen Belastung entnommen wurden, zeigten nur sehr geringe Anzeichen einer Kornzertrümmerung.

SchlussfolgerungenDie Untersuchungen von Liu et al. [3] veranschau-lichen auf Mikroebene der Kornpartikel die in der DIN EN ISO 10318-1 neu beschriebene Funktion

GeotechnIk 17


nen, nachweislich eine Verbesserung der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit ungebundener Trag-schichten bewirkt. Die offizielle Einführung des Be-griffs „Stabilisierung“ in der aktuellen DIN EN ISO 10318-1:2018-10 verdeutlicht zugleich den hohen Stellenwert, den diese Funktion in der Fachwelt der Geokunststoffe eingenommen hat.

QuellenDieser Fachbeitrag basiert insbesondere auf den Unter-suchungen „Comparative Evaluation of Particle Move-ment in a Ballast Track Structure Stabilized with Biaxi-al and Multiaxial Geogrids“ an der Pennsylvania State University und Kennesaw State University von S. Liu, H. Huang, T. Qiu und J. Kwon.

Ing. (M.Eng.) Kalliopi Fotiadouist seit 2017 in der Anwendungs technik der Firma Tensar International GmbH, Bonn, Ansprech-partnerin für technische Beratung und Bemessung von Baumaßnahmen.

Kontakt: [email protected]

Dipl.-Ing. (FH) Daniel Cammarataist Leiter der Anwendungstechnik bei der Tensar International GmbH, Bonn, und seit 2009 für die technische Beratung von Baumaßnahmen zuständig.


[1] DIN EN ISO 10318-1:2018-10: Geokunststoffe – Teil 1: Begriffe (ISO 10318-1:2015 + Amd 1:2018); Dreisprachige Fassung EN ISO 10318-1:2015 + A1:2018

[2] Cammarata, D.: Belastungsversuche zum Nachweis der Erhöhung der Gebrauchstauglichkeit von Verkehrs-flächen mit Geogittern. GeoResources Zeitschrift (3-2018), S. 32–35. Online: https://www.georesources.net/download/GeoResources-Zeitschrift-3-2018.pdf

[3] Liu, S.; Huang, H.; Qiu, T.; Kwon, J. (2017): Com-parative Evaluation of Particle Movement in a Ballast Track Structure Stabilized with Biaxial and Multiaxial Geogrids. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2607, 2017, pp. 15–23. Online: http://dx.doi.org/10.3141/2607-04

14. + 15. Feb. 2019 MESSE OFFENBURGwww.geotherm - offenburg.de

Ihr „GeoResources“ Vorteil

GT_GR_43

Mit diesem Aktionscode erhalten Sie einen

7 EUR Preisvorteil auf 1- und 2- Tagestickets

der GeoTHERM zum aktuell gültigen Tarif unter

www.geotherm-offenburg.de

gt19_anz_210x149_rabatt.indd 1 19.11.18 12:24

http://www.geotherm-offenburg.de

18 GeotechnIk und ProduktmeldunG

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 IVG:www.georesources.net Geovliesstoffe für die Anwendung im Erdbau des Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbaus

Sie folgen einer unregelmäßig geformten Grenzflä-che zwischen einem nachgiebigen Untergrund und einer unterschiedlich einsinkenden, auch steinigen Schüttung. Bei einem örtlichen Bruch, etwa beim Durchdrücken eines Steins, legen sich die Fasern von Geovliesstoffen mit hoher Dehnbarkeit um die Steine herum, ohne das Gefüge des umgebenden Geovlies-stoffs zu zerstören [1]. Aufgrund dieser Eigenschaften werden Geovliesstoffe überwiegend als Trennschicht, als Filter und als Schutzschicht eingesetzt.

Der Rohstoff, die Art der Fasern und der Verfes-tigung können die Eigenschaften der Geovliesstoffe wesentlich beeinflussen (Bild 1). Bei regellos angeord-neten Fasern (Wirrlage) sind die mechanischen Eigen-schaften weitgehend richtungsunabhängig, während durch teilgerichtete Ablage der Fasern und/oder durch Verstrecken der Geovliesstoffe im Produktionsprozess Richtungsabhängigkeiten erzeugt werden können. Eine relativ hohe Dehnbarkeit entsteht dadurch, dass bei ei-ner Zugbeanspruchung nur ein Teil der Fasern sofort gespannt wird, andere orientieren sich in Zugrichtung um. Zu beachten ist, dass nach dem Einbau die Einlage-rung von Bodenteilchen die Dehnung in Zugrichtung deutlich reduzieren kann [1, 2].

Die Reibung und Haftung zwischen Boden und Geovliesstoff sind im Wesentlichen von der Wechsel-wirkung zwischen Boden und Oberflächenstruktur des Geovliesstoffs und der großflächigen Anpassungsfähig-keit an die Unebenheit der Unterlage abhängig.

Die filtertechnischen Eigenschaften werden durch die Charakteristische Öffnungsweite (für das Boden-rückhaltevermögen) und die Wasserdurchlässigkeit be-stimmt. Dabei gilt für Geovliesstoffe:

▶ Durch Zusammendrücken und Dehnung wird die Charakteristische Öffnungsweite nur unwesentlich verändert.

▶ Die Verringerung der Wasserdurchlässigkeit durch Auflast und durch Bodeneinlagerung ist bei der fil-tertechnischen Bemessung zu beachten [1].

Dieser Artikel erläutert dem Anwender Einsatz-möglichkeiten von Geovliesstoffen als Trenn-, Filter- und Schutzschicht im Erdbau des Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbaus und gibt Hinweise zu Produktanforderungen und deren Nachweisen.

Geotechnik • Erdbau • Geokunststoffe • Vliesstoffe • Regelwerke • Deutschland

Geovliesstoffe für die Anwendung im Erdbau des Straßen-, Eisenbahn- und WasserbausIndustrieverband Geokunststoffe e. V., Obernburg, Deutschland

Bild 1: Verschiedene GeovliesstoffeQuelle: Bonar&Low

Geokunststoffe (GSY)

Geotextilien (GTX) Geotextilverwandte Produkte GeosynthetischeDichtungsbahnen (GBR)

Produktgruppen ▶ Geovliesstoffe (GTX-NW)

▶ Geogewebe (GTX-W)

▶ Geomaschen- ware (GTX-K)

▶ Geogitter (GGR) ▶ Geonetze (GNT) ▶ Geozellen (GCE) ▶ Geostreifen (GST) ▶ Geomatten (GMA) ▶ Geospacer (GSP)

▶ Kunststoff-dichtungsbahnen (GBR-P)

▶ Tondichtungs-bahnen (GBR-C)

Geoverbundstoffe (GPO)

Einteilungsmerkmal wasserdurchlässig wasserundurchlässig

Tabelle 1: Übersicht Geokunststoffe Quelle: IVG

1 EinleitungEine der Hauptaufgaben des IVG (Industrieverband Geokunststoffe e. V.) ist die Aufklärung über die Ein-satzmöglichkeiten von Geokunststoffen und deren richtige Anwendung. Dieser Artikel behandelt Geo-vliesstoffe für die Anwendung im Erdbau des Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbaus [1 bis 5]. Der Tunnelbau wird nicht behandelt. Eine ausführlichere Anwenderin-formation ist beim IVG erhätlich [6].

2 Was sind Geokunststoffe?Geokunststoffe sind Flächengebilde, die vollständig oder zu wesentlichen Teilen aus polymeren Werkstof-fen (Synthesestoffen) hergestellt werden und in nahezu allen Gebieten der Geotechnik (Erd-, Tief-, Grund-, Deponie- und Wasserbau) Anwendung finden. Tabel-le 1 enthält eine Übersicht.

3 Überlegungen zum Einsatz von Geovliesstoffen

Geovliesstoffe können sich in Abhängigkeit von ihrer Dehnbarkeit einer unebenen Unterlage gut anpassen.

GeotechnIk und ProduktmeldunG 19

IVG: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Geovliesstoffe für die Anwendung im Erdbau des Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbaus www.georesources.net

Bild 4: Anwendungsbeispiel einer TrennschichtQuelle: Naue GmbH & Co. KG

Bild 3: Geokunststoff als Trennschicht zur Verhinderung des Einsinkens des Schotters – links ohne und rechts mit geotextiler TrennschichtQuelle: IVG

Bild 5: Anwendungsbeispiel einer Trenn-schicht im EisenbahnbauQuelle: Naue GmbH & Co. KG

Bild 2: Piktogramm Trennen

Geotextilrobustheitsklasse (GRK)

Stempeldurch-drückkraft

erf. FP, 5%

Masse pro Flächeneinheiterf. mA, 5%

3 ≥ 1,5 kN ≥ 150 g/m²

4 ≥ 2,5 kN ≥ 250 g/m²

5 ≥ 3,5 kN ≥ 300 g/m²

Tabelle 2: Bestimmung der Geotextilrobust heits-klasse von Vliesstoffen [1]

Zum Schutz von Kunststoffdichtungsbahnen gegen mechanische Beanspruchung werden ebenfalls dicke Geovliesstoffe eingesetzt.

4 Geovliesstoffe als TrennschichtFür den Einsatz als Trennschicht (Bilder 2 bis 5) müs-sen Geovliesstoffe insbesondere Anforderungen an fol-gende Eigenschaften und Kennwerte erfüllen:

▶ Mechanische Festigkeit und Dehnfähigkeit ▶ Robustheit (Einbau) ▶ Anwendungsbezogene Öffnungsweite ▶ Alterungsbeständigkeit

Die wesentlichen Produkteigenschaften werden durch Einordnung in Geotextilrobustheitsklassen (GRK) definiert. Die Produkte müssen eine für die jeweilige Anwendung ausreichende Robustheit aufweisen. Als Robustheit wird die Widerstandsfähigkeit gegen die Beanspruchung durch Schüttmaterial, Baubetrieb und den Gebrauch verstanden. Für die Funktionen Tren-nen, Filtern und Schützen wird die Robustheit durch die Geotextilrobustheitsklassen (GRK) charakterisiert. Die Eignung für eine bestimmte Baustelle kann auch durch einen Einbauversuch mit den tatsächlichen Ein-baubedingungen nachgewiesen werden [1]. GRK 1 und GRK 2 sind für den Erdbau des Straßenbaus nicht geeignet.

Der Klassenwert der Geotextilrobustheitsklasse er-gibt sich, wie in Tabelle 2 angegeben, aus dem 5-%-Min-destquantil der Stempeldurchdrückkraft erf. FP, 5 % und dem 5-%-Mindestquantil der Masse pro Flächeneinheit erf. mA, 5 % [1]. Der Umfang der Beanspruchung eines Geotextils auf einer Baustelle wird bestimmt durch:

▶ Die Bodengruppe des Schüttmaterials ▶ Die Untergrundfestigkeit ▶ Den Baubetrieb

Im Merkblatt über die Anwendung von Geokunststof-fen im Erdbau des Straßenbaus (M Geok E) der FGSV, Ausgabe 2016 [1] ist im Kapitel 7.5 „Feststellung der mechanischen Beanspruchung durch Schüttmaterial und Baubetrieb“ eine ausführliche Anleitung zur Fest-stellung der erforderlichen GRK des auf einer Baustelle einzusetzenden Geovliesstoffs enthalten. Die Ermitt-lung erfolgt anhand von Tabellen. Eine Berechnung ist nicht erforderlich.

5 Geovliesstoffe als FilterFür den Einsatz als Filter (Bilder 6 bis 9) müssen Geo-vliesstoffe insbesondere Anforderungen an folgende Eigenschaften und Kennwerte erfüllen:

▶ Hohe Wasserdurchlässigkeit ▶ Mechanische und hydraulische Filterstabilität

sowie Öffnungsweite ▶ Verhinderung der Kolmation (Zusetzen des

Filters) ▶ Mechanische Mindestfestigkeit (für Transport) ▶ Dicke

Beim Einsatz von Geovliesstoffen als Filter sind folgen-de Anforderungen an die Filterwirksamkeit zu berück-sichtigen [1]:

▶ Mechanische Filterwirksamkeit (Bodenrück-haltevermögen): Anforderung an den Mit-telwert der Charakteristischen Öffnungsweite gew. O90 für Trennschichten aus Geovliesstoffen 0,06 mm ≤ gew. O90 ≤ 0,20 mm

▶ Hydraulische Filterwirksamkeit (Wasserdurch-lässigkeit): Der Filter muss im eingebauten Zu-stand mindestens die Wasserdurchlässigkeit des zu entwässernden Bodens kf besitzen, um schädlichen Rückstau zu vermeiden. Diese Bedingung gilt als er-füllt, wenn der Wasserdurchlässigkeitsbeiwert kV, 5 % des neuwertigen Geotextils größer ist als der des zu entwässernden Bodens, also kV, 5 % > kf , und kV, 5 % mindestens 1. 10-4 m/s beträgt [1].

Detaillierte Angaben, insbesondere zu den hydrauli-schen Sicherheitsfällen II und III enthält Kapitel 5.2 des Merkblatts [1].



6 Geovliesstoffe als Schutzschicht für Kunststoffdichtungsbahnen

Für den Einsatz als Schutzschicht für Kunststoffdich-tungsbahnen (Bilder 10 bis 12) müssen Geovliesstoffe insbesondere Anforderungen an folgende Eigenschaf-ten und Kennwerte erfüllen:

▶ Robustheit ▶ Große Dicke / hohe flächenbezogene Masse ▶ Hohe chemische und mikrobiologische Beständigkeit

Je nach Einsatzbereich gelten unterschiedliche Regel-werke:

▶ Für die Anwendung in Abdichtungssystemen im Bereich von Wasserschutzgebieten die „RiStWag 16 – Richtlinien für bautechnische Maßnahmen an Straßen in Wasserschutzgebieten“ [7]

▶ Für den Bau von Wasserrückhaltebecken: ▷ „RAS-EW – Richtlinien für die Anlage von Stra-ßen – Teil: Entwässerung“ [8]

▷ „ZTV Ew-StB 14 – Zusätzliche Technische Ver-tragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Entwässerungseinrichtungen im Straßenbau“ [9]

▶ In Oberflächenabdichtungssystemen (z. B. von De-ponien) Empfehlung „E 3-9 Eignungsprüfungen für Geokunststoffe“ [10]

▶ Für den Einsatz geotextiler Schutzlagen im Tunnelbau: ▷ „Empfehlungen zu Dichtungssystemen im Tun-nelbau – EAG-EDT“ [11]

▷ „ZTV-ING Zusätzliche Technische Vertragsbe-dingungen und Richtlinien für Ingenieurbauwer-ke“ [12]

▷ „Ril 853 „Eisenbahntunnel planen, bauen und instand halten“ [13]

7 Generelle Anforderungen und Hinweise zu Geokunststoffen

7.1 Beständigkeit

7.1.1 Langzeitbeständigkeit [1]Der Hersteller muss mit den im Anhang zur Bestän-digkeit der für die jeweilige Anwendung maßgeben-den harmonisierten Europäischen Normen DIN EN

Bild 6: Piktogramm Filtern

Bild 12: Anwendungsbeispiel eines Geovliesstoffs zum Schutz einer Kunststoffdichtungsbahn in einem KanalbauwerkQuelle: Gepro Dresden

Bild 10: Piktogramm Schützen

Bild 7: Geotextiler Filter zur Verhinderung von Erosion und Gewährleistung der Wasserdurch-lässigkeit – links ohne und rechts mit FilterQuelle: IVG

Bild 8: Anwendungsbeispiel eines geotextilen Filters in einer EntwässerungsanlageQuelle: Naue GmbH & Co. KG

Bild 9: Rohrfilter mit Geotextil in einer Entwässe-rungsanlageQuelle: Fibertex Nonwovens

Bild 11: Beanspruchung einer Kunststoffdichtungsbahn Quelle: IVG

GeotechnIk und ProduktmeldunG 21

IVG: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Geovliesstoffe für die Anwendung im Erdbau des Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbaus www.georesources.net

13249 ff. und DIN EN 13361 ff. vorgegebenen Unter-suchungen und Prozeduren die Dauerhaftigkeit seiner Produkte für 5, 25, 50 oder 100 Jahre nachweisen und die mögliche Nutzungsdauer in der Leistungserklä-rung/DoP angeben. Weitere Hinweise zu den harmo-nisierten Europäischen Normen enthält z. B. [14].

7.1.2 Witterungsbeständigkeit [1]Der Hersteller muss in seiner Leistungserklärung die höchstzulässige Freiliegedauer angeben, also die Zeit nach der sein Produkt nach dem Auslegen spätestens vor der Witterung geschützt werden muss (Tabelle 3).

7.1.3 Beständigkeit gegen mikrobiologische Angriffe [1]

Die Anforderungen im Anhang zur Beständigkeit nach DIN EN 13249 ff. und DIN EN 13361 ff. sind einzuhalten.

7.2 Güteüberwachung

7.2.1 CE-Kennzeichnung nach DIN EN 13249 ff. und DIN EN 13361 ff.

Geokunststoffe nach dem Merkblatt M Geok E müssen eine CE-Kennzeichnung besitzen. Diese Kennzeich-nung erfolgt nach der Bauproduktenverordnung bzw. englisch Construction Products Regulation (CPR) auf Grundlage harmonisierter Normen oder einer europä-ischen technischen Bewertung bzw. englisch European Technical Assessment (ETA).

7.2.2 ProduktkennzeichnungJeder Rolle ist mindestens ein Rollenetikett gemäß DIN EN ISO 10320 [15] beizugeben.

7.2.3 Qualitätssicherung der ProduktionDie Normenreihen DIN EN 13249 ff. und 13361 ff. regeln die Qualitätssicherung beim Hersteller durch die werkseigene Produktionskontrolle (FPC – factory production control) und die Zertifizierung durch eine zugelassene Stelle nach dem Konformitätsverfahren 2+ der Bauproduktenverordnung.

7.3 ivg.Produktzertifikat als zusätzlicher Qualitätsnachweis

Eine über den Nachweis der Güteüberwachung im Sinne des Merkblatts M Geok E hinausgehende freiwillige Gü-teüberwachung kann mit der Produktzertifizierung des IVG Industrieverband Geokunststoffe e. V. erfolgen. Mit diesem Produktzertifikat wird bestätigt, dass die vom Hersteller in der Leistungserklärung angegebenen Werte freiwillig überwacht und bestätigt wurden. Für den An-wender bedeutet dies wesentlich weniger Aufwand für die Baustoffeingangsprüfung und höhere Sicherheit.

7.4 Umweltschonendes Bauen mit Geokunststoffen

In grundlegenden Studien sind die Bauweisen, die die vielfältigen Möglichkeiten von Geokunststoffen nut-

Giff

horn

Des

ign

Ihr IVG, Ihr Partner bei Geokunststoffen,firmenübergreifend.

Geokunststoffe,immer ein guter Grund.

Ihr IVGwww.ivgeokunststoffe.de

IndustrieverbandGeokunststoffe e.V.

Vliesstoffe – Alles zu Anwendungen und Funktionen.

25Jahre

zen, untersucht und mit konventionellen Bauweisen verglichen worden. Die Ergebnisse der Studien lassen folgende Aussagen zu:

▶ Bei der Anwendung von Geokunststoffen in einer Dränschicht für die Deponieoberflächenabdich-tung beträgt die Reduktion der CO2-Emission 65 bis 70 %. Der kumulierte Energieaufwand wird um 50 bis 60 % reduziert.

▶ Bei der Bodenstabilisierung beträgt die Reduktion der CO2-Emission durch Geokunststoffe 10 bis 15 % gegenüber herkömmlichen Konstruktionen mit Tragschichten aus Kies oder Schotter. Im Ver-gleich zur Anwendung von Zement oder Kalkstabi-lisierung beträgt die Reduktion 30 bis 35 %. Die Re-duktion des kumulierten Energieaufwands beträgt bis zu 64 %.

Tabelle 3: Einstufung der Witterungsbeständigkeit und höchstzulässige Freiliegedauer [1]

Anwendung Filter bei Erosionsschutz an Gewässern, Bewehrung, Drän- und Schutzschichten

an Widerlagern

Weitere Anwendungen: Filtern, Trennen, Schützen, Abdichten,

Hilfe zur Begrünung

Restfestigkeit > 80% 60 bis 80 % < 60 % > 60 % 20 bis 60 % < 20 %

Höchstzulässige Freiliegedauer

1 Monat 2 Wochen 1 Tag 1 Monat 2 Wochen 1 Tag

Witterungsbeständigkeit hoch mittel niedrig hoch mittel niedrig



[9] FGSV: ZTV Ew-StB 14 - Zusätzliche Technische Ver-tragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Entwässerungseinrichtungen im Straßenbau. Ausgabe 2014, FGSV-Nr. 598

[10] DGGT: E 3-9 Eignungsprüfungen für Geokunststoffe. Ausgabe 2016, In: Empfehlungen des Arbeitskreises 6.1 „Geotechnik der Deponiebauwerke“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V.. Online: http://www.gdaonline.de/load.php?file=E3-09.pdf

[11] Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e. V. (Hrsg.): Empfehlungen zu Dichtungssystemen im Tunnelbau – EAG-EDT. 2. Auflage, Verlag Ernst & Sohn, 2018

[12] BASt (2017): Zusätzliche Technische Vertragsbedin-gungen und Richtlinien für Ingenieurbauten ZTV-ING, Teil 5 Tunnelbau, Abschnitt 5 Abdichtung von Straßen-tunneln mit Kunststoffdichtungsbahnen und zugehöri-ge TL/TP KDB und TL/TP SD. Online: www.bast.de

[13] DB Netz AG: Module 853.4101 „Abdichtung und Ent-wässerung“ und 853.4202 „Tunnel in offener Bauweise – Rechteckrahmen“ der Ril 853. Ausgabe 2018

[14] IVG (2018): Geänderte Anwendungsnormen für Geo-textilien und verwandte Produkte verbindlich. GeoRe-sources Zeitschrift (2-2018), S. 20-21. Online: https://www.georesources.net/download/GeoResources-Zeit-schrift-2-2018.pdf

[15] DIN EN ISO 10320: Geotextilien und geotextilver-wandte Produkte – Identifikation auf der Baustelle

▶ Die Reduktion der CO2-Emission bei der Anwen-dung einer mit Geokunststoff bewehrten Stützkon-struktion im Vergleich zu einer Betonkonstruktion beträgt 80 bis 85 %. Der Energieverbrauch wird um 70 bis 75 % reduziert.

▶ Wird ein mineralischer Kiesfilter im Straßenbau durch eine Filterschicht aus Geokunststoff ersetzt, beträgt die Reduktion der CO2-Emission 80 bis 90 %. Der kumulierte Energieaufwand wird in der-selben Größenordnung reduziert.

Schlussbemerkungen

Dieser Artikel basiert insbesondere auf dem „Merk-blatt über die Anwendung von Geokunststoffen im Erdbau des Straßenbaus (M Geok E)“ [1] und gibt ei-nen Einblick in die Anwendungsmöglichkeiten von Geovliesstoffen im Erdbau des Straßen-, Eisenbahn- und Wasserbaus und Hinweise zu Produktauswahl und Qualitätsmerkmalen.

Quellen[1] FGSV: Merkblatt über die Anwendung von Geokunst-

stoffen im Erdbau des Straßenbaus, M Geok E. Ausgabe 2016, FGSV-Nr. 535

[2] FGSV: Technische Lieferbedingungen für Geokunst-stoffe im Erdbau des Straßenbaus TL Geok E-StB, Ausgabe 2017, FGSV 459

[3] DWA: Anwendung von Geotextilien im Wasserbau. DWA-M 511

[4] FGSV: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau, ZTV E-StB 17, FGSV 599

[5] TM 207-058a I.NVT(K) – Umsetzung der Prüfungsbe-dingungen für Geokunststoffe des Eisenbahnbundesamtes

[6] IVG: Vliesstoffe - Alles zu Anwendungen und Funkti-onen. ivg.-Fachinformationen. Online: http://ivgeo-kunststoffe.com/images/fachinformationen/ivg.Down-loads/18_09/ivg-vliesstoffe-221018.pdf

[7] FGSV: RiStWag 2016 – Richtlinien für bautechnische Maßnahmen an Straßen in Wasserschutzgebieten. Aus-gabe 2016, FGSV-Nr. 514

[8] FGSV: RAS-Ew – Richtlinien für die Anlage von Stra-ßen - Teil: Entwässerung mit RAS-Ew-Bemessungshil-fen auf CD-ROM. Ausgabe 2005, FGSV-Nr. 539

Industrieverband Geokunststoffe e. V.Im Industrieverband Geokunststoffe e. V. (IVG) haben sich aktuell zehn Unternehmen zusammengeschlossen, die Geokunststoffe für den Baubereich entwickeln, herstellen und vertreiben. Geokunststoffe trennen, filtern, dränen, schützen, bewehren, dichten, verpacken und schützen vor Erosion.


GeotechnIk und VeranstaltunG 23

Messe Offenburg: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Fachmesse Geotherm vereint Geothermiebranche www.georesources.net

Am 14. + 15. Februar 2019 öffnet die Geotherm zum dreizehnten Mal ihre Tore bei der Messe Offen-burg. Dann trifft sich die geballte Fachkompetenz der oberflächennahen und tiefen Geothermie auf Europas größter Geothermiefachmesse mit Kongress am Mes-sestandort Offenburg. „Mit rund 200 Ausstellern und über 3.600 Besuchern aus 48 Nationen zeigte die ver-gangene Geotherm bereits einen hohen Internationa-lisierungsgrad auf, den wir für die nächste Auflage mit der Gastregion Baltic Sea erweitern werden“, erläutert Projektleiterin Anja Kurz.

Neben Europas größter Fachmesse bieten zwei pa-rallel laufende Kongresse zur Oberflächennahen und Tiefen Geothermie geballtes Expertenwissen mit Pra-xisbezügen. Aufgrund der hohen Internationalität der Veranstaltung werden alle Vorträge der beiden Haupt-kongresse simultan übersetzt (deutsch, englisch und französisch).

Zum dritten Mal in Folge findet am Vortag der Geotherm, am 13. Februar 2019, ein internationales Symposium in der Oberrheinhalle auf dem Offenbur-ger Messegelände statt. Nach Lateinamerika und Asien stehen die Anrainerstaaten der Ostsee im Fokus der englischsprachigen Veranstaltung „Baltic Sea Sympo-sium“. Die Veranstaltung wird von der Internationalen Energie Agentur (IEA Geothermal TCP) initiiert und in Kooperation mit der Internationalen Geothermi-schen Vereinigung (IGA) durchgeführt. Internationale

Im Februar 2019 findet in Offenburg wieder Euro-pas größte Geothermiefachmesse mit Kongress statt. Das internationale Symposium der IEA und der IGA am Vortag der Messe befasst sich beson-ders mit den Anrainerstaaten der Ostsee.

Geotechnik • Geothermie • Energiewende • Veranstaltung • Wissenstransfer • Ostsee

Fachmesse Geotherm vereint GeothermiebrancheMesse Offenburg, Offenburg, Deutschland

Bild 1: Impression von der FachausstellungQuelle der Bilder: Messe Offenburg

Bild 2: Internationaler Kongress in drei Sprachen

Über die GeoTHERMInformationen über die 13. Fachmesse und Aus-stellung GeoTHERM am 14. und 15. Februar 2019 sowie die begleitenden Veranstaltungen “Baltic Sea Symposium“ und „Fachgespräch Durchläs-sigkeitsveränderungen durch Erdwärmesonden – Auswirkungen auf die Genehmigungssituation“ erhalten Sie von der Messe Offenburg.Kontakt: [email protected]

und nationale Vertreter nutzen die Möglichkeit, sich intensiv über aktuelle Aktivitäten, Erkenntnisse und Projekte der Geothermiebranche in den Ostseestaaten auszutauschen. „Gerade diese Länder mit kalten Win-tern dürften ein hohes Interesse und einen enormen Be-darf an geothermischen Konzepten und Technologien haben, um den Ausstieg aus der konventionellen Wär-meerzeugung mittels fossiler Brennstoffe zu vollziehen. Dieses Symposium bietet mit der Kombination aus Länder-, Markt- und Technikinformation die optimale Voraussetzung für das Netzwerken internationaler und nationaler Teilnehmer beim größten Branchenevent. Die Erfolge der beiden letzten Jahre stimmen mich auch für das „Baltic Sea Symposium“ optimistisch.“, ist Dr. Lothar Wissing vom Projektträger Jülich und Chair-man des IEA Geothermal TCP überzeugt.

24 tunnelbau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Lassnig:www.georesources.net Hinterlaufsicheres Abdichtungssystem für Tunneleinhausung der A 10 bei Zederhaus in Österreich

Motivation für die innovative EntwicklungIm Rahmen der Ausschreibung für die Tunnelabdich-tung entwickelte die Huesker Synthetic GmbH ein nicht hinterläufiges, doppellagiges Dichtungssystem und ersetzte damit das ausgeschriebene System, das den großen Nachteil der Hinterläufigkeit aufwies. Im Falle eines Lecks hätte sich damit Wasser unkontrolliert im

An der Autobahn A 10 in Österreich investierte die Asfinag bei Zederhaus in eine aufwendige Lärm-schutzmaßnahme. Die Huesker Synthetic GmbH entwickelte für die in offener Bauweise erstellte Einhausung ein innovatives, hinterlaufsicheres Dichtungssystem aus Geokunststoffen.

Tunnelbau • Einhausung • Abdichtung • Geokunststoffe • Lärmschutz • Österreich

Hinterlaufsicheres Dichtungssystem für Tunneleinhausung der A 10 bei Zederhaus in ÖsterreichHerbert Lassnig, Vertriebsbüro Österreich, Huesker Synthetic GmbH, Weitensfeld, Österreich

Bild 1: Abdichtungsarbeiten beim Bau der Einhausung der Autobahn A 10 in Österreich im Bereich von ZederhausQuelle: Huesker

Zur BaumaßnahmeDie Tauernautobahn A 10 in Österreich zählt zu den wichtigsten Nord-Süd-Verbindungen über die Alpen. Im Zuge zahlreicher Umweltentlastungsmaßnahmen investierte der österreichische Autobahnbetreiber Asfi-nag entlang der Naturparkgemeinde Zederhaus im Sü-den des Salzburges Landes in eine anspruchsvolle Lärm-schutzmaßnahme. Zur Verringerung der Lärmemission – verursacht durch das ständig steigende Verkehrsauf-kommen – wurde ein 1.545 m langes Tunnelbauwerk in offener Bauweise errichtet (Bild 1). Die Planung er-folgte durch die Geoconsult ZT GmbH, Salzburg, Ös-terreich, die Bauausführung durch den Generalunter-nehmer Felbermayr Bau GmbH & Co. KG, Salzburg, Österreich, sowie die Abdichtungsarbeiten durch die ISO-M Isoliertechnik GmbH, St. Peter ob Judenburg, Österreich. Gebaut wurde die Einhausung von August 2013 bis Juli 2017.

tunnelbau 25

Lassnig: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Hinterlaufsicheres Abdichtungssystem für Tunneleinhausung der A 10 bei Zederhaus in Österreich www.georesources.net

Bereich zwischen Abdichtung, Beton und Abschot-tungsfugenbändern ausbreiten und so das Bauwerk großflächig schädigen können. Dieses Problem wird mit der nicht hinterläufigen Doppelabdichtung mit folgendem generellen Aufbau über der Betonkonstruk-tion (Bild 2) nachhaltig verhindert:

▶ Geosynthetische Tondichtungsbahn (GBR-C gemäß DIN EN ISO 10318-1 [1]) [2]

▶ PEHD-Kunststoffdichtungsbahn (GBR-P gemäß DIN EN ISO 10318-1) [3]

▶ Kombinierte Schutz- und Dränschicht aus Geokunst-stoffen (GSP gemäß DIN EN ISO 10318-1) [4]

BauausführungBei dieser Bauweise wird der trapezförmige Spalt zwi-schen den Tunnelröhren vor Beginn der Abdichtungs-arbeiten mit Schüttmaterial aufgefüllt, wodurch ein ganzheitliches radiales Gesamtprofil entsteht. Das Was-ser kann so über die Querprofilneigung abgeführt wer-den. Durch Verzicht auf die Abschottungsfugenbänder wird eine deutlich bessere Betonqualität erreicht.

Als erste Komponente der Doppellabdichtung wurde eine geosynthetische Tondichtungsbahn [2] di-rekt auf der Betonfläche installiert. Hierbei handelte es sich um ein hochentwickeltes Geokomposit aus extrem widerstandsfähigen Geokunststoffen und Natrium-bentonitgranulat. Die 34,5 m langen Bahnen wurden in einem Stück im rechten Winkel zur Tunnelachse über das gesamte Bauwerk verlegt, und die angrenzen-den Bahnen in Richtung der Tunnelachse ausreichend überlappt. Durch die werksseitig vorgefertigte Kanten-einstreuung mit Bentonit dichten auch Überlappun-gen in steilen Bereichen sicher ab. Die geosynthetische Tondichtungsbahn bildet eine vollflächige, homogene und quellfähige Dichtungsfläche mit Selbstheilungsef-fekt. Diese Eigenschaften verhindern im direkten Press-verbund mit dem Beton das unkontrollierte Ausbreiten von Wasser auf der Betonfläche.

Als zweite Systemkomponente wurde eine 2 mm dicke GBR-P [3] – ebenfalls in 34,5 m langen Bahnen – direkt auf der geosynthetischen Tondichtungsbahn eingebaut (Bild 3). Die ebenfalls vorkonfektionier-te Rollenware gewährleistet eine schnelle und leichte Installation. Durch entsprechende Überlappungen wurden die einzelnen Kunststoffdichtungsbahnen problemlos maschinell mit Überlappnähten mit Prüf-kanal durch Heizkeilschweißung (HH) entsprechend ÖNORM S 2076-1 gefügt [5]. Die ausschließlich über das komplette Profil durchgehend ausgeführten Füge-nähte sind mittels Druckluft prüfbar. Im Fall einer Le-ckage der Kunststoffdichtungsbahn wirkt die darunter liegende geosynthetische Tondichtungsbahn als zuver-lässige zweite Dichtebene und bietet damit doppelte Sicherheit.

Zum Schutz des Dichtungssystems und zur druck-freien Ableitung von Niederschlagswasser wurde zusätzlich ein dreischichtiges Geokomposit [4] – be-stehend aus zwei außenliegenden Vliesstoffen mit je 200 g/m2 und einem innenliegenden druckstabilen

Bild 2: Querschnitt der Einhausung mit hinterlaufsicherer doppellagiger AbdichtungQuelle: Felbermayr Bau GmbH & Co. KG

Bild 3: Einbau der PEHD-Dichtungsbahnen über der geosynthetischen Tondichtungsbahn mit Überlappnähten mit PrüfkanalQuelle: Huesker

Bild 4: Einbau der kombinierten Schutz- und Drän schicht aus GeokunststoffenQuelle: Huesker

26 tunnelbau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Lassnig:www.georesources.net Hinterlaufsicheres Abdichtungssystem für Tunneleinhausung der A 10 bei Zederhaus in Österreich

[5] ÖNORM S 2076-1: 2009 05 01: Deponien - Dich-tungssysteme mit Abdichtungsbahnen aus Kunststoff - Teil 1: Verlegung

Bild 5: Einhausung nach Fertigstellung der Baumaßnahme im Sommer 2018Quelle: Huesker

PEHD-Dränageelement – direkt auf der Doppelab-dichtung installiert (Bild 4). Nach den Abdichtungsar-beiten wurde der gesamte in offener Bauweise errichtete Tunnel mit rund 260.000 m³ Erde überschüttet und begrünt (Bild 5).

FazitFür die Einwohner der Gemeinde Zederhaus bedeutet die Realisierung der Einhausung mit der einhergehen-den Verringerung der Lärmemissionen einen deutlichen Gewinn an Lebensqualität.

Quellen[1] DIN EN ISO 10318-1: 2018-10: Geokunststoffe -

Teil 1: Begriffe [2] HUESKER Synthetic GmbH: Tektoseal® Clay NA

5000+. Produktdatenblatt[3] GSE Environmental: GSE HD Glatt Kunststoffdich-

tungsbahn. Produktdatenblatt[4] GSE Environmental: FabriNet HF-E B200. Produktda-

tenblatt

Herbert Lassnigleitet das Vertriebs-büro Österreich der HUESKER Synthetic GmbH.


Tunnelbau, bergbau und ProdukTmeldung 27

Thomeczek: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018CFT GmbH Compact Filter Technic realisiert erfolgreich Kühlprojekte www.georesources.net

Im Rahmen immer komplexer werdender Berg- und Tunnelbauprojekte stellt das Thema Klimatisierung eine zunehmend größer werdende Herausforderung dar. Auch in diesem Bereich hat sich die im nordrhein-westfälischen Gladbeck ansässige CFT GmbH Com-pact Filter Technic als innovativer Anbieter für System-lösungen etabliert. Die Expertin für Entstaubung und Belüftung im Berg- und Tunnelbau steht ihren Kunden bereits seit einiger Zeit auch in Fragen der Wetterküh-lung zur Seite. Die Basis dafür bildet die enge Zusam-menarbeit mit dem Traditionsunternehmen WAT Wärme-Austausch-Technik GmbH. Wie die CFT ge-hört WAT zur CFH Gruppe und verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Klimatisierung von Tunneln, Steinkohlen-, Erz- und Kalibergwerken. Gemeinsame Kühlprojekte in den Bereichen Luft- und Maschinen-kühlung von TBM-Vortrieben sowie bei der Klimatisie-rung von Bergwerken und beim Schachtteufen sind be-reits erfolgreich realisiert worden (Bilder 1 und 2). Die CFH Gruppe bündelt unter ihrem Dach Tochter- und Beteiligungsunternehmen, die mit ihren Ingenieurleis-tungen innovative Lösungen rund um das Thema Luft am Arbeitsplatz ermöglichen.

Das Leistungsspektrum der CFT reicht von der unter- und übertägigen Entstaubung über die Venti-lation bis hin zur Wetterheizung und Wetterkühlung. Die internationalen Kühlprojekte, die die CFT in der jüngsten Vergangenheit mit der WAT aus Hammin-

keln realisiert hat, umfassen sowohl Einzelanlagen mit Kälteleistungen bis zu 3 MW als auch Gesamtinstalla-tionen von über 30 MW je Projekt. WAT verfügt über eine hohe Expertise und jahrzehntelanges Know-how im Bereich Wetterkühlung. Der Einsatz der Produkte ist zuverlässig und langjährig erprobt.

Gemeinsam mit der Famous Holding ist die CFH Gruppe Mehrheitsgesellschafter der WAT Wärme-Aus-tausch-Technik GmbH. Während die Firma Famous den exklusiven Vertrieb im chinesischen Markt verant-wortet, vertreibt das CFH Tochterunternehmen CFT das WAT-Produktportfolio exklusiv in Deutschland und weltweit – ausgenommen China.

Die CFT GmbH Compact Filter Technic hat ge-meinsam mit der WAT Wärme-Austausch-Technik GmbH in jüngster Vergangenheit internationale Kühlprojekte mit innovativen Lösungen zur Wet-terkühlung von Tunnelvortrieben und Bergwer-ken sowie beim Schachtteufen realisiert.

Bergbau • Tunnelbau • Bewetterung • bauma • Entstaubung • Ventilation • Kühlung

CFT GmbH Compact Filter Technic realisiert erfolgreich KühlprojekteMarkus Thomeczek, CFT GmbH Compact Filter Technic, Gladbeck, Deutschland

Bild 1: Schachtbewetterungsanlage „Slavkali“ in Weißrussland

Bild 2: Projekt „Gotthard-Basistunnel“, Schweiz

CFT GmbH Compact Filter TechnicFür Fragen zum Thema Wetterkühlung steht das Team unter Leitung von Markus Thomeczek zur Verfügung. Persönliche Kontakte sind vom 8. bis zum 14. April 2019 auf der bauma in München möglich. Sie finden den Gemeinschaftsstand der Hauptaussteller CFT und Korfmann sowie der Unteraussteller DFT und WAT in Halle C3, Stand Nr. 235/336 und Expona-te auf der Hoffläche 23C.14 zwischen den Hallen C2 und C3.Kontakt: [email protected] www.cft-gmbh.de

28 tunnelbau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Böttcher und Strobel:www.georesources.net Vereisungsarbeiten für Querschläge im Tunnel unter dem Suezkanal in Ägypten

ring Authority for Armed Forces – Military Engineers Administration). Der Tunnelbau selbst wird durch ein Joint Venture aus den ägyptischen Firmen Petrojet und Concord EC durchgeführt. Petrojet und Concord sind jeweils für eine der Tunnelröhren zuständig. Die Bau-überwachung für das gesamte Bauprojekt erfolgt durch CDM Smith Consult GmbH, Bochum, Deutschland. Mit den Bohr- und Vereisungsarbeiten zum Herstellen der Rettungsquerschläge wurde die Bauer Egypt S.A.E., Kairo, die ägyptische Tochter der Bauer Spezialtiefbau GmbH mit Sitz in Schrobenhausen, beauftragt. Sie bau-te auch die Start- und Zielschächte der Tunnelbohrma-schinen, die Belüftungsschächte und rund 110.000 m² Schlitzwände bis in 50 m Tiefe.

Vereisung für den Bau der QuerschlägeBereits im März 2017 erhielt die Deilmann-Haniel GmbH, Dortmund, Deutschland, von Bauer Egypt S.A.E. einen Vereisungsauftrag für zehn Querschläge zwischen den Tunnelröhren. Querschläge werden in Tunnelbauten sowohl als Verbindung der zwei Tun-nelröhren im Notfall als auch für Wartungs- und In-standhaltungsarbeiten genutzt. Land und Auftraggeber waren für die Deilmann-Haniel GmbH keine Unbe-kannten: Bereits in den Jahren 2010/2011 arbeiteten Bauer Egypt S.A.E. und die Deilmann-Haniel GmbH erfolgreich zusammen. Damals musste eine havarierte Tunnelvortriebsmaschine beim Bau der Metro Linie 3 in Kairo, Ägypten, mittels Vereisungsmaßnahmen für die Bergung gesichert werden.

Änderungen des Fluchtweg- und SicherheitskonzeptsNach der Beauftragung durch Bauer Egypt S.A.E. wur-de das Fluchtweg- und Sicherheitskonzept geändert. Die Umplanung hatte große Auswirkungen auf die Querschläge. Ursprünglich waren zehn Querschläge als Rettungswege von einer Tunnelröhre zur anderen vor-gesehen. Die Fahrbahn liegt jedoch auf Betonfertigtei-len, die mittig einen kleinen Zugangsbereich zu den Ka-

Für den Bau der Querschläge im Straßentunnel unter dem Suezkanal in Ägypten führt die Deil-mann-Haniel GmbH Vereisungsarbeiten aus. Die-ser Artikel geht insbesondere auf die technischen und baubetrieblichen Herausfordrungen ein.

Tunnelbau • Vereisung • Querschlag • Baubetrieb • Ägypten

Vereisungsarbeiten für Querschläge im Tunnel unter dem Suezkanal in ÄgyptenGeprüfter Technischer Betriebswirt IHK Ralf Böttcher und M.Sc. Rohstoffingenieur Benedikt Strobel, beide Deilmann-Haniel GmbH, Dortmund, Deutschland

Bild 1: Südliche Röhre der SuezkanalunterquerungQuelle der Fotos: Ralf Böttcher

Zweck des Tunnels unter dem SuezkanalDer Suezkanal in Ägypten wurde in den letzten Jahren massiv ausgebaut, um dem immer größer werdenden Schiffsverkehr und immer größeren Schiffen entgegen-zukommen. Durch die Vergrößerung muss ebenfalls der Straßenverkehr entlang und unter dem Kanal den neuen Platzverhältnissen angepasst werden. Um eine schnelle Verbindung in Ost-West-Richtung zwischen Sinaihalb-insel und dem ägyptischen Kernland zu schaffen, wurde der neue 37 km lange Kanalabschnitt bei Ismāilia un-tertunnelt. Ismāilia liegt zwischen Port Said im Norden und Sues im Süden, etwa 120 km von Kairo entfernt. Im Großraum Ismāilia leben etwa 750.000 Einwohner.

Zum Bau des Tunnels allgemeinDie beiden Tunnelröhren haben eine Länge von 4.830 m und einen inneren Durchmesser von 11,3 m. Die Auffahrung beider Tunnel erfolgte mit Mixschild Tunnelbohrmaschinen (S-960 und S-961) der Herren-knecht AG mit einem Durchmesser von 13.020 mm und einer Antriebsleistung von 3.500 kW. Beide Tun-nel waren zum Jahreswechsel 2017/2018 durchschlägig (Bild 1).

Hauptauftraggeber für das Tunnelbauprojekt ist die Ingenieurabteilung des ägyptischen Militärs (Enginee-

tunnelbau 29

Böttcher und Strobel: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Vereisungsarbeiten für Querschläge im Tunnel unter dem Suezkanal in Ägypten www.georesources.net

bel- und Rohrleitungen besitzen. Dieser Zugang soll im Notfall nun als zusätzlicher Fluchtweg genutzt werden, wodurch sich die Anzahl der benötigten Querschläge auf nur noch vier Stück im Abstand von jeweils 500 m reduzierte und damit leider auch der Auftrag für Ver-eisungsarbeiten durch die Deilmann-Haniel GmbH. Zusätzlich verzögerte sich der Projektstart durch die notwendige Umplanung um ein Jahr.

Ausführung der VereisungFür die Gefriermaßnahme wurden Kernbohrungen durch die 60 cm starken Tübbingsegmente durchge-führt und dann mittels Spezialbohrgerät in den Zwi-schenraum zwischen den beiden Tunnelröhren ge-bohrt. Die Bohrungen waren teilweise leicht geneigt und reichten bis kurz vor den Ausbau der anderen Tun-nelröhre. Bohrlochverschlüsse sicherten die Bohrarbeit gegen den hohen Wasserdruck von 6 bar in bis zu 70 m Teufe unterhalb des Suezkanals ab. Die Vereisung ist notwendig, um die wasserführende Geologie (Sande, Ton, Sandstein) gefahrlos durchörtern zu können.

Entgegen der gängigen Praxis, die Fahrbahnseg-mente direkt hinter der Tunnelbohrmaschine einzu-bauen und an den Querschlägen auszulassen, wurden diese einige Zeit später mit einer Spezialmaschine kom-plett durchgehend vom Anfang bis zum Ende des Tun-nels eingesetzt. Dadurch wurden die Vorbereitungen und die Durchführung der Vereisungsarbeiten immer wieder behindert und mussten teilweise unterbrochen werden. Auch die Standorte der Gefrieranlagen muss-ten von extra angefertigten Containerpodesten auf die Betonelemente umgesetzt werden.

Für die eigentliche Gefrierarbeit werden Maschi-nen vom Typ TTK-S-BS-100-35-L-2-15/24-P-C der Firma L&R Kältetechnik GmbH & Co. KG aus dem sauerländischen Sundern, Deutschland, mit 100 kW

Kälteleistung in 20-Fuß-Containern verwendet. Zu-sätzlich stehen zwei 94-kW-Maschinen vom Typ R717 der Firma York Industriekälte GmbH, Flensburg, Deutschland, als „kalte Reserve“ zur Verfügung. Als Kältemittel kommt R507A, ein Gemisch von Kohlen-wasserstoffen mit niedrigem Treibhauspotenzial, in den Maschinen der L&R Kältetechnik GmbH & Co. KG zum Einsatz. Die älteren York Maschinen werden noch mit Ammoniak betrieben. Die Maschinen werden hauptsächlich luftgekühlt, können jedoch auch mit ei-nem Kaltwassersatz gekoppelt werden, um bei höheren Außentemperaturen zu arbeiten.

Die Maschinen funktionieren über drei Wärme-kreisläufe, den Kühlkreislauf, den Kühlmittelkreislauf und den eigentlichen Solekreislauf (Bild 2). Im Kühl-kreislauf entzieht Wasser über Wärmetauscher (Sys-tem aus Verdampfer, Verdichter und Verflüssiger) dem Kühlmittel im Gegenstromprinzip Wärme und senkt die Temperatur des Kühlmittels. Das Kühlmittel wie-derum entzieht im gleichen Prinzip innerhalb eines ge-schlossenen Kreislaufs der Sole Wärme und kühlt diese auf bis zu –35 °C herunter.

Als Sole wird eine 30-prozentige Calziumchloridlö-sung verwendet. Diese hat einen Gefrierpunkt von ca. –35°C und ist – im Gegensatz zu Stickstoff – einfach in Transport und Handhabung. Auch sind die Auswir-kungen auf Mensch und Umgebung bei Unfällen oder Störungen wesentlich geringer. Für die Herstellung ei-nes Querschlags werden schätzungsweise 3,5 m³ Sole benötigt. Wenn durch äußere mechanische Einwirkun-gen Leckagen auftreten, bemerkt die Gefrieranlage über ihre Sicherheitssysteme (Druck-, Durchflussmessun-gen) den Verlust und gibt akustische und/oder optische Signale von sich.

Bedingt durch die in Ägypten sehr heißen Tempe-raturen und die im Tunnel vorhandenen Wärmequellen

Bild 2: Vereinfachte schematische Darstellung des Gefrierkreislaufs

30 tunnelbau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Böttcher und Strobel:www.georesources.net Vereisungsarbeiten für Querschläge im Tunnel unter dem Suezkanal in Ägypten

Die Querschläge (geplantes fertiges Innenmaß 3,51 m) sind mit mindestens 40 Gefrierrohren, fünf Temperaturmessrohren und einem Entlastungs-rohr versehen. Die Bohrlochlängen variieren zwischen 12,6 und 18 m (unterstes Rohr), Bohrlochabstand ist ca. 0,5 m. Der Durchmesser der Gefrierlöcher beträgt ca. 100 mm (DN 100). Die Rohre wurden in die Lö-cher eingebaut, mit Zementsuspension außen abge-dichtet und mit 20 bar Wasserdruck als Dichtigkeits-prüfung beaufschlagt.

Jedes Gefrierrohr wurde mit einem HDPE DN 40 Inlinerrohr und einem DN-100-Gefrierkopf versehen (Bild 3). Dieser trennt den Solevorlauf durch den In-liner und den Rücklauf durch das Stahlrohr zurück zur Gefriermaschine. Die Gefrierköpfe bzw. -rohre sind dabei mittels isolierter DN-50-Leitungen und Vertei-lerstationen mit der Gefrieranlage verbunden. Jeder Querschlag ist in mehrere Gefrierkreise unterteilt. Die-se wiederum bestehen aus mehreren Gefrierrohren. Die Gefrierkreise und jedes einzelne Gefrierrohr können über Verteiler bzw. Absperrhähne genau gesteuert wer-den.

Vor Inbetriebnahme des Solekreislaufs wurden die Leitungen und Gefrierrohre auf Dichtigkeit geprüft. Im Gegensatz zur Prüfung der Gefrierohre nach ihrem Einbau wird hier Sole anstatt Wasser genutzt. Im Kreis-lauf verbliebenes Wasser könnte später z. B. am Ende des Gefrierrohrs gefrieren und das System würde durch Eisverschluss nicht mehr einwandfrei funktionieren. Es war daher besonders wichtig, dass alle Gefrierrohre vor dem Einsetzen der PE-Inliner mit Druckluft sauber ausgeblasen wurden. Der Drucktest wird über 30 Mi-nuten bei 5 bar durchgeführt.

Für die Überwachung des Gefrierkörpers in der Aufgefrier- und Frosterhaltungsphase sind in den Temperaturmessrohren unterschiedlich lange Tem-peraturmessfühler vom Typ PT 100 eingebaut. Diese kontrollieren die Temperatur des Gefrierkörpers bzw. des umgebenden Gebirges. Die Daten werden von Ahlborn-Messanlagen des Typs Almemo 5690-2CPU gesammelt und verarbeitet. Über ein Tunneldatennetz-werk (UMTS-, Wifi- oder Ethernetanschluss) können die Anlagen per Remote-Zugriff weltweit kontrolliert und gesteuert werden. Dies erleichtert die Arbeit in der Aufgefrier- und Frosterhaltungsphase erheblich. Auch die Werte der Druck- und Durchflussmessanlagen wer-den hiermit erfasst.

Um einen dichten und an die Tunnelwand vollstän-dig angeschlossenen Frostkörper zu bilden, werden die Querschläge auf beiden Tunnelseiten mit einer mehrla-gigen Schicht (mindestens 10 cm) aus z. B. „Armaflex“ Isolierplatten zusätzlich gegen die hohen Tempera-turen in den Tunneln geschützt (Bild 4). Die Platten werden mit Spezialkleber auf die Tübbingelemente mehrlagig aufgeklebt. Die Isolierung wird vollflächig mit 1 m Überstand über der gedachten theoretischen Kontaktfläche des Frostkörpers an den Tunnelwänden installiert. Ähnliches Material isoliert ebenfalls die Lei-tungen der Gefrierkreisläufe.

Bild 4: Verschlauchter Querschlag Nr. 3

Bild 3: Gefrierköpfe im Bereich der Vereisung eines Querschlags

(Maschinen, Leitungen etc.) laufen die Kältemaschinen trotz zusätzlicher Kühlelemente an ihren Kapazitäts-grenzen, was sich auf die Ausbildung des Gefrierkörpers zeitlich negativ auswirkte.

tunnelbau 31

Böttcher und Strobel: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Vereisungsarbeiten für Querschläge im Tunnel unter dem Suezkanal in Ägypten www.georesources.net

Während der Aufgefrierphase müssen die Gefrier-maschinen im 24-Stunden-Betrieb durchgehend meh-rere Wochen auf Volllast laufen, um das Gebirge ausrei-chend mit –35 °C abzukühlen und den Frostkörper zu bilden. Sobald die erforderliche Dimension des Frost-körpers erreicht ist, kann man mit den Ausbrucharbei-ten beginnen. Dafür geht die Vereisung in die Phase der Aufrechterhaltung über. Hierzu muss normalerweise nur eine geringere Kälteleistung erzeugt werden. Um eine Überdimensionierung zu verhindern, kann man folgende Maßnahmen durchführen:

▶ Intermittierender Betrieb der Gefrieraggregate Die Gefrieraggregate werden, z. B. 12 Stunden, bei –35°C Vorlauftemperatur betrieben und dann 12 Stunden ausgeschaltet.

▶ Intermittierender Betrieb der GefriergruppenDie Gefrieraggregate laufen durch, nur einzelne Rohre werden an- und abgeschaltet.

▶ Betrieb mit wärmerer Sole-VorlauftemperaturDie Gefrieraggregate laufen durch, jedoch mit ge-ringerer Leistung und einer höheren Vorlauftem-peratur (z. B. –25 °C), oder mit einer geringeren Durchflussmenge.

Die Gefrierarbeiten am ersten Querschlag Nr. 4 im Concord Tunnel konnten Ende Mai 2018 starten. Der zweite Querschlag Nr. 3 ging Anfang Juli in Betrieb. Die Vereisung des Querschlags Nr. 2 wurde vom Pet-rojet Tunnel aus Ende Juli gestartet. Der letzte Quer-schlag Nr. 1 im Petrojet Tunnel nahm Ende August seine Arbeit auf. Anfang August war der Frostkörper bei Querschlag Nr. 4 ausreichend ausgebildet und man konnte in die Frosterhaltungsphase wechseln.

Die Auffahrung des Querschlags erfolgt konven-tionell mit einem kleinen Tunnelbaubagger mit Fels-hammer. Der gefrorene Bereich erwies sich dabei als härteres Gebirge als angenommen (Bild 5). Die Ge-frierköpfe und die Gefriermaschine werden nach Fer-tigstellung des Querschlags abgebaut und die Gefrier-rohre mit Beton verpresst.

Personell war die Baustelle im Zeitraum von Ap-ril bis September 2018 durchgehend mit mindestens

drei Mitarbeitern im 2-Schicht-Betrieb besetzt. In Auf-bau- und Umsetzphasen waren bis zu 8 Mitarbeiter der Deilmann-Haniel GmbH vor Ort. Die Vorbereitungen mit Stahlbau, Leitungsbau, Isolier- und Anschlussarbei-ten liefen bedingt durch hohe Betriebsamkeit im Tun-nel, den schleppenden Einbau der Fahrbahnelemente, schlechte Bewetterung (bergmännisch für Belüftung) und teils schwierigen Abstimmungen der Bauabläufe nicht immer nach Plan.

FazitInsgesamt jedoch kann die Zusammenarbeit vor Ort als erfolgreich angesehen werden, und die Vereisungs-arbeit läuft wie vereinbart. Aktuell wird jedoch davon ausgegangen, dass die Arbeiten der Deilmann-Haniel GmbH mindestens noch bis Anfang 2019 andauern werden.

Bild 5: Konventionelle Auffahrung des Querschlags Nr. 2 im Schutze der Vereisung

Ralf BöttcherDer staatlich geprüfte Technische Betriebswirt IHK ist Abteilungsleiter im operativen Bereich der Deilmann-Haniel GmbH mit Sitz in Dortmund, Deutschland.


Benedikt StrobelDer M.Sc. Rohstoff-ingenieur ist Projektingenieur im operativen Bereich der Deilmann-Haniel GmbH mit Sitz in Dortmund, Deutschland.


32 tunnelbau und GeotechnIk

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Simon, Huber und Schmitt:www.georesources.net Prognose der Setzungen durch maschinellen Vortrieb für GFA-Tunnel auf Flughafen Frankfurt am Main

versorgung der Hydrantenbetriebsgesellschaft (HBG) unterqueren, wodurch sich hohe Anforderungen an die zulässigen Maximalsetzungen infolge des Tunnel-baus ergeben (Bild 1). Konkret bedeutet dies, dass im Bereich der Geländeoberkante lediglich Setzungen in Höhe von ≤ 10 mm zulässig sind. Vor allem die aus dem Flugverkehr resultierenden Lasten, die stark vari-ierenden Überdeckungshöhen des Tunnelbauwerks so-wie die Erdbewegungen aus dem Tunnelvortrieb selbst tragen maßgeblich zur Setzungsentwicklung bei. Im Zuge der Leistungsphase 3 nach der Honorarordnung für Architekten- und Ingenieurleistungen (HOAI) wurden bereits zweidimensionale analytische Setzungs-prognosen durchgeführt. Zur genaueren Untersuchung wurden anhand dreidimensionaler Modelle zusätzlich numerische Untersuchungen nach dem Verfahren der Finiten-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt.

Die Haupttunnelröhre des GFA-Tunnels weist eine Gesamtlänge von rund 1,6 km auf und besitzt einen Außendurchmesser von etwa 8,6 m. Der Quer-schnitt soll maschinell mittels einer TVM von Süden nach Norden ausgehend vom Terminal 3 aufgefahren werden. Der Verlauf des Tunnels zeichnet sich vor al-lem durch die kerzengerade Trasse aus. Die Gradiente fällt hingegen ausgehend von einer Überdeckung von 7,0 m, rechts im Bild 2, zunächst mit etwa 3,5 % Nei-gung und nach etwa 300 m mit 0,5 % Neigung auf eine Tiefe von etwa 20 m unter Geländeoberkante ab. An dieser Stelle befindet sich das Bauwerk etwa mittig un-terhalb der Start- und Landebahn Süd. Von dort aus steigt die Gradiente wieder bis auf eine Tiefenlage von

Mit 1,6 km Länge und 8,6 m Durchmesser soll unter den beiden Start- und Landebahnen des größten deutschen Flughafens ein Tunnel für eine Gepäckförderanlage (GFA) entstehen. Der fol-gende Artikel erläutert numerische Simulationen anhand dreidimensionaler Modelle, um die Set-zungen infolge des maschinellen Tunnelvortriebs mit besonderen Herausforderungen zu prognos-tizieren.

Tunnelbau • Geotechnik • Simulation • Setzung • Tunnelvortrieb

Numerische Simulationen zur Prognose der Setzungen durch den maschinellen Tunnel-vortrieb für eine Gepäckförderanlage auf dem Flughafen Frankfurt am MainDennis Simon (M.Eng.), CDM Smith Consult GmbH, Alsbach, DeutschlandDr.-Ing. Heiko Huber, CDM Smith Consult GmbH, Alsbach, DeutschlandProf. Dr.-Ing. Jürgen Schmitt, Hochschule für angewandte Wissenschaften Darmstadt, Deutschland

Bild 1: ProjektgebietQuelle: Google Earth, modifiziert

1 Das Projekt GFATunnel

Zurzeit wird auf dem Flughafen Frankfurt am Main das Terminal 3 gebaut. Im Zusammenhang mit diesem Pro-jekt wurde der Bau eines Gepäckförderanlagen-Tunnels (GFA-Tunnel) geprüft und vorgeplant, welcher in Zu-kunft die Bestandsinfrastruktur der Gepäckförderan-lage mit dem Terminal 3 (T3) verbinden soll (Bild 1). Die Baugenehmigung liegt vor, und die Ausschreibung des ersten Teilstücks läuft. Mit dem Bau wird eine Mög-lichkeit geschaffen, die bestehende Transitgepäckhalle V 3, welche leicht südlich vom Terminal 1 (T1) liegt, mit dem zukünftigen Terminal 3 (T3) zu verbinden, um eine effektive und schnelle Transitgepäckförderung zu ermöglichen.

Die geplante Haupttunnelröhre wird mit einer Tun-nelvortriebsmaschine (TVM) mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust aufgefahren. Sie wird dabei unter anderem die Start- und Landebahnen Center und Süd sowie set-zungsempfindliche Hydrantenleitungen zur Kerosin-

tunnelbau und GeotechnIk 33

Simon, Huber und Schmitt: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Prognose der Setzungen durch maschinellen Vortrieb für GFA-Tunnel auf Flughafen Frankfurt am Main www.georesources.net

etwa 8 m unter Geländeoberkante an und unterquert dabei in 17 m Tiefe die Start- und Landebahn Center (Bild 2). Nach derzeitigem Planungsstand setzt sich der kreisrunde Tunnelquerschnitt aus einem 15 cm breiten Ringspalt, einer 40 cm dicken Tübbingausklei-dung sowie dem lichten Durchmesser von rund 7,56 m zusammen (Bild 3).

2 Baugrund und Grundwasserverhältnisse

Der Frankfurter Flughafen befindet sich im nördlichen Teil des Oberrheingrabens. Somit prägen vornehmlich quartäre, fluviatile Sande und Kiese des Mains den Bau-grund. Im Normalfall erreichen diese Schichten Mäch-tigkeiten von etwa 30 bis 40 m. Lokal bilden quartäre Lehm- und Flugsande bzw. Dünensande Deckschich-ten geringer Mächtigkeiten.

In den vorwiegend grobkörnigen und geröllhalti-gen Kiesen und Sanden können vereinzelt feinkörnige, schuffig-tonige Lagen auftreten. Die Mächtigkeiten dieser Zwischenlagen können dabei bis auf 2 m anstei-gen, bilden jedoch lediglich punktuelle, linsen- oder bänderartige Bereiche. Unter den Sanden und Kiesen des Mains folgen bis zu 150 m mächtige pliozäne, grob-körnige Sande, in welchen das Tunnelbauwerk primär zu liegen kommt. Die oberen Abschnitte sind dabei häufig durch 10 m mächtige Schluffe und Tone abge-grenzt. Zudem kommen flächenhaft Schluff- und Ton-horizonte vor, welche lokal Braunkohle- und Holzreste enthalten. Aufgrund von Kaltzeiten kam es im Pleisto-zän zu Ablagerungen von Driftblöcken, weshalb in den quartären Schichten größere Blöcke mit Durchmes-sern von bis zu 70 cm auftreten können (Bild 4). Der Grundwasserstand in dem Projektgebiet bewegt sich zwischen 96,5 mNN und 98,0 mNN, was einer Tiefe von etwa 9 bis 10,5 m unter gemittelter Geländeober-kante entspricht.

3 Numerisches SimulationsmodellDie numerischen Analysen wurden mit der FE-Soft-ware Plaxis 3D durchgeführt. Im numerischen Modell wurden der Untergrund, der Schildmantel, die Ring-spaltverpressung und die Tübbingsicherung abgebildet.Die Festlegung der Abmessungen des numerischen Modells quer zur Vortriebsrichtung erfolgte entspre-chend [1], wobei die Abstände vom Mittelpunkt des

Bild 2: Geplanter GradientenverlaufQuelle: IMM Maidl & Maidl - Beratende Ingeneure GmbH & Co. KG, GFA-Tunnel, Statische Vorberechnungen Tübbingtunnel, Bochum, 22. Oktober 2016, modifiziert

Bild 3: Regelquerschnitt der HaupttunnelröhreQuelle: IMM Maidl & Maidl - Beratende Ingeneure GmbH & Co. KG, GFA-Tunnel, Statische

Vorberechnungen Tübbingtunnel, Bochum, 22. Oktober 2016

Bild 4: Findling mit maximalem Durchmesser von ca. 70 cm

Tunnelquerschnitts zum horizontalen Modellrand den 4,5-fachen Tunneldurchmesser und zum unteren Mo-dellrand den 2,5-fachen Tunneldurchmesser betrugen.



▶ Stützdruck ▶ Zeitabhängiges Verhalten des Verpressmaterials /

Einfluss der Vortriebsgeschwindigkeit ▶ Verpressdruck ▶ Grundwasserstände ▶ Tonlinsen

4.1 StützdruckDer anzusetzende Stützdruck an der Ortsbrust ergab sich aus der Summe der horizontalen Spannungen im Firstbereich (aktiver Erddruck, Wasserdruck, horizon-tale Spannung aus GOK-Lasten). Erhöhten sich diese Spannungen entlang der Tunnelröhre, z. B. aufgrund sich ändernder Baugrundverhältnisse, variierender Firstüberlagerungen oder unterschiedlicher GOK-Lasten, war der jeweilige Stützdruck nur dann anzu-passen, wenn die prozentuale Abweichung des jeweils maßgebenden Stützdrucks zu den sich verändernden Horizontalspannungen ≥10 % betrug (Bild 6). Ande-renfalls waren die daraus resultierenden höheren Set-zungen so klein, dass ihr Anteil nicht maßgebend war. Die Startstützdrücke jedes Berechnungsabschnitts wurden jeweils in den Bereichen angesetzt, in welchen die geringsten Horizontalspannungen im Firstbereich wirkten. Somit ergab sich eine relative Verschiebung des Stützdruckverlaufs zu den angreifenden Horizon-talspannungen, wodurch die Spannungen konstant maximal 10 % oberhalb des Stützdrucks lagen. Durch dieses Vorgehen wurden bewusst zusätzlich minimale Unsicherheiten einkalkuliert, welche jedoch aufgrund der 10-%-Grenze keinen übermäßig starken Einfluss auf das Setzungsbild besaßen. Die Stützdruckansät-ze lagen dementsprechend auf der sicheren Seite. Die Zunahme des Stützdrucks mit der Tiefe lag aufgrund der Beschaffenheit der Stützflüssigkeit unabhängig

Bild 5: Modellierung der Tunnelröhre

Bild 6: Stützdruckverlauf in Abhängigkeit der horizontalen Spannungen an der Ortsbrust

Die Modellierung des Tunnelvortriebs wurde mit-tels der „step-by-step“-Methode durchgeführt. Dabei wird nach der Berechnung der Initialphase, in der die Primärspannungen des Baugrunds simuliert werden, der Tunnelvortrieb in einzelnen Bauphasen modelliert. Jede Bauphase entspricht dem Einbau eines Tübbing-rings mit 2 m Breite (Bild 5).

4 VorstudienFür die Durchführung der Setzungsberechnungen wurden im Vorfeld Vorstudien durchgeführt, in denen ausgewählte modellbedingte, bautechnische sowie geo-technische Faktoren variiert wurden, um deren Einflüs-se auf die Setzungen besser beurteilen zu können. Die-ser Vorgang diente in erster Linie dazu, die jeweiligen Setzungen weder zu unter- noch zu überschätzen und somit aussagekräftige Ergebnisse erzielen zu können. Von besonderem Interesse waren hierbei unter anderem folgende Einflussfaktoren:



von der jeweiligen Tiefenlage des Tunnels konstant bei 12 kN/m²/m.

4.2 Zeitabhängiges Verhalten des Verpressmaterials / Einfluss der Vortriebsgeschwindigkeit

Beim Einbau des Verpressmörtels kommt es in der Pra-xis meist zu den größten Setzungen während des Vor-triebs. Dies liegt jedoch weniger und seltener an dem Verpressmaterial selbst als an der nicht vollständigen Verfüllung des Ringspalts. Im Rahmen der Vorstudien wurde mit einem sehr geringen E-Modul für das Ver-pressmaterial versucht, das anfangs sehr weiche Mate-rial zu modellieren. Dabei wurde davon ausgegangen, dass der Mörtel nach maximal 24 Stunden bereits in der Größenordnung des E-Moduls des umgebenden Bodens liegt [2]. Aufgrund fehlender Schildkonizität sowie fehlenden Überschnitts am Schneidrad bewegt sich der Ringspalt beim GFA-Tunnel in sehr kleinen Dimensionen (~ 15 cm). Aufgrund dessen und auf-grund des ohnehin schon sehr steifen umliegenden Bodenmaterials ergaben sich bei der Variation des E-Moduls des Verpressmaterials nahezu keine Ände-rungen auf die Größe der Oberflächensetzungen. Aus diesem Grund hätte für die Hauptberechnungen auf eine Unterteilung des Ringspaltmörtels in die Zeit-punkte t ≤ 24 Stunden und t > 24 Stunden verzich-tet werden können. Trotzdem wurde hinsichtlich der angestrebten Realitätsnähe des Berechnungsmodells eine solche Unterteilung berücksichtigt. Dabei wurde für den Zeitpunkt t ≤ 24 Stunden ein E-Modul von 2,5 MN/m² und für den Zeitpunkt t > 24 Stunden ein E-Modul von 50 MN/m² angesetzt. Die Vortriebsge-schwindigkeit der TVM wurde dabei mit 10 m pro Tag festgelegt, sodass jeweils immer die letzten fünf Abschnitte hinter dem Schildschwanz im numeri-schen Modell mit einem verringerten E-Modul abge-bildet wurden (Bild 7).

4.3 VerpressdruckDa der Verpressdruck in der Regel in numerischen Si-mulationen als eine aus der Tunnelröhre wirkende, dem Boden entgegenstehende, radiale Last angesetzt wird, ergibt sich hierdurch eine Abminderung der entste-henden Setzungen. Um hier zusätzliche Sicherheiten in das Modell einzuarbeiten, wurde der Verpressdruck demzufolge in den späteren Hauptberechnungen ver-nachlässigt.

4.4 GrundwasserständeBei Erhöhung der Grundwasserstände resultieren zu-nehmende Auftriebskräfte auf die Tunnelröhre. Dies führt dazu, dass im Bereich des Bauwerks erhöhte He-bungen resultieren, die die Setzungen aus dem Tunnel-vortrieb deutlich reduzieren. Als Folge dessen wurde für die einzelnen Berechnungsabschnitte im Rahmen der Hauptberechnungen jeweils der geringste Grundwas-serstand angesetzt. Somit wurde eine mögliche Unter-schätzung der entstehenden Setzungen ausgeschlossen.

Bild 7: Modellierung des zeitabhängigen Verpressmörtels

4.5 TonlinsenDa in den quartären Sanden und Kiesen teilweise Ton- und Schlufflinsen mit Mächtigkeiten von bis zu 2 m auf-treten können, wurden bei der Modellierung des Bau-grunds Tonhorizonte in unterschiedlichen Tiefenlagen berücksichtigt (Bild 8). Die Vergrößerung der Maximal-setzungen infolge der bindigen Zwischenlagen bewegte sich dabei unabhängig von der Tiefenlage der Schichten lediglich im Zehntelmillimeterbereich. Zusätzlich ist davon auszugehen, dass die Setzungsdifferenzen in der Realität noch wesentlich geringer ausfallen, da die Tone nicht als durchgängige Baugrundschicht anzutreffen sind. Aufgrund dieser vernachlässigbaren Differenzen wurden die bindigen Zwischenlagen im Rahmen der Hauptberechnungen nicht angesetzt.

5 Ergebnisse der HauptberechnungenDurch die aus der Vorstudie gewonnenen Ergebnisse konnten bezüglich jedes einzelnen untersuchten Para-meters Aussagen darüber getroffen werden, inwiefern diese in den Hauptberechnungen zu berücksichtigen bzw. anzusetzen und anzupassen waren, um möglichst aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen. Die Hauptbe-rechnungen wurden für sechs maßgebende Abschnitte des GFA-Tunnels durchgeführt (Bild 9):

▶ I: Startbereich mit geringer Überdeckung ▶ II: Kerosinleitung I ▶ III: Start- und Landebahn Süd

Bild 8: Berücksichtigung einer 2 m mächtigen Tonlage im Bereich der Tunnelfirste



Bild 9: Maßgebende BerechnungsabschnitteQuelle: IMM Maidl & Maidl - Beratende Ingeneure GmbH & Co. KG, GFA-Tunnel, Statische Vorberechnungen Tübbingtunnel, Bochum, 22. Oktober 2016, modifiziert

Bild 10: Verformtes FE-Netz infolge des Tunnelvor-triebs unter Berücksichtigung der Flugzeug-lasten (50-fach überhöht)

Bild 11: Setzungsverlauf im Bereich der überqueren-den Kerosinleitungen

Ab-schnitt

Untersuchungsaspekt Berechnete Maximalsetzung

[mm]

Maßgebende Maximalsetzung

[mm]

Anforderung eingehalten

[ja/nein]

I Oberflächensetzungen 6,35 5,03 ja/ja*

Vertikalverschiebung der HBG-Leitungen - -

II Oberflächensetzungen 5,74 4,78 ja/ja*

Vertikalverschiebung der HBG-Leitungen 5,36/5,34** ja

III Oberflächensetzungen 5,83 4,92 ja/ja*


IV Oberflächensetzungen 6,39 5,18 ja/ja*


V Oberflächensetzungen 6,73 5,28 ja/ja*

Vertikalverschiebung der HBG-Leitungen 5,76 ja

VI Oberflächensetzungen 7,45 5,54 ja/ja*

Vertikalverschiebung der HBG-Leitungen 4,45 ja

* berechnete Maximalsetzungen / maßgebende Maximalsetzungen

** unteres Leitungspaar / oberes Leitungspaar

Tabelle 1: Setzungsverlauf im Bereich der überquerenden Kerosinleitungen

▶ IV: Start- und Landebahn Center ▶ V: Kerosinleitung II ▶ VI: Endbereich mit geringer Überdeckung

Die Setzungen wurden für alle Abschnitte nach dem gleichen Schema berechnet. Nach Erstellung des je-weiligen Baugrundmodells und Anpassung des Stütz-drucks für jeden einzelnen 2-m-Abschnitt wurden die Oberflächensetzungen, die vertikalen Verschiebungen an den HBG-Leitungen und die vorlaufenden Setzun-gen ausgewertet und mit den Setzungsanforderungen verglichen (Bilder 10 und 11).

Für die maßgebenden Abschnitte des GFA-Tunnels wurden sowohl für die Oberflächensetzungen als auch für die vertikalen Verschiebungen an den HBG-Leitun-gen Maximalwerte berechnet, welche die Setzungsan-forderungen von ≤ 10 mm erfüllen. In Tabelle 1 sind die Ergebnisse zusammengestellt.

6 Vergleich der numerischen und analytischen Ergebnisse

Wie zuvor ausgeführt, lagen für die gleichen Berech-nungsabschnitte bereits zweidimensionale analytische Setzungsberechnungen nach dem empirischen Berech-nungsverfahren von FILLIBECK [3] vor. Diese Setzun-gen wurden für drei unterschiedliche Vertrauensberei-che von 50, 90 und 99 % untersucht. Für den Vergleich der analytischen Ergebnisse mit den Ergebnissen der FE-Berechnungen wurden lediglich jene Setzungen/



Verschiebungen betrachtet, welche für den Vertrauens-bereich von 50 % ermittelt wurden (Bild 12).

Bei der Betrachtung der Setzungen/Verschiebun-gen fällt auf, dass fast alle Ergebnisse, welche mittels der FEM berechnet wurden, innerhalb der Streubreite der Ergebnisse nach dem Berechnungsverfahren von FIL-LIBECK liegen. Aufgrund der bei der Modellierung der Berechnungsmodelle berücksichtigten Sicherhei-ten ist zudem davon auszugehen, dass sich die Setzun-gen, welche nach FILLIBECK für die Vertrauensberei-che von 90 und 99 % berechnet wurden, in der Praxis bei einem ungestörten Vortriebsverlauf nicht einstellen werden. Es ist sogar vielmehr davon auszugehen, dass sich die Setzungen in der Realität in leicht kleineren Größenbereichen bewegen werden, als im Zuge der durchgeführten FE-Berechnungen ermittelt wurde.

7 FazitInsgesamt wurden im Rahmen der numerischen Be-rechnungen aussagekräftige und nachvollziehbare Ergebnisse im Hinblick auf die zu erwartenden Ma-ximalsetzungen infolge des Tunnelvortriebs erzielt. Vor allem durch die Vorstudien konnten die einzel-nen Einflussparameter für die Hauptberechnungen so angepasst werden, dass eine Unterschätzung der Maximalsetzungen ausgeschlossen werden kann und gleichzeitig eine realitätsnahe Modellierung möglich war. Zusätzlich zeigt der Vergleich der Ergebnisse mit den analytischen Ansätzen nach FILLIBECK, dass die ermittelten Setzungen mithilfe der FEM in ähnlichen Größenbereichen wie die berechneten Setzungen nach FILLIBECK liegen.

Die modellbedingten, bautechnischen sowie geo-technischen Faktoren, welche im Rahmen der Vor-studie analysiert wurden, ergaben teilweise signifikant unterschiedlich große Einflüsse auf die Setzungen. So hat der Ortsbruststützdruck einen sehr starken Einfluss auf die Größe der Setzungen. Die Variation des Elas-tizitätsmoduls des Verpressmaterials oder die Berück-sichtigung der im Baugrund befindlichen Tonlinsen

Bild 12: Vergleich numerischer und analytischer Ergebnisse für den Vertrauensbereich von 50 %

besitzen hingegen nahezu keinen Einfluss auf die Ma-ximalsetzungen.

Das Projekt des GFA-Tunnels befindet sich zurzeit am Beginn der Leistungsphase 6 nach HOAI und somit in der Vorbereitung zur Vergabe. Bisher liegen dement-sprechend lediglich theoretische Berechnungsergebnis-se für die erwarteten Setzungen vor. In Zukunft werden beim Bau des Tunnelbauwerks (Bild 13) infolge der messtechnischen Verformungsüberwachungen konkre-te Messwerte bezüglich der sich einstellenden Setzun-gen ermittelt. Dann bietet sich anhand dieser Messwer-te die Chance, das hier vorgestellte Berechnungsmodell zu kalibrieren. Somit sollen die aufgestellten Berech-nungsmodelle und die ermittelten Setzungsergebnisse nicht nur für das Projekt des GFA-Tunnels herangezo-gen werden. Vielmehr sollen die gewonnenen Erkennt-nisse über den Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die entstehenden Setzungen für den sehr homogenen Baugrund der quartären Sande und Kiese auch auf an-

Bild 13: Schematische Darstellung des Verlaufs des GFA-Tunnels, Quelle TVM [4]



sung. Habilitationsschrift, Technische Universität Mün-chen, 2012.

[4] Herrenknecht AG: Herrenknecht-Mixshield. Online: https://www.herrenknecht.com/en/products/core-products/tunnelling/mixshield.html (Zugriff am 27. November 2017 um 11:15 Uhr).

Dennis Simon (M.Eng.)ist seit Anfang 2018 bei der CDM Smith Consult GmbH als Projektingenieur im Geschäftsbereich Geotechnik tätig.


Dr.-Ing. Heiko Huberarbeitet bereits seit Ende 2012 bei der CDM Smith Consult GmbH als Projekt-manager und seit Anfang 2018 als Senior Projekt Mana-ger im Geschäftsbe-reich Geotechnik.


Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schmittvertritt im Fach-bereich Bauinge-nieurwesen der Hochschule für angewandte Wissen-schaften Darmstadt die Lehrgebiete Geotechnik und Tunnelbau.


dere Tunnelbauprojekte übertragen werden. Abschließend ist davon auszugehen, dass sich die

Setzungen, welche im Rahmen der numerischen Be-rechnungen ermittelt wurden, auch in der Praxis in vergleichbaren Größenbereichen bewegen werden. Es bleibt jedoch abzuwarten, inwiefern die angesetzten Baugrundverhältnisse sowie tunnelbautechnischen As-pekte bei der Ausführung des Baus des GFA-Tunnels tatsächlich angetroffen bzw. umgesetzt werden.

8 Literatur/Quellen[1] Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e. V. (DGGT):

Empfehlungen des Arbeitskreises Numerik in der Geotechnik, Berlin: Wilhelm Ernst&Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KG, 2014.

[2] Thewes, M.; Budach, C.: Mörtel im Tunnelbau - Stand der Technik und aktuelle Entwicklungen zur Verfüllung des Ringspaltes bei Tunnelvortriebsmaschinen, BauPor-tal, Heft 12, S. 706-711, 2009.

[3] Fillibeck, J.:Oberflächensetzungen beim Tunnelvortrieb im Lockergestein - Prognose, Messung und Beeinflus-

FRIEDR. ISCHEBECK GMBH Loher Str. 31-79DE-58256 Ennepetal

• temporär und dauerhaft • Einbau auch mit kleinem und leichtem Gerät• in allen Bodenarten einsetzbar • erschütterungsarm und schonend • geeignet für Sicherungsmaßnahmen bei Böschungen und Dämmen sowie deren Anschnitte, rutschgefährdeten Hängen, Baugruben, Tunnel-einschnitten oder StützmauernWeitere Infos: www.ischebeck.de

DIBt Zul. Nr.

Z-34.14-209

Böschungssicherungen und Vernagelungenmit Mikropfählen TITAN.

https://www.ischebeck.de

tunnelbau und ProduktmeldunG 39

Siegel: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Sicherer Halt für Brandschutzplatten bei Sanierung und Modernisierung des Hallepoort-Tunnels in Brüssel www.georesources.net

Bei der Sanierung und Modernisierung des Hallepoort-Tunnels in Brüssel in Belgien werden Brandschutzplatten mit Befestigungstechnik der Fischerwerke GmbH & Co. KG, Waldachtal, Deutschland, sicher im Beton verankert.

Tunnelbau • Sanierung • Brandschutz • Befestigungstechnik • Belgien

Sicherer Halt für Brandschutzplatten bei Sanierung und Modernisierung des Hallepoort-Tunnels in BrüsselKatharina Maria Siegel, Fischerwerke GmbH & Co. KG, Waldachtal, Deutschland

Bild 1: Der Hallepoort-Tunnel in Brüsselam Kleinen Ring ist eine wichtige Verkehrsachse und seit über 30 Jahren in Betrieb. Aktuell werden umfangreiche Sanierungs- und Modernisierungsmaßnahmen an dem vierspurigen Straßentunnel vorgenommen.

Quelle: picture alliance/Filip De Smet/BELGA/dpa

Der Hallepoort-Tunnel wurde nach dem ehemaligen Stadttor Hallepoort in Brüssel benannt, das er unter-quert. Er dient dem Durchgangsverkehr auf dem Klei-nen Ring und verbindet die Munthofstraat- mit der En-gelandstraat-Kreuzung. Der Straßentunnel ist 635 m lang, 4,5 m hoch und 17 m breit. Seit Februar 2017 bis Januar 2019 wird der Hallepoort-Tunnel saniert und modernisiert (Bild 1).

Zum SanierungsprojektDas Projekt umfasst neben der Installation von Brand-schutzplatten die Instandsetzung beschädigter Beton-strukturen und das Hochziehen einer Trennwand zwi-schen den gegenüberliegenden, jeweils zweispurigen Richtungen (Bild 2). Hinzu kommen die Erneuerung von Fahrbahn und Abdichtung, eine neue und effizien-te Lüftungsanlage, zusätzliche Notausgänge, der Kom-plettaustausch der Tunnelbeleuchtung, Kameras mit Nummernschilderkennung zur Erfassung übergroßer Fahrzeuge sowie viele weitere Maßnahmen mitsamt er-forderlicher technischer Ausrüstung.

Befestigung der BrandschutzplattenDie Brandschutzplatten werden auf einer Unterkon-struktion aus Edelstahl montiert, welche Nagelanker FNA II [1], Bolzenanker FAZ II [2] und das Universal-Schienensystem FUS [3] von Fischer sicher und fest an den Betonwänden und -balken fixieren (Bild 3). „Un-sere Produkte erfüllen alle nötigen Anforderungen an das Befestigungsvorhaben“, verdeutlicht Christiaan van Dyck, Geschäftsführer von Fischer Belgien. „Wie bei Fischer gängig, betreuen unsere Experten zudem die Baustelle rund um die Uhr, auch persönlich vor Ort, um eventuelle Probleme zu lösen.“

Mit seiner zulässigen Last von bis zu 2,4 kN, der niedrigen Verankerungstiefe (zum Teil nur 25 mm) sowie dem geringen Bohrdurchmesser von 6 mm ver-eint der FNA II Sicherheit und Montagefreundlichkeit und wird oft im Tunnelbau eingesetzt. Der Spreizclip verschafft dem Nagelanker bereits beim Einstecken in das Bohrloch festen Halt, wodurch dieser bei der Über-kopfmontage nicht herausfällt. Per Schlagmontage lässt sich der Dübel dann einfach und schnell fixieren. Der massive Schaftquerschnitt sorgt für die hohe Trag-fähigkeit. Bei Belastung spreizt der installierte Nagel-anker selbstständig nach.

Dank seiner hohen Lastaufnahme in Beton eignet sich auch der FAZ II für Anwendungen im Tunnel-

Bild 2: Blick in den Hallepoort-Tunnel während der Sanierungs- und ModernisierungsarbeitenDer Tunnel erfährt derzeit ein Upgrade mit einer Trennwand zwischen den gegenüberliegenden, jeweils zweispurigen entgegengesetzten Richtungen, Brandschutzplatten, In-standsetzung beschädigter Betonstrukturen, Erneuerung von Fahrbahn und Abdichtung und weiteren Maßnahmen.

Quelle: Fischer

40 tunnelbau und ProduktmeldunG

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Siegel:www.georesources.net Sicherer Halt für Brandschutzplatten bei Sanierung und Modernisierung des Hallepoort-Tunnels in Brüssel

Bild 3: Befestigung der BrandschutzplattenDie Brandschutzplatten werden über eine Edelstahlunterkonstruktion, Deckennägel, Bolzenanker und Schienensysteme im Beton verankert.

Quelle: Fischer

Katharina Maria Siegelist Pressereferentin von „fischer Befestigungs-systeme“. Kontakt: [email protected]

und das umfangreiche Zubehör per einfachem „Clix“-Mechanismus zu den gewünschten Konstruktionen verbinden. Die Feuerwiderstandsklasse R 120 und die nachgewiesene Brandprüfung nach MLAR/EN 13501 wahren die Funktionssicherheit, wenn Feuer ausbricht.

Die Produkte werden im Hallepoort-Tunnel in den Ausführungen in korrosionssicherem Edelstahl A4 ver-baut. Mit ihren technischen Eigenschaften erfüllen die eingesetzten Stahlanker und Installationssysteme alle nötigen Voraussetzungen, um die Sicherheit der Ver-kehrsteilnehmer im Hallepoort-Tunnel zu gewährleis-ten und zu erhöhen.

FazitDie Arbeiten sollen in Kürze abgeschlossen werden, sodass die wichtige Verkehrsachse in Brüssel den Ver-kehrsteilnehmern wieder ohne Einschränkungen, in besserem Zustand und mit höherem Sicherheitsstan-dard zur Verfügung steht.

Quellen[1] fischer: Produktinformationen und -unterlagen zum

Nagelanker FNA II. Online: https://www.fischer.de/de-de/produkte/stahlanker/nagelanker

[2] fischer: Produktinformationen und -unterlagen zum Bolzenanker FAZ II. Online: https://www.fischer.de/de-de/produkte/stahlanker/bolzenanker/bolzenanker-faz-ii

[3] fischer: Produktinformationen und -unterlagen zur Montageschiene FUS. Online: https://www.fischer.de/de-de/produkte/installationssysteme/schienensystem/schienensystem-universal-fus/schienen/montageschie-ne-fus

[4] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt): Europäisch Technische Bewertung ETA-06/0175 für fischer Nagel-anker FNA II. 28. Oktober 2016

[5] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt): Europäisch Technische Bewertung ETA-05/0069 für fischer Bol-zenanker FAZ II. 3. Juli 2017

bau, wie zur Verankerung der Unterkonstruktionen von Brandschutzplatten. Nach neuer Europäisch Tech-nischer Bewertung (ETA) haben sich die Zug- und Quertragfähigkeiten nochmals erhöht (Größen M8 bis M12), sodass weniger Befestigungspunkte erforderlich sind und die Kosten reduziert werden [1]. Die variablen Verankerungstiefen (Größen M8 bis M16) lassen sich zudem millimetergenau an die Lasten anpassen. Beim Anziehen der Mutter wird der Konusbolzen in den Spreizclip gezogen und verspannt diesen fest gegen die Bohrlochwand. Sogleich werden die Lasten in den Be-ton eingeleitet und höchste Tragfähigkeit erzielt.

Sowohl der FNA II als auch der FAZ II verfügen über eine Europäisch Technische Bewertung (ETA) [4, 5] und über die Feuerwiderstandsklasse R 120. Beide Stahlanker können neben der Vor- auch in der Durch-steckmontage gesetzt werden, was bei der Installation von Dübelgruppen von Vorteil ist. Geringe Achs- und Randabstände erleichtern zusätzlich die Verarbeitung.

Mit dem universellen Schienensystem FUS kön-nen neben Medienleitungen auch Tragkonstruktionen installiert werden. Dank ihrer Geometrie mit vormon-tierten Verbindungselementen lassen sich die Schienen

berGbau 41

RAG: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Deutschland nimmt Abschied vom heimischen Steinkohlenbergbau – das Ende einer Ära www.georesources.net

Frank-Walter Steinmeier (Bild 4). Dieser würdigte die Leistungen des deutschen Steinkohlenbergbaus und zollte ihnen seinen Respekt und seine Anerkennung.

Auch Bernd Tönjes, Vorstandsvorsitzender der RAG-Stiftung, hob die außerordentlichen Erfolge der Bergleute und Beschäftigen im deutschen Steinkohlen-bergbau hervor. Gleichzeitig richtete er den Blick nach vorn und sprach davon, dass die Transformation in den ehemaligen Bergbauregionen spürbar und zügig weiter vorangetrieben werden müsse. Sowohl die RAG Akti-engesellschaft als auch die RAG-Stiftung sind auf die

200 Jahre aktiver Steinkohlenbergbau in Deutsch-land fanden am 21. Dezember 2018 ihren Ab-schluss. Auf der Schachtanlage Franz Haniel in Bottrop wurde im Beisein von über 500 Ehrengäs-ten das letzte Stück Kohle zu Tage gefördert.

Bergbau • Deutschland • Steinkohle • Abschiedsveranstaltung• RAG

Deutschland nimmt Abschied vom heimischen Steinkohlenbergbau – das Ende einer ÄraRAG, Essen, Deutschland

Bild 1: Zentrale Abschiedsveranstaltung für den deutschen Steinkohlenbergbau mit hochrangigen Vertretern aus Politik, Wirtschaft, Gewerkschaft und GesellschaftFoto: Ina Fassbender

Bild 3: Bergwerk Prosper-HanielFoto: Ina Fassbender

Bild 2: Eröffnung durch den Vorstandsvorsitzenden der RAG Peter SchrimpfFoto: Volker Wiciok

Hochrangige Vertreter aus den Bereichen Politik, Wirtschaft, Gewerkschaft und Gesellschaft waren der Einladung von RAG Aktiengesellschaft und RAG-Stiftung zur zentralen Abschiedsveranstaltung für den deutschen Steinkohlenbergbau gefolgt, um diesem his-torischen Wendepunkt in der deutschen Industriege-schichte beizuwohnen (Bild 1).

Peter Schrimpf, Vorstandsvorsitzender der RAG, eröffnete die Veranstaltung und würdigte in seiner Rede die zahlreichen Leistungen und Errungenschaf-ten des deutschen Steinkohlenbergbaus (Bild 2). Es sei-en vor allem die Bergleute gewesen, deren harte Arbeit unter Tage die Bergbauregionen und ganz Deutschland zu dem gemacht haben, was es heute ist. Und auch im Auslaufprozess haben sie bis zum letzten Tag verant-wortungsvoll und hoch motiviert ihre Aufgaben erfüllt. Nur so konnte das Unternehmen seine Verpflichtungen aus dem Steinkohlefinanzierungsgesetz erfüllen. Im Anschluss daran folgte eine Zeremonie am Schacht Franz Haniel des Bergwerks Prosper-Haniel (Bild 3): Sieben Bergleute förderten das letzte Stück Kohle zu Tage und übergaben es symbolisch an Bundespräsident

42 berGbau

RAG AktiengesellschaftAm 27. November 1968 wurde die damalige Ruhrkohle AG (heute RAG) als Konsolidierungsgesellschaft der deutschen Steinkohlenbergwerke gegründet. Ihr Ziel war es, eine gesunde, wirtschaftliche und soziale Basis für den Steinkohlenbergbau an Ruhr und Saar sowie für die Beschäftigten der Branche zu schaffen. Die RAG hat von 1968 bis 2018 Steinkohle und Koks produziert – zwei Produkte, die für heimische Ener-giesicherheit und Stahlerzeugung stehen. Sie setzte seit ungefähr 10 Jahren den politischen Auftrag des sozialverträglichen Ausstiegs aus dem Steinkohlenbergbau um. 50 Jahre RAG waren 50 bewegte und be-wegende, vom Wandel geprägte Jahre im deutschen Steinkohlenbergbau. Das Unternehmen wird auch nach 2018 den strukturellen Wandel in den Bergbauregionen weiter begleiten und die Bergbaufolgen bearbeiten.www.rag.de

Zukunft bestens vorbereitet: Ab 2019 wird die RAG-Stiftung in erster Linie für die Finanzierung der Ewig-keitsaufgaben – Grubenwasserhaltung, Poldermaßnah-

Bild 4: Das letzte Stück Kohle für den Bundespräsidenten Frank-Walter SteinmeierFoto: Ina Fassbender

men und Grundwasserreinigung – verantwortlich sein. Die Umsetzung der Aufgaben übernimmt die RAG Aktiengesellschaft. Beide Unternehmen sehen sich auch nach 2018 in der Verantwortung für die Bergbau-regionen, so Tönjes.

Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier themati-sierte in seiner Festrede die Relevanz des Steinkohlen-bergbaus aus nationaler Perspektive. Dass auch die In-dustrialisierung Europas unweigerlich mit dem Abbau der Steinkohle als Energieträger verbunden ist, bestä-tigte Jean-Claude Juncker, Präsident der Europäischen Kommission. Zudem hob er die Bedeutung der Kohle für Europas Frieden und Wohlstand hervor. Die 1952 entstandene Europäische Gemeinschaft für Kohle und Stahl (EGKS) war die erste supranationale Organisati-on in Europa und gilt als Gründungsgemeinschaft der heutigen Europäischen Union.

Über Gemeinschaft und Zusammenhalt sprach auch Armin Laschet, Ministerpräsident des Landes Nordrhein-Westfalen. Er stellte die Leistungen der Bergleute heraus und wies auf die Bedeutung des Stein-kohlenbergbaus für die Entwicklung des Industrielands Nordrhein-Westfalen hin. Außerdem stellte er die enorme Fähigkeit des Ruhrgebiets zum Wandel heraus – einst durch und durch von Montanindustrie geprägt habe es sich zur Wissenschafts- und Innovationsregion von europäischem Rang weiterentwickelt. Laschet un-terstrich, dass die Landesregierung gemeinsam mit den Akteuren vor Ort und mit Unterstützung durch Bund und EU diesen Weg fortsetzen und durch die Ruhr-

Dokumentation der technischen Entwicklung bei der RAG 1: Technikentwicklung und Forschung bei der RAG

2: Technikentwicklung im Abbau*

3: Technikentwicklung in der Vorleistung*

4: Technikentwicklung in der Logistik*

5: Technikentwicklung in der Grubensicherheit – Band 1* / Band 2

6: Management- und Bildungssysteme für technische Prozesse*

7: Entwicklung des Markscheidewesens – Planung und Gewinnung

8: Entwicklung des Markscheidewesens – Auswirkungen und Bergbaufolgen

* bereits im GeoResources Verlag erschienen

Weitere Informationen und Bestellung: https://www.georesources.net/index.php/publications oder [email protected] NEU

Anzeige Buecher Eigenwerbung-1_4S_MK2.indd 1 27.12.2018 15:40:45

https://www.georesources.net/index.php/publications

berGbau 43

RAG: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Deutschland nimmt Abschied vom heimischen Steinkohlenbergbau – das Ende einer Ära www.georesources.net

RAG-StiftungDie privatrechtliche RAG-Stiftung wurde 2007 gegründet. Aufgabe der Stiftung ist es, mit dem Stiftungsvermögen ab 2019 die sogenannten Ewigkeitslasten des deutschen Steinkohlenberg-baus an Ruhr und Saar dauerhaft zu finanzieren.www.rag-stiftung.de

Bild 5: Musikalischer Rahmen mit dem WDR SinfonieorchesterFoto: Volker Wiciok

Konferenz Impulse für weiteres wirtschaftliches Wachs-tum und neue Perspektiven geben will. Im Anschluss stellte der IG BCE-Vorsitzende Michael Vassiliadis die Rolle der Sozialpartnerschaft in den Mittelpunkt sei-ner Ausführungen. Er verwies auf den oft zitierten Satz „Kein Bergmann fällt ins Bergfreie”, der auch tatsäch-lich eingelöst wurde. Dies sei neben den Sozialpartnern vor allem den Beschäftigten zu verdanken, die lautstark den Respekt und die Anerkennung eingefordert hätten, die ihnen gebühren. Das bestätigte abschließend auch Barbara Schlüter, Vorsitzende der Arbeitsgemeinschaft der Betriebsräte im RAG-Konzern, und verwies auf das größte Erbe des Bergbaus: Solidarität, Kameradschaft und Gleichheit. Das werde bleiben, auch nach 2018. Musikalisch unterstützt wurde die Veranstaltung durch

www.gab-gmbh.com+4920348290160

Bergbau TunnelbauIndustrieKraftwerk

Projekt- und Personallösungen für

Anzeige GAB_Druckdatei.indd 1 09.03.16 15:36

den Ruhrkohle-Chor und das WDR Sinfonieorchester (Bilder 2 und 5). Außerdem zeigte ein Kurzfilm von Werner Kubny beeindruckende Szenen aus der Welt unter Tage.

http://www.gab-gmbh.com

44 berGbau und buchbesPrechunG

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Gutberlet:www.georesources.net „Wir haben noch aufgeräumt. Wir waren die Letzten.“

Am 27. Oktober 2018 jährte sich zum 40. Mal die Förderung der „letzten Tonne Erz“ auf der Grube Lü-derich, dem letzten Bergwerk im „Bensberger Erzre-vier“. Insgesamt wurden dort von 1852 bis 1978 rund 10 Mio. t Erz gefördert. Das Jubiläum dieser Zäsur hat der Geschichtsverein Rösrath zum Anlass genommen, diesem für die ehemals landwirtschaftlich geprägte Re-gion bedeutsamen Industriezweig mit einem Buch zu gedenken.

In diesem Buch wird nicht nur an die Erzförderung erinnert, sondern vor allem der letzten Bergmannsge-neration eine Stimme gegeben. Zehn ehemalige Be-

schäftigte der Grube erzählen in ausführ-lichen Interviews aus ihrer Lebensge-schichte und schil-dern ihre ganz per-sönliche Sicht auf den Betrieb und sei-ne Stilllegung: Wa-rum wird jemand Bergmann? Wie war der Arbeitsalltag, und wie wirkte sich der technologische Wandel in den letz-ten Betriebsjahr-zehnten darauf aus? Wie hat man damals

das Ende der Grube erlebt? Wie gestaltete sich das Be-rufsleben danach?

Das Buch besticht durch diese ganz persönliche Note. Nicht nur das große Ganze, sondern die vielen kleinen Geschichten und Erinnerungen sind es, die das Buch so lesenswert machen. Wenn zum Beispiel der ehemalige Leiter des technischen Büros davon erzählt, wie – und warum – eine Getriebewelle der Haupt-schachtfördermaschine gebrochen war und eine Not-förderung über den Zentralschacht eingerichtet werden musste, ist es, als wäre man live dabei und erinnert sich automatisch an das, was man im eigenen Bergmanns- leben selbst so ähnlich erlebt hat. Man denkt dabei: „Egal ob Erz- oder Steinkohlenbergbau – die Ge-schichten, die man erlebt, sind überall im Bergbau die

gleichen.“ Es sind die Solidarität untereinander gleich welcher Herkunft, aber auch die untertägigen Heraus-forderungen und Gefahren, die einen Bergmann prä-gen.

Besonders hervorzuheben ist an dieser Stelle, wel-cher Wert darauf gelegt wurde, alle Erzählungen mit jeweiligen Originalfotografien grafisch zu untermau-ern. Die Bilder sind von hoher Qualität – sowohl was die zeitgenössischen Fotografien angeht, aber auch die extra angefertigten Zeichnungen. Zu den leider nicht immer selbstverständlichen Glanzpunkten des Buchs gehört, dass auch das bergmännische Vokabular durch-gängig richtig eingesetzt wird. Für diejenigen, die nicht aus dem Bergbau kommen, wurde am Ende ein sehr gutes Glossar eingefügt, das diese „Sprache“ für Nicht-wissende erläutert.

Jedem Bergbauinteressierten sei dieses Buch ans Herz gelegt, da es einen sehr schönen, menschlichen Einblick in einen für die damalige Region wichtigen, für die gesamte Bundesrepublik Deutschland aber mehrheitlich unbekannten ehemaligen Bergbaubereich gibt. Es zeigt auch, dass Deutschland entgegen der land-läufigen Meinung eigentlich kein rohstoffarmes Land, sondern lediglich arm an – momentan – wirtschaftlich zu gewinnenden Rohstoffen ist.

Ein Lesetipp für Bergbauinteressierte ist das Buch zum „Ende des Bergbaus im Bensberger Revier vor 40 Jahren“ des Geschichtsvereins Rösrath e. V. mit einem guten Einblick in diesen in Deutsch-land wenig bekannten Bergbaubereich.

Bergbau • Tradition • Erz • Rohstoffe • Deutschland

„Wir haben noch aufgeräumt. Wir waren die Letzten.“Dipl.-Ing. Karsten Gutberlet, RAG Mining Solutions GmbH, Herne, Deutschland

Ende des Bergbaus im Bensberger Revier vor 40 JahrenBand 48 der Schriftenreihe des Geschichtsvereins Rösrath e. V., Hardcover, 192 Seiten, zahlreiche Abbildungen, ISBN 978-3-662-56373-1, 2018, Preis 19,80 €.Weitere Informationen:[email protected]

berGbau, GeotechnIk und buchbesPrechunG 45

Goerke-Mallet: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Buchklassiker zur Hydrogeologie auch in englischer Sprache erhältlich www.georesources.net

Die Themen des deutschen Klassikers

Das deutsche Lehrbuch „Hydrogeologie“ von Hölting und Coldewey stellt eine komplette Einführung in die Hydrogeologie dar. Es ist ein verständliches Nachschla-gewerk für Geowissenschaftler aus dem Bereich der Grundwassererschließung sowie Ingenieure aus der Geotechnik. Es ermöglicht einen Einblick in die Her-kunft und Vorräte, die Dynamik sowie die physikalische und chemische Zusammensetzung von Grundwasser. Zudem gibt es einen Überblick über die wirtschaftliche Bedeutung von Grundwasser und seine Erschließung sowie Nutzung.

Zum Konzept und zur LesbarkeitDas Buch ist die englische Übersetzung des deutschen Lehrbuchs „Hydrogeologie“ von Hölting und Colde-wey. Die deutsche Fassung wird seit 1980 veröffentlicht, und das Buch liegt nun in seiner achten Auflage vor. Seinen großen Erfolg verdankt das Buch seinem Kon-zept. Den Autoren war es wichtig, einen allgemein ver-ständlichen Text sowohl für Experten als auch für fach-fremde Leser zu schreiben. Der einheitliche Gebrauch der international anerkannten SI-Einheiten sowie der Formelzeichen im Text trägt zu seiner Verständlichkeit bei. Alle technischen Fachbegriffe und ihre Definiti-onen entsprechen den verschiedenen Standards und werden durchgehend benutzt. Darüber hinaus wurden alle originalen Literaturzitate überprüft, um Missver-

Der Klassiker zur Hydrogeologie in deutscher Sprache von Hölting und Coldewey ist nun auch in englischer Sprache verfügbar.

Bergbau • Geotechnik • Buchbesprechung • Hydrogeologie • Neuerscheinung

Buchklassiker zur Hydrogeologie auch in englischer Sprache erhältlichProf. Dr.-Ing. Peter Goerke-Mallet, Forschungszentrum Nachbergbau, Technische Hochschule Georg Agricola, Bochum, Deutschland

HydrogeologyVon Bernward Hölting und Wilhelm G. Coldewey, Hardcover, 384 Seiten, 1. Auflage in englischer Sprache, 137 Abb., 92 Tab., ISBN 978-3-662-56373-1, Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag GmbH, 2019, Preis Hardcover 74,89 € und eBook 59,49 €.Weitere Informationen:springer.com/shop

ständnisse sowie Fehler aufgrund von Sekundärquel-len zu vermeiden. Das Zusammenspiel dieser Aspekte verbessert die Lesbarkeit des Buchs und vereinfacht die Verständlichkeit der relativ komplexen Konzepte der allgemeinen sowie angewandten Hydrogeologie.

Empfehlung des englischen NewcomersFür die Bearbeitung von Aufgabenstellungen im Alt- und Nachbergbau stellt auch die englische Fassung des Buchs eine wertvolle Grundlage dar. Das Buch wird Studierenden, aber auch Fachleuten der Hydrogeologie und Wasserwirtschaft empfohlen. Es liegt sowohl als eBook als auch in gedruckter Form vor.

46 berGbau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Liebetrau und Shalashinski:www.georesources.net Bergbau 4.0 und Big Data – Nutzung von Maschinendaten zur Optimierung des Betriebs von Bergwerken

weichungen der Sensordaten, die mit einer gewissen Regelmäßigkeit auftreten oder sich mit anderen ano-malen Sensordatenverläufen korrelieren lassen, sind der Schlüssel zur Anwendung prädiktiver Analysever-fahren. Erfahrungen aus Pilotprojekten in verschiede-nen Bergbaubetrieben und Fahrzeugtypen, verweisen nun auf den enormen Mehrwert einer anderen Merk-malsausprägung: zyklische Datenmuster von Arbeits-prozessen.

Das Management von Bergwerken mit großen Fahrzeugflotten stellt die Betreiber vor große Herausforderungen. Echtzeitnahes Auslesen, Übertragen und gezieltes Auswerten von Maschi-nendaten helfen Potenzial zur Effizienzsteigerung zu erkennen. Dieser Artikel zeigt am Anwen-dungsbeispiel eines Ankerbohrwagens in einem Ölschieferbergwerk in Estland die notwendige In-frastruktur zur Datenerfassung und -analyse und den Nutzen solcher Analysen auf.

Bergbau • Big Data • Betriebsoptimierung • Maschinendaten • Anwendungsfall • Estland

Bergbau 4.0 und Big Data – Nutzung von Maschinendaten zur Optimierung des Betriebs von BergwerkenMirko Liebetrau, Talpasolutions GmbH, Essen, DeutschlandAlexey Shalashinski, Indurad GmbH, Aachen, Deutschland

Bild 1: Maschineneinsatz im untertägigen Ölschieferbergbau in EstlandQuelle: Talpasolutions

1 EinführungZumeist weitläufige Grubengebäude und große Fahr-zeugflotten stellen Bergwerksbetreiber vor triviale, aber dennoch enorme Herausforderungen. So ist es manuell nur begrenzt möglich, die einzelnen Großgeräte kon-sistent zu lokalisieren und ihren Zustand zu erfassen. Eine manuell geschaffene Arbeitsgrundlage für das Grubenmanagement wird selten aktuell oder konsistent über einen längeren Zeitraum sein und zumeist Fehler enthalten. Das echtzeitnahe Auslesen, Übertragen und Auswerten von Maschinendaten ermöglicht eine präzi-se und detailliertere Auflösung der Fahrzeugaktivitäten. Ungeachtet des Fahrzeugtypen können Motorlaufzei-ten, Stillstandzeiten, Störfälle und zyklische Arbeits-prozesse analysiert und völlig unverfälscht dargestellt werden. Kowitz [1] stellte zur Entwicklung des Berg-baus 4.0 folgende Notwendigkeiten fest:

▶ Automatisierte Datenübertragung ▶ Konsistente Datenaufbereitung ▶ Ganzheitliche Zustandsanalyse von Prozessen

Seine damalige Arbeitshypothese der „Patterns in Exceptions“ hat sich mittlerweile bewahrheitet. Ab-

berGbau 47

Liebetrau und Shalashinski: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Bergbau 4.0 und Big Data – Nutzung von Maschinendaten zur Optimierung des Betriebs von Bergwerken www.georesources.net

Dieser Artikel beschäftigt sich mit der benötigten Infrastruktur, die einen solchen Datenfluss und dessen Auswertung ermöglicht, sowie den nachgelagerten Pro-zessen zur Datenanalyse und Darstellung der gewonne-nen Erkenntnisse. Im Anschluss erörtert dieser Artikel kurz den operativen Mehrwert der Erfassung und Ana-lyse von Maschinendaten unter Hinzuziehung eines ex-emplarisch ausgewählten Fallbeispiels. Das Fallbeispiel entstammt aus einem Gemeinschaftsprojekt der Talpa-solutions GmbH, Essen, Deutschland, und der Indurad GmbH, Aachen, Deutschland, im estländischen Öl-schieferbergbau (Bild 1). In dem Projekt wurden bisher insbesondere die Maschinendaten eines Ankerbohrwa-gens erfasst und analysiert.

2 Mining Data oder automatisierte Datenübertragung

Für eine automatisierte Datenübertagung sind im We-sentlichen drei kritische Komponenten zu gewährleis-ten:

▶ Ein Netzwerkzugang ▶ Eine digitale Schnittstelle zur Maschine ▶ Eine „Datenpipeline“ für die eigentliche Daten-

übertragung

Im erwähnten Anwendungsfall wurde vom Bergwerks-betreiber ein WLAN-Hotspot im untertägigen War-tungsbereich zur Verfügung gestellt. Die Übertragung der Maschinendaten erfolgt also zyklisch, in der Regel während der Wartungs- und Ausrüstungsstopps zwi-schen den Schichten. Aufgrund des klassischen Kam-merbaus, in dem auch der Wartungsbereich erschlossen wurde, bot sich hierzu die Ausleuchtung der betreffen-den Bereiche mithilfe von WLAN-Richtantennen an. Dazu wurden zwei WLAN-Richtantennen am Stoß nahe der Firste angebracht und in einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet. Diese Installation ermög-licht die Konnektivität der Maschinenschnittstelle in der Fahrstrecke zum Wartungsbereich und am Stell-platz des Fahrzeugs.

Um eine zuverlässige physikalische Datenschnitt-stelle zum Fahrzeug herzustellen, bietet sich die Nut-zung eines sogenannten Industrie-PC (IPC) an. In dem betrachteten Fall wurde mit den für die Bergbaubran-che optimierten Hardwarelösungen der Firma Indurad GmbH [2] gearbeitet. In diesem Anwendungsszenario konnte die benötigte Hardware noch in den Ferti-gungshallen der Nordmeyer Smag Mining & Drilling Technologies GmbH [3], Braunschweig, Deutschland, installiert werden. Dieser glückliche Zufall ermöglich-te es außerdem, zusätzliche Sensorik, wie z. B. einen Geschwindigkeitssensor, nachzurüsten. Projekterfah-rungen haben gezeigt, dass nicht grundsätzlich eine Nachrüstung von Sensorik erforderlich ist, insofern die Maschine über ein Steuersystem/CAN-Bus-System verfügt. Im vorliegenden Fall wurde die Nachrüstung eines Geschwindigkeitssensors beschlossen, um eine höhere Analysegenauigkeit im Zusammenhang mit der untertägigen Positionierung zu erhalten. Die Daten-

Bild 2: Installationsbeispiel einer IRTT-CE an der Firste oberhalb der Fahrstrecke zu einem Abbaube-reichQuelle: Indurad

schnittstelle, eine sogenannte iRPUC (RadarProces-singUnitCompact) wurde an die interne 24-V-Strom-versorgung des Ankerbohrwagens SMAG FA523V angeschlossen. Ein wichtiger Bestandteil dieser Hard-wareeinheit ist neben mehreren CAN-Bus-kompa-tiblen Anschlüssen auch eine SSD-Festplatte zur Zwi-schenspeicherung der gewonnenen Maschinendaten. Die verwendete iRPUC-Einheit ist natürlich WLAN-fähig, um die Datenübertragung zu ermöglichen. Um die untertägige Positionierung darstellen zu können, wurden außerdem zwei iRTT-AU (RadarTranspon-derTechnology-AntennaUnit) am Bug und am Heck der Maschine installiert. In Verbindung mit GeoTags, sogenannten iRTT-CE (ClientEquipment, Bild 2), die an strategischen Punkten im Grubengebäude installiert wurden, wurde die Positionierung vorgenommen.

Um einen möglichst hohen Standard an Datensi-cherheit gewährleisten zu können, wurde im Intranet des Kunden ein Datenserver eingerichtet (Bild 3). Hierzu wurde eine iRPUD (RadarProcessingUnitDe-monstration) verwendet, die ebenfalls über eine SSD-Festplatte zum Zwischenspeichern der Daten verfügt und über eine Kabelverbindung mit dem Intranet des Kunden verbunden ist. Dadurch wird zum einen ein eventueller Datenverlust durch langanhaltende Inter-netausfälle vermieden und zum anderen der externe Zugriff über die Internetverbindung auf die Maschine ausgeschlossen, da die Maschine zwar mit dem Intranet des Kunden kommunizieren, jedoch nicht direkt auf das Internet zugreifen kann. Das erste Glied der Da-tenpipeline besteht also aus zwei separaten VPN-Ver-bindungen, eine innerhalb des Intranets (Maschine zu Datenserver) und eine weitere, um die Daten aus dem Intranet des Kunden auf die externe Analyseplattform zu übertragen (Datenserver zu Onlineplattform).

48 berGbau


unter anderem darin, dass die Daten im Rohformat zunächst hochgradig komprimiert sind. Die Konvertie-rung erfolgt in der Analyseplattform der Talpasolutions GmbH (Bild 3) und extrahiert etwa 1 GB aus einem Datensatz, der zuvor lediglich 20 MB groß war. Die so umgewandelten Daten werden im Anschluss entspre-chend ihrer Herkunft und Aussagefähigkeit katego-risiert, um im Nachgang die eigentliche Auswertung durchführen zu können.

Das „hosting“ dieser Daten, also das Speichern und Zugänglichmachen, erfordert stetig wachsenden Speicherplatz und enorme Rechenkapazitäten. Alter-nativ zum Einrichten großer Serverfarmen, die in ih-rer Kapazität immer durch die vorhandene Hardware beschränkt sind, bietet sich die Nutzung von „Cloud Services“ an. Zahlreiche spezialisierte Unternehmen stellen bereits Rechnerkapazitäten und Speicherplatz als Dienstleistung zur Verfügung, die per Mausklick ge-ordert und erweitert werden können.

Die tatsächliche Analyse der Daten erfolgt wieder-um durch eigens entwickelte Algorithmen und automa-tisierte statistische Verarbeitung der nun zugänglichen und strukturierten digitalen Informationen. Es hat sich gezeigt, dass vor allem die Bewertung der Relevanz einzelner Sensorwerte und der Zusammenhänge, die zwischen den verschiedenen Werten bestehen, einen großen Arbeitsaufwand darstellt. Hierzu ist neben de-taillierten Prozesskenntnissen auch tiefes technisches Verständnis über das arbeitende Gerät erforderlich.

4 Ganzheitliche Zustandsanalyse von Prozessen

Die Herausforderung der Datenanalyse und Gewin-nung wertvoller Erkenntnisse aus den Datenmassen

Bild 3: Darstellung des Datenstroms von der Maschine über die Analyseplattform bis zur Bereitstellung der gewonnenen Erkenntnisse auf dem Endgerät des AnwendersQuelle: Talpasolutions

Eine weitere Besonderheit ergab sich in diesem Fall aus der Notwendigkeit, auch manuell erhobene Daten als Vergleichsgröße heranzuziehen. Dazu wurde eben-falls eine automatisierte Anwendung entwickelt, die das Einlesen manuell erstellter Datensätze ermöglicht. Hierzu übersendet der Kunde in festen Zyklen seine Schichtberichte in einem zuvor vereinbarten Excel-basierten Softwareformat. Diese Berichte können dann über ein Web-Interface eingeladen werden, und die ent-haltenen Werte werden automatisch extrahiert und wie gewünscht dargestellt. Dies ermöglicht es dem Kunden, Abweichungen von den durch Sensordaten erfassten Ar-beitsberichten und den manuellen Schichtberichten zu identifizieren und seine internen Abläufe zu präzisieren.

3 Konsistente DatenaufbereitungEntgegen der weitläufig vorherrschenden Meinung beginnt die Arbeit mit BigData und der Datenverar-beitung keineswegs in dem Moment, wenn der erste Algorithmus mit dem Datensatz beschäftigt wird. Die erste große Herausforderung der Datenaufbereitung beginnt mit der automatisierten Erkennung des Da-tentyps und einer flexiblen Speicherung in geeignetem Datenbankformat. Dabei ist neben der Verarbeitbarkeit der enormen Datenvolumina auch eine ausreichend performante Auslesung der Daten aus der Datenbank zu gewährleisten, um die Daten schnell wieder zur Verfügung stellen und auswerten zu können. Im be-schriebenen Anwendungsfall werden die Daten im Bi-närformat entsprechend dem J1939-Standard von der Maschine generiert und über die Schnittstelle und den untertägigen HotSpot übertragen. In der ersten Phase der Verarbeitung wird der Binärcode in ein lesbares For-mat übersetzt. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt

berGbau 49

Liebetrau und Shalashinski: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Bergbau 4.0 und Big Data – Nutzung von Maschinendaten zur Optimierung des Betriebs von Bergwerken www.georesources.net

besteht zunächst darin, das Prozessverständnis auf den Datensatz zu übertragen. Die einzelnen Sensorströ-me ermöglichen bereits Aussagen über die einzelnen Maschinenkomponenten und den Zustand einzelner Bauteile. Wie effizient ein Arbeitsprozess bedient wird, lässt sich aber nur durch das gemeinsame Auswerten verschiedener Sensorwerte in Form von Datenmodel-len darstellen. Das ausgewählte Projekt beschäftigt sich mit einem Ankerbohrwagen, dessen Funktion und Ar-beitsablauf zu den komplexesten maschinellen Arbeits-prozessen im untertägigen Bergbau zählen.

Grob betrachtet lässt sich der Betrieb bzw. der grundlegende Arbeitszweck eines Ankerbohrwagens in zwei wesentlichen Arbeitsschritten darstellen: Boh-ren und Ankern. Ein Monitoring dieser beiden Akti-vitäten liefert auch bereits erste Erkenntnisse über die Effektivität des Einsatzes. Zumindest bezogen auf die Arbeitsanweisung und Zielvorgabe der Maschinenfüh-rer, die im betrachteten Fall Akkordarbeit verrichten. Der Mehrwert einer tiefgreifenden Datenanalyse liegt aber nicht in der quantitativen Erfassung einer Arbeits-leistung, sondern vielmehr in der qualitativen Bewer-tung der Effizienz des eingesetzten Betriebsguts. Nur mithilfe einer ganzheitlichen Analyse des Arbeitspro-zesses lassen sich dabei Ineffizienzen identifizieren und Schritte zur Optimierung definieren.

Die Zielvorgabe des Projekts war, den Aufenthalts-ort und die Effizienz des Einsatzes des eingebundenen

Bild 4: Schlüsselelemente der Maschinenübersicht aus Webapplikation für einzelne 8-Stunden-SchichtDie Darstellung der Abbaubereiche zeigt ein „pop-up“, das beim Anwählen einzelner Abbaubereiche (KPs) erscheint.

Quelle: Talpasolutions

Fahrzeugs zu analysieren. Anhand der Betriebsmodi des Fahrzeugs wurden zunächst vier Kategorien festgelegt:

▶ idle time, also die Zeit in der die Maschine einge-schaltet ist, aber keine erkennbaren Aktivitäten er-folgen

▶ machine off time, also die Zeit in der weder Diesel-motor noch Hydraulik eingeschaltet sind

▶ travelling time, also die Zeit, in der die Maschine zwischen Einsatzorten und Wartungsbereich pen-delt

▶ working time, welche im Folgenden genauer defi-niert wird (Bild 4)

Im Bild 4 sind oben zwei Zeitreihen dargestellt. Die obere unterteilt die gewählte achtstündige Schicht in die eben beschriebenen vier Betriebsmodi. Die unte-re indiziert dabei den Aufenthaltsort, in dem die ver-schiedenen Betriebsmodi erfolgten. Anhand dieser beiden Darstellungen lassen sich bereits zahlreiche Regelmäßigkeiten festmachen. So beginnt und endet eine Schicht in der Regel mit einem „travel event“, da die Maschine zunächst zum Einsatzort gefahren wer-den muss. Zusätzlich ist auch ein längerer Zeitraum der „idle time“ zu Beginn der Schicht üblich, da die Maschi-ne mit Gebirgsankern, Bohrköpfen und übrigem Gezä-he ausgestattet werden muss. Es ließen sich zahlreiche weitere Erkenntnisse herausarbeiten, die überwiegend durch den Vergleich zwischen verschiedenen Schichten

50 berGbau


„travel event“ zwischen dem Ankersetzen erfolgt, als „bolting cycle“ betrachtet. Über 30 verschiedene Sen-sorwerte geben Auskunft über die tatsächliche Ausfüh-rung dieser Arbeit, wie die Ausrichtung des Bohrausle-gers (hole set-up), den Bohrvorgang (drilling) und das eigentliche Ankersetzen (bolting). Der Arbeitsvorgang der Maschine ist damit vollständig. Allerdings ist dieser Arbeitsprozess auch auf manuelle Tätigkeiten sowie das Nachladen von Gebirgsankern und das Wechseln des Bohrkopfes angewiesen. Stillstandzeiten während eines „bolting cycles“ wurden dem Arbeitsprozess daher als „transitional delay“ zugeordnet.

Die Tabelle und das Balkendiagramm im unteren Bereich von Bild 4 zeigen das Ergebnis dieser Daten-auswertung. Die Arbeitsdauer wird zunächst in den vier Betriebsmodi dargestellt (Balkendiagramm). In der Ta-belle wird genau aufgeschlüsselt, welche Arbeitsschritte des Ankerbohrwagens welchen Zeitaufwand verur-sachen. Es zeigte sich schnell, dass der Bohrvorgang (drilling) am meisten Zeit benötigt und das Ausrichten des Bohrauslegers (hole setup) ebenfalls einen nicht un-wesentlichen Zeitaufwand einfordert. Das eigentliche Ankern und manuelle Beistellleistungen benötigen im Normalfall weniger als 10 % der gesamten Betriebszeit der Maschine. Diese Erkenntnisse können nun nicht nur auf den täglichen Betrieb übertragen werden, son-dern auch wertvolle Informationen über die Leistungs-fähigkeit verschiedener Maschinen liefern.

Die dargestellten Ergebnisse sind nur oberflächlich und zeigen dennoch bereits Potenzial auf, durch kleine-re Anpassungen im Betrieb eine Erhöhung der Effizienz herbeizuführen. Die Erkenntnistiefe lässt sich hierbei mit wachsendem Datensatz und tieferer Datenanalyse noch deutlich erhöhen. Betriebsmittel verschiedener Hersteller können verglichen und die nächste Kaufent-scheidung maßgeblich beeinflusst werden. Auch sind Rückschlüsse, z. B. auf die Geologie, anhand der Dauer der Bohrvorgänge, des aufgewendeten Anpressdrucks und Berücksichtigung weiterer Faktoren möglich. Die in diesem Artikel exemplarisch dargestellten Ergebnisse und Analysehintergründe sind nur ein Zwischenschritt auf dem Weg zu einer ganzheitlichen Flottenanalyse für Maschinenparks unterschiedlicher Maschinenty-pen unterschiedlicher Hersteller. Weiterer Dateninput zu bereits eingebundenen Maschinen und zu weiteren Ausrüstungen wird es im behandelten Fallbeispiel in Zukunft ermöglichen, den Schichtbetrieb zu optimie-ren und die angestrebte Produktionsleistung mit gerin-gerem Materialaufwand und in einem kürzeren Zeit-raum zu erzielen. Das dargestellte System unterstützt alle beteiligten Mitarbeiter auf den unterschiedlichen Betriebsebenen in ihrer alltäglichen Arbeit bei der Er-reichung dieses Ziels.

FazitDieser Artikel erläutert die Herangehensweise und die Arbeitsschritte, die zur Erfassung und konsisten-ten Auswertung von Maschinendaten im untertägigen Bergbau notwendig sind. Für das beschriebene Fall-

Bild 5: Einsatz des SMAG-Ankerbohrwagens im est-ländischen ÖlschieferbergbauQuelle: Talpasolutions

erlangt wurden. Aufgrund der spezifischen Bedingun-gen im Arbeitsumfeld des Kunden sind die Erkenntnis-se jedoch nicht alle allgemein relevant und für diesen Artikel von Bedeutung.

Die wesentliche Aussage ist aber, dass bereits eine grobe Einteilung der Maschinenaktivitäten einen enor-men Mehrwert hinsichtlich der eigentlichen Verwen-dung des Geräts liefert. Bereits diese relativ geringe Analysetiefe ermöglicht es, zahlreiche Ansatzpunkte zur Optimierung des Maschinenbetriebs zu definieren. Im betrachteten Anwendungsbeispiel wird derzeit z. B. die Übergabe der Maschine im Abbaubereich evaluiert, anstatt sie nach jeder Schicht in den Wartungsbereich zurückkehren zu lassen, um eine erhöhte Auslastung zu erreichen.

Da sich das Augenmerk und besondere Interesse in diesem Projekt auf den eigentlichen Arbeitsprozess des Fahrzeugs (working time) richtet, wurde dieser Betriebs-modus weiter differenziert, wozu eine detailliertere Da-tenanalyse nötig war. Erst durch das Einschalten des Hydraulik antriebs wird der Betrieb des Bohrauslegers ermöglicht, sodass relevante Signale zunächst durch die Betriebszeiten des Hydraulikantriebs definiert werden konnten. Im nächsten Schritt wurden die Zeiträume, in denen der Hydraulikantrieb eingeschaltet war und kein

berGbau 51

beispiel im estländischen Ölschieferbergbau kann ein positives Fazit gezogen werden. Insbesondere die Pro-jektumsetzung in lediglich 2,5 Monaten für die Hard-wareinstallation und die Einbindung des Fahrzeugs (Bild 5) sind dabei hervorzuheben. Das eingerichtete System erlaubt nun zukünftig eine weitaus schnellere Integration desselben Maschinentyps innerhalb weni-ger Stunden. Die Einbindung des Ankerbohrwagens er-möglicht die Datenauswertung und detaillierte Analyse eines komplexen Arbeitsprozesses. Neben den relativ banalen Erkenntnissen zu Betriebsmodi und Aufent-haltsort wurde eine Reihe weiterer Aspekte ermittelt, die das Optimierungspotenzial weit über die Effizienz des Maschineneinsatzes hinaus aufzeigen. Das volle Po-tenzial solcher Analysen wird im Anwendungsfall wohl erst Ende 2019 mit der weiteren schrittweisen Einbin-dung von Maschinen für die gesamtheitliche Betriebs-steuerung zugänglich sein. Bis dahin wird der Betreiber des estländischen Bergwerks aber den Einsatz seiner

Ankerbohrwagenflotte bereits durch die detaillierte Betrachtung und Auswertung eines einzigen Fahrzeugs maßgeblich optimiert haben. Das Monitoring der Fahr-zeugaktivitäten, deren Produktivität und die indikative Erfassung der mechanischen Zustände beweglicher Be-triebsmittel werden in Kürze in zahlreichen weiteren Rohstoffbetrieben Einzug erhalten und die Effizienz der Rohstoffgewinnung maßgeblich erhöhen.

5 Quellennachweis[1] Kowitz, S.-F. (2016): Discover Patterns in Exceptions:

Entdecke das Muster im Sonderfall – Bergbau 4.0 und Big-Data: Erfahrungen eine Start-Ups. GeoResources Zeitschrift 3 | 2016, S. 46-48. Online: https://www.georesources.net/download/GeoResources-Zeit-schrift-3-2016.pdf

[2] Indurad GmbH: https://indurad.com/[3] NORDMEYER SMAG Mining & Drilling Technolo-

gies GmbH: https://www.nordmeyer-smag.de/

Mirko Liebetrauist Solutions Manager für den untertägigen Bergbau der talpasolutions GmbH in Essen, Deutschland.


Alexey Shalashinskiist Senior Sales Manager und Business Development Manager der indurad GmbH in Aachen, Deutschland.


Einladung

21. Kolloquium

Bohr- und Sprengtechnik 30. und 31. Januar 2019 Aula der Technischen Universität Clausthal

Weitere Informationen zur Veranstaltung und zum Programm finden Sie unter

www.bus2019.de Veranstalter Technische Universität Clausthal Institut für Bergbau Prof. Dr.-Ing. Oliver Langefeld Prof. Dr.-Ing. Hossein Tudeshki Erzstraße 20 38678 Clausthal-Zellerfeld

Kontakt

Thorben Plett, M.Sc. E-Mail: [email protected] Telefon: +49 (0)5323 72-2284

Dipl.-Ing. Thomas Hardebusch E-Mail: [email protected] Telefon: +49 (0)5323 72-3178

http://www.bus2019.de

52 berGbau, tunnelbau, GeotechnIk und ProduktmeldunG

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 Banerjee:www.georesources.net Schaffung einer nahezu ungefährlichen Arbeitsumgebung durch IoT

im Bauwesen und verwandten Branchen zu schaffen. Der IoT-fähige Helm ist weit mehr als nur ein Smart Wearable. Er ermöglicht es, Arbeitsbedingungen der Mitarbeiter zu beurteilen und Daten sowie Alarme in Echtzeit zu erfassen. Dadurch können Unternehmen unter anderem proaktive Sicherheitsmaßnahmen er-greifen und ihren Mitarbeitern bedarfsgerechte Sicher-heitsschulungen anbieten. Die Worker Safety-Lösung lässt sich einfach in die IBM Bluemix IoT-Plattform und IBM Watson Worker Insights integrieren.

Die Helme sind mit GSM (Global System for Mo-bile Communication) und Wi-Fi ausgestattet, wodurch eine Echtzeitortung und eine Überwachung im Innen- und Außenbereich möglich sind. So sind Unternehmen in der Lage, die Produktivität ihrer Mitarbeiter zu beur-teilen. Aber viel wichtiger: Sie können ihre Mitarbeiter in Gefahrensituationen mittels Geolokalisierung und bidirektionaler Kommunikation über audio- und text-basierte Paging-Methoden orten, um die Situation zu

Täglich geschehen viele Unfälle in Arbeitsum-gebungen – vermeidbare und durch unvorher-sehbare Ereignisse unabwendbare. Die Worker Safety-Lösung von HCL soll mit Risiken behaftete Berufe sicherer machen und eine nahezu unge-fährliche Arbeitsumgebung schaffen.

Bergbau • Tunnelbau • HSE • Digitalisierung • Internet of Things (IoT) • Kostenreduktion

Schaffung einer nahezu ungefährlichen Arbeitsumgebung durch IoTSukamal Banerjee, HCL Technologies, Seattle, USA

Bild 1: Intelligenter Helm aus Worker Safety-LösungQuelle: HCL

Schätzungen der ILO (Internationale Arbeitsorgani-sation) zufolge werden jedes Jahr etwa 2,3 Millionen Menschen – sowohl Männer als auch Frauen – durch Arbeitsunfälle und/oder arbeitsbedingte Krankheiten beeinträchtigt [1]. Das entspricht mehr als 5.500 Ereig-nissen pro Tag. Solche Vorfälle am Arbeitsplatz ziehen hohe Strafen nach sich, die aufgrund von Erkrankungen und Verletzungen der Arbeitnehmer [2] gegen Unter-nehmen verhängt werden. Diese Verluste tragen auch zu einer reduzierten Arbeitsproduktivität insgesamt bei, die sich aus tödlichen oder nicht tödlichen Arbeits-unfällen ergibt, die manchmal zu einer längeren Abwe-senheit von der Arbeit führen können. Nach Angaben des U.S. Bureau of Labor Statistics kosten Arbeitsun-fälle und Unfälle, die dazu führen, dass Arbeitnehmer sechs oder mehr Arbeitstage verpassen, US-Arbeitgeber 59,9 Milliarden Dollar [3]. Abhilfe können hier intelli-gente Helme für Arbeitnehmer schaffen, wie sie HCL im Rahmen seiner Worker Safety-Lösung anbietet (Bild 1). Der intelligente Helm übermittelt Audio-nachrichten der Kommandozentrale und macht bei der Arbeit hinderliche eigenständige Funkgeräte oder Mo-biltelefone, überflüssig.

Schnellere Reaktion in NotsituationenZiel der Lösung ist es, einen sicheren Arbeitsplatz für Arbeitnehmer in der verarbeitenden Industrie, im Berg-bau, in der Energiewirtschaft sowie in der Versorgungs-wirtschaft, in Logistik und Transportwesen, aber auch

berGbau, tunnelbau, GeotechnIk und ProduktmeldunG 53

Banerjee: GeoResources Zeitschrift 4 | 2018Schaffung einer nahezu ungefährlichen Arbeitsumgebung durch IoT www.georesources.net

entschärfen. Die proaktive Identifizierung von Vorfäl-len, wie Stürzen, Ausrutschen, Stößen und Bewegungs-mangel, sowie eine schnelle Alarmierung der Leitstelle bei Notfällen und die Sichtbarkeit des Standorts eines Mitarbeiters unterstützen dabei, in Notsituationen schneller zu reagieren. So besitzt der smarte Helm bei-spielsweise auch einen Sensor für giftige Gase, der so-fort Alarm auslöst, wenn die Konzentration über dem Sicherheitsschwellenwert liegt.

Echtzeitortung des MitarbeitersRollenbasiertes Geofencing und Echtzeittracking des Arbeitsorts sorgen dafür, dass sich Zugänge zu Gefah-renstellen besser einschränken lassen. So hilft die Lö-sung dabei, die notwendigen Vorsichtsmaßnahmen zu ergreifen, um potenzielle Unfälle zu verhindern und dadurch eine sichere Arbeitsumgebung zu schaffen. Eine freihändige, bidirektionale Echtzeitkommunika-tion über sprach- und textbasierte Pagerverfahren zwi-schen dem Kommandozentrum und den Mitarbeitern via GSM und Wi-Fi ermöglichen eine proaktive Kom-munikation, um Gefahrensituationen zu entschärfen.

Darüber hinaus bietet das System eine Plattform, um eine zunehmende betriebliche Intelligenz auf Basis eines historischen sowie kontextuellen Informations-austauschs aufzubauen. Das trägt dazu bei, chronisch gefährliche Zustände durch einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess zu entschärfen und damit auch die Risiken für die Mitarbeiter weiter zu reduzieren.

Vertrauen in die BetriebssicherheitDank der Lösung lässt sich die Sicherheit von Ar-beitsumgebungen grundlegend verbessern. In einem Bergbaubetrieb kann der Einsatz der Worker Safety-Lösung dazu beitragen, manuelle Validierungsprozes-se vor und nach einer Sprengung zu automatisieren. Gleichzeitig lässt sich die Produktivität durch den Einsatz von digitalen Dashboards und sicherheitsstei-gernden Wearables am Arbeitsplatz um 80 % erhöhen. Außerdem sparen Unternehmen Kosten für höhere Versicherungsprämien aufgrund einer großen Anzahl an Unfällen oder für Bußgelder aufgrund der Nichtein-haltung von Sicherheitsmaßnahmen. Ein immaterieller Vorteil ist, dass die Mitarbeiter mehr Vertrauen in das Unternehmen haben, weil sie sich einfach sicherer füh-len.

Quellen[1] International Labour Organisation (ILO) : World Day

for Safety and Health at Work 2013. Online: https://www.ilo.org/global/about-the-ilo/how-the-ilo-works/departments-and-offices/governance/labadmin-osh/events/world-day/WCMS_204594/lang--en/index.htm

Das Ziel für eine IoT-basierte Business-transformationUm die heutigen enormen Herausforderungen der Branche mit einem forschungsorientierten Ansatz zu lösen, hat IoT WoRKS eine Plattform ins Leben gerufen, die es ermöglicht, gemeinsam mit den Kunden eine transformative IoT-Roadmap und Lösungen zu entwickeln. Diese Plattform na-mens IoT COLLAB ist das Ziel für eine IoT-basierte Business Transformation von Unternehmen der nächsten Generation. Es handelt sich um einen New-Age-Bereich, in dem Kunden gemeinsam mit dem IoT eine Roadmap für die Transformation und den Nachweis von Konzepten erstellen, die auf ihre geschäftlichen Herausforderungen zu-geschnitten sind und echte Geschäftsergebnisse, wie Produktivitätssteigerung, Reduzierung von Ineffizienzen, Schaffung neuer Einnahmequellen und innovative Geschäftsmodelle, erzielen.

Sukamal Banerjeeist Corporate Vice President - ERS Sales (Hi Tech & Comm) und Head - IoT WoRKSTM, bei HCL Technologies.

Kontakt: https://www.hcltech.com/[email protected]

[2] CDC Foundation. (2015, January 28). Worker Illness And Injury Costs U.S. Employers $225.8 Billion Annu-ally. Retrieved from CDC Foundation: https://www.cdcfoundation.org/pr/2015/worker-illness-and-injury-costs-us-employers-225-billion-annually

[3] Liberty Mutual Insurance: 2017 LM WSI. Online: https://www.libertymutualgroup.com/about-lm/news/news-release-archive/articles/2017-lm-wsi

54 JahresVorschau

GeoResources Zeitschrift 4 | 2018 GeoResources:www.georesources.net Termin- und Themenplan 2019

Deutsche Ausgabe Erscheinungstermin Sonderschwerpunkte

Zeitschrift + Market Place

1 | 2019 19. März 2019 (KW12) Bau- und Bergbaumaschinen/-equipment, BIM/Bergbau 4.0, Market Place

Zeitschrift 2 | 2019 18. Juni 2019 (KW25) Böschungssicherung, Rohstoffversorgung, Wis-sensmanagement

Zeitschrift 3 | 2019 27. August 2019 (KW35) Neue Bauweisen, Aus-/Weiterbildung/Fachkräfte, HSE

Zeitschrift 4 | 2019 12. November 2019 (KW46) Tunnelvortrieb und -ausrüstung, Anker und Pfähle, Monitoring, Prüf-/Messtechnik

GeoResources RedaktionKontakte: Dr.-Ing. M.A. Katrin Brummermann: [email protected]. Manfred König: [email protected]

Englische Ausgabe Erscheinungstermin Sonderschwerpunkte

Journal + Market Place

1 | 2019 19. März 2019 (KW12) Construction and mining machinery/equipment, BIM/Mining 4.0

Journal 2 | 2019 21. Mai 2019 (KW21) Slope stabilisation, resources/raw materials, mi-ning – tradition/innovation

Journal 3 | 2019 30. Juli 2019 (KW31) Monitoring, boring and anchoring, education, knowledge management

Journal 4 | 2019 29. Oktober 2019 (KW44) Tunnelling drive and fit out, innovative construction materials/products/methods

GeoResources Zeitschrift und JournalTermin- und Themenplan 2019*

* Änderungen vor behalten

Für das Jahr 2019 planen wir wiederum je vier englische und vier deutsche Ausgaben der Fachzeitschrift GeoResources. Zur bauma 2019 werden die erste englische und deutsche Ausgabe in 2019 um einen Market Place mit Unternehmens porträts ergänzt. Den Tabellen können Sie die Erscheinungstermine und die geplanten Sonderschwerpunkte entnehmen. Folgende Rubriken werden in jeder Ausgabe mit Inhalt gefüllt:

A Word on .../ Auf ein Wort • Geotechnics/Geotechnik • Tunnelling/Tunnelbau • Mining/Bergbau

Market Place 2.0Online und Print

Alphabetisch geordnet und mit

Stichworten versehen lotst Sie

unser bauma mining Special

durch die Messe der Superlative.

Auftrag ab sofort möglich.

Early Bird-Rabatt

bis 31. Januar 2019!

Sie möchten sich beteiligen?Weitere Info: advertising@georesources. net

oder unter +49.172.244 16 16

Portal for Mining, Tunnelling, Geotechnics and Equipment

Company portrait - prototype

bauma mining special 1 | 2016

www.georesources.net

GeoResources Verlag

We make the underground the foreground

Member-

ship:

GeoResources provides a portal and a jour-

nal on the topics of mining, tunnelling,

geotechnics and equipment.

You ask for news in the branch? New

order intakes? New figures from a stock

exchange noticed supplier? New peo-

ple? New positions? New products?

News about projects? The online portal

www.georesources.net has the answer. The

latest information is distributed on a day-

to-day basis. More than 30.000 profession-

als from more than 180 countries attend

the website every month.

Georesources Verlag wishes to set up

links between classical readers of printed

articles and the computer generation. In a

somewhat unconventional manner GeoRe-

sources combines the portal and the jour-

nal as well as geotechnics and mining.

The quarterly GeoResources Journal

contains detailed articles and papers on

what happens on the big building sites and

in raw materials production all over the

world as well as in the R&D divisions and

the relevant universities.

The GeoResources Journal is available

quarterly as a download on www.geore-

sources.net in English and German lan-

guage as well as a printed version.

Providers and service suppliers in the

relevant industries find with www.geore-

sources.net and GeoResources Journal a

stage for their advertisements and ban-

ners.

Contact: Manfred König

Address 1: Oleanderweg 12

Address 2:

Zip code: 47228

City: Duisburg

Country: Germany

Phone: +49 172 244 16 16

Email: [email protected]

Internet: www.georesources.net

Branches/Products/Services

Mining • Tunnelling • Geotechnics • Equipment • Communication • Public Relations

bauma-

booth:

Copies of GeoResources

Journals available

at C2.224 (c/o VDMA)

bauma 2016

Bergbaumaschinen

Baumaschinen

Innovation

Interview

Projekte

Zulieferer

Dienstleister

VDMA Mining

FABMünchen

International

GeoResources Verlag

ISSN | Digital 2364-0278 • Druck 2364-8414

www.georesources.net

Zeitschrift

Fachzeitschrift für Ressourcen, Bergbau, Geotechnik, Tunnelbau und Equipment01 | 2016

bauma Spezial

www.GeoResources.net

Die Orientierungshilfe für den bauma mining Besucher.

mit Unterstützung durch VDMA mining

Foto

: fot

olia

.dav

is

MK_Anzeige_bauma_Endvers._deutsch.indd 1 08.01.2019 15:59:50

https://www.georesources.net/index.php/german-news/wieder-zur-bauma-georesources-market-place-gelegenheit-fuer-ihr-unternehmen

WWW.SIEMAG-TECBERG.COM

MINING ▪ MATERIALS HANDLING ▪ ENERGY

SHAFT HOISTING SYSTEMS FOR UNDERGROUND MINES

SHAFT HOISTING SOLUTIONS FOR CONTAMINATED MATERIALS

MATERIALS HANDLING FOR CONVEYING HEAVY LOADS

TECHNOLOGIES FOR IMPROVED ENERGY APPLICATIONS

VENTILATION AND COOLING

To achievethe max!

Anzeige_200x300mm_Group.indd 1 10.10.2018 10:03:13

http://www.siemag-tecberg.com

Zeitschrift … · Big Data Ägypten Zeitschrift Fachzeitschrift für Ressourcen, Bergbau,...

Documents

Transcript of Zeitschrift … · Big Data Ägypten Zeitschrift Fachzeitschrift für Ressourcen, Bergbau,...