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Die bisherigen Anwendungen neuer digitaler Methoden (BIM) im Infrastrukturbau lassen die Erkenntnis reifen, dass ein reines Bauwerksmodell für die ambitionierten Ziele eines optimierten Planungsprozesses und in weiterer Folge einer optimierten Bauabwicklung nicht ausreichend ist. Es bedarf zweier zusätzlicher Modellierungen: jener des Baugrunds und jener der Baustelle. Im Infrastruktur- und vor allem Untertagebau sind der Baugrund und dessen Interaktion mit dem Bauwerk von enormer Bedeutung. Deshalb gilt es diesen anhand eines Baugrundmodells entsprechend abzubilden und damit dem Idealfall eines digitalen Zwillings gerecht zu werden. Die Modellierung des Baugrunds geht über eine rein dreidimensionale geometrische Darstellung hinaus und hat der BIM-Methode zu folgen, nämlich Volumenkörpern Informationen und Merkmale zuzuweisen. Darüber hinaus zeigen laufende internationale Großprojekte deutlich, dass die Optimierung baubetrieblicher Aspekte, eine sorgfältige Planung der Baustelleneinrichtung und eine konsequente Auslegung der Logistik eine maßgebliche Rolle für die Produktionsleistung der Vortriebe und damit für eine erhöhte Kosten- und Terminsicherheit einnehmen. Deshalb wird von den Autoren in diesem Beitrag die Einführung eines Infrastruktur-Informationsmodells vorgestellt, welches die drei Teilmodelle Baugrund, Bauwerk und Baustelle beinhaltet. Dabei wird der Schwerpunkt exemplarisch auf den Hohlraumbau, genauer auf den maschinellen Tunnelvortrieb, gelegt.

Optimization of construction management in underground construction using digital infrastructure information models
The previous applications of new digital methods (BIM) in infrastructure construction have led to the realization that merely a building information model is not sufficient for the ambitious goals of an optimized planning process and, as a result, optimized construction management. Two additional models are needed: that of the ground and that of the construction site. In infrastructure and above all in underground construction, the ground and its interaction with the structure work are of enormous importance. It is therefore necessary to map it accordingly using a ground model and thus to do justice to the ideal case of a “digital twin”. The modeling of the ground goes beyond a mere three-dimensional geometrical representation and has to do justice to the BIM method, namely to assign information and characteristics to volume bodies. In addition, ongoing major international projects clearly show that the optimization of construction operation aspects, careful planning of jobsite equipment and a consistent design of logistics play a decisive role in the production performance of tunnelling and thus in increased cost and schedule security. Therefore, the authors present in this paper the introduction of an infrastructure information model, which contains the three submodels ground, building and construction site. The main focus will be on underground construction, more precisely on mechanized tunnelling.

Die Sanierung der großen Start- und Landebahn am Flughafen Köln/Bonn war für alle Projektbeteiligten eine echte Herkulesaufgabe und erforderte in puncto Logistik neue Ansätze und Denkweisen, um diese anspruchsvolle Aufgabe zu meistern. Der Flughafen Köln/Bonn verfügt über insgesamt drei Start-/Landebahnen und ist mit rd. 860000 t Fracht pro Jahr der drittgrößte Frachtflughafen und mit 12,9 Mio. Passagieren der siebtgrößte Verkehrsflughafen in Deutschland. Die Generalsanierung der 3815 m langen und 60 m breiten Start- und Landebahn wurde seit 2014 vom Flughafen geplant, um nach der letzten umfangreichen Sanierung 1995 die oberen Asphaltschichten zu erneuern und die RWY auf den neuesten Stand der Technik gemäß den europäischen Vorschriften für Flughäfen, der Grundverordnung der EASA, zu bringen. Für die Tiefbauleistungen standen nur 18 Wochenenden à 30 h zur Verfügung. Das entspricht einer Nettobauzeit von lediglich 540 h mit der zusätzlichen Herausforderung, den Flugbetrieb an jedem Sonntag um 18 Uhr wieder aufzunehmen. Die Langstreckenfrachtflugzeuge waren bereits in der Luft, während die Bauarbeiten noch liefen!

Logistic masterpiece
The redevelopment of the large runway at Cologne/Bonn Airport, was a Herculean task for all involved. In order to master this challenging construction, the project required a new approach, and a new way of thinking in terms of logistics. Cologne/Bonn Airport has a total of three runways, and with approximately 860000 to of freight passing through it every year, it is the third largest cargo airport in Germany. In addition, 12.9 million passengers pass through it each year, therefore also making it the seventh largest commercial airport in Germany. The refurbishment of the 3815 m long and 60 m wide runway, has been planned by the airport since 2014. The aim being, to renew the upper asphalt layers after the last major refurbishment in 1995, and bring the RWY state-of-the-art technology, in accordance with the European rules on airports, the EASA basic regulation. Only 18 30-h-weekends were available for construction work. This equates to a construction time of only 540 h, along with the added challenge of resuming flight operations at 18.00 (6 pm), every Sunday. The cargo planes were already in the air, while construction was in progress.

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Bei der Erstellung von Baugruben mit massiven verankerten Verbauwänden im Sand mit tiefliegenden Injektionssohlen und hohem Wasserüberdruck sind unerwartet große Verformungen beobachtet worden. Diese Baugrundbewegungen haben z. T. zu Schäden an benachbarten Bauwerken geführt. Neben der Größe der Bewegungen war der Zeitpubkt des Auftretens und der Zusammenhang mit der Grundwasserabsenkung in der Baugrube überraschend. Es werden verschiedene Überlegungen zur Erklärung der Baugrundbewegungen aufgeführt. Eine bisher nicht erkannte Ursache ist die geringe Steifigkeit des Fußauflagers der Verbauwand infolge der geringen verikalen Effektivspannungen unter der Injektionssohle. Hierdurch ist die Abtragung der Fußauflagerkräfte der Verbauwand in tiefere Bodenschichten nur noch in geringem Maße möglich. Abschließend werden die Folgerungen aus den Beobachtungen für die Berechnung, Ausführung und meßtechnische Überwachung solcher Baugruben dargestellt.