Job Report Flughafen Leipzig/Halle

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1 Job Report Flughafen Leipzig/Halle Prüfung des ungebundenen Oberbaus der Start- und Landebahn Süd sowie der Rollwege durch FDVK

2 Flughafen Leipzig/Halle Autoren: Hans-Josef Kloubert, Ralf Thiele, Felix Dietl Verfasseranschrift: Dipl.-Ing. Hans-Josef Kloubert, BOMAG, Hellerwald, Boppard, Dr.-Ing. Ralf Thiele, FUGRO CONSULT GmbH, Fachbereich Geomonitoring, Hauptstraße 103, Markkleeberg, Dipl.-Ing. (FH) Felix Dietl, FUGRO CONSULT GmbH, Fachbereich Geomonitoring, Hauptstraße 103, Markkleeberg, Einleitung Der Flughafen Leipzig/Halle erhält nach dem Neubau der Start- und Landebahn Nord nun eine neue Start- und Landebahn Süd. Dazu musste zuerst die alte, aus dem Jahre 1960 stammende Landebahn rückgebaut werden. Für diese gab es aufgrund von Rissbildungen, Alkalikieselsäurereaktionen und einer vorhandenen Pistenlänge von nur 2500 m Nutzungseinschränkungen. Mit dem ersten Spatenstich am begannen die Arbeiten für die 3600 m lange und 60 m breite neue Start- und Landebahn Süd des Flughafens Leipzig/Halle. Die Landebahn wurde für eine Betriebszeit von 24 Stunden/Tag bei Schlechtwetterbetrieb CAT IIIb für beide Anflugrichtungen ausgelegt. Für den Bau der Landebahn einschließlich der Vorfelder waren ca m 3 Boden zu bewegen und ca m 2 Betonflächen herzustellen. Insgesamt waren an der Baumaßnahme ca. 80 Firmen mit insgesamt ca Bauarbeitern auf dem Baufeld beteiligt. Die Investitionssumme lag bei ca. 290 Millionen Euro. Bild 2 zeigt einen Lageplan der Start- und Landebahn mit den Rollwegen, Vorfeldern und Stellflächen. Die Erd- und Betonarbeiten wurden zu Beginn des Jahres 2007 weitgehend abgeschlossen. Die Start- und Landebahn Süd soll Mitte 2007 ihren Betrieb aufnehmen. Bild 1 Herstellen des Erdplanums mit BOMAG Bodenstabilisierer MPH 122 und BOMAG Walzenzüge BW 226 PDH-4 und BW 226 DH-4. Für die Start- und Landebahn Süd sowie für Rollwege, Vorfelder und Stellplätze waren an den Untergrund, Unter- und ungebundenen Oberbau Anforderungen an Tragfähigkeit und Verdichtung definiert. Im vorliegenden Beitrag soll über die Prüfung der Tragfähigkeit und der Verdichtung im ungebundenen Oberbau der Start- und Landbahn Süd sowie der Rollwege berichtet werden. Diese Prüfungen waren als flächendeckende dynamische Verdichtungskontrolle sowie ergänzend als Prüfung des Arbeitsverfahrens durch den Auftraggeber ausgeschrieben. Bild 2 Lageplan der Start- und Landebahn Süd (grün) mit Rollwegen (dunkelblau) und Vorfeldern.

3 Flughafen Leipzig/Halle Die Arbeiten an der Start- und Landebahn Süd erfolgten durch die ARGE Flughafen Leipzig/Halle (Heilit + Wörner Bau GmbH, Max Bögl Bauunternehmung GmbH & Co. KG, STRABAG Straßen- und Tiefbau AG) und an den Rollwegen durch Bilfinger Berger Verkehrswegebau GmbH. Die Eigenüberwachung für beide Abschnitte wurde durch die FUGRO CONSULT GmbH, Fachbereich Geomonitoring ausgeführt. Die Funktion der Kontrollüberwachung übernahm das BAUGEO Ingenieurbüro für Baugrund und Geotechnik GmbH. Die eingesetzten Verdichtungs- und Prüfwalzen stammten von BOMAG. Im Folgenden wird die Prüfmethode FDVK vorgestellt und dann über deren Einsatz am Flughafen Leipzig/Halle berichtet. Bild 3 Ermittlung des E VIB -Wertes. das sich aus dem vertikalen Kräftegleichgewicht und dem vertikalen Schwingweg der Bandage ergibt. An dem Belastungsast des Kraft-Weg Diagramms berechnet sich die Steifigkeit mit F/ S. Zunehmende Steifigkeiten führen zu 2. Flächendeckende dynamische Verdichtungskontrolle (FDVK) 2.1 Messprinzip des BOMAG Terrameters Voraussetzung für die Anwendung der flächendeckenden dynamischen Verdichtungskontrolle ist die Ausrüstung der Verdichtungsgeräte mit Mess- und Dokumentationseinrichtungen. Eine Datenerfassung und einfache Darstellung erfolgt mit dem BOMAG Terrameter (BTM) (Bild 4). Das BOMAG Compaction Management (BCM) ist ein komplexes Darstellungs- und Auswertesystem. Beim Bau der neuen Start- und Landebahn Süd waren zeitweise 25 BOMAG Walzenzüge in den Gewichtsklassen t im Einsatz. 18 Walzenzüge, vorwiegend aus der Reihe BW 213 DH-4 und BW 213 DH-4 BVC VARIOCONTROL, waren mit dem Messsystem Terrameter BTM prof ausgestattet. In sechs der Walzenzüge war zusätzlich das Dokumentationssystem BCM 05 installiert. Das Messprinzip des Terrameters BTM prof basiert auf der Ermittlung der dynamischen Steifigkeit des Bodens. Aus den gemessenen Beschleunigungssignalen des vibrierenden Walzenkörpers wird für jede Exzenterumdrehung ein Kraft-Weg Diagramm erstellt, Bild 4 BOMAG Terrameter BTM prof und Dokumentationssystem BCM 05.

4 Einsatzmöglichkeiten von BOMAG BTM prof und BCM 05 steileren Belastungskurven. Unter Zugrundelegung linearer, elastischer und isotroper Verhältnisse lässt sich aus der Steifigkeit der dynamische Steifigkeitsmodul des Bodens ableiten, der in direkter Beziehung zum Verformungsmodul E V des statischen Lastplattendruckversuchs steht. Der mit E VIB bezeichnete dynamische Steifigkeitsmodul des Bodens beschreibt ähnlich wie der Verformungsmodul E V das Tragfähigkeitsverhalten des Bodens, allerdings auf Basis der dynamischen Messung mit der Vibrationswalze (Bild 3). Es handelt sich um eine physikalisch verifizierbare Messgröße, die anders als dimensionslose dynamische Messwerte nicht nur zur qualitativen, sondern auch zur quantitativen Beurteilung des Verdichtungs- und Tragfähigkeitszustandes herangezogen werden kann. Unter Beachtung unterschiedlicher Materialverhalten bei statischer und dynamischer Belastung des Bodens ist eine Kalibrierung zwischen E VIB und E V notwendig. 2.2 Walzenintegrierte Mess- und Dokumentationseinrichtung Das Terrameter BTM prof besteht im Wesentlichen aus der Aufnehmereinheit mit zwei Beschleunigungssensoren, die am nicht drehenden Teil der Bandage angeordnet sind, der Elektronikeinheit, einem Wegsensor, der Bedien- und Anzeigeeinheit und einem Drucker. Auf dem Terrameter Display werden der E VIB -Wert, die Arbeitsgeschwindigkeit, Frequenz und Amplitude kontinuierlich angezeigt. Mit dem Drucker können unmittelbar auf der Baustelle für Bahnen bis zu 150 m Länge Ausdrucke erstellt werden. Der Papierstreifen dokumentiert die aufgezeichneten E VIB -Werte als Linienschrieb und die Betriebsparameter des Verdichtungsgerätes. Der Messschrieb ist besonders hilfreich auf kleineren Baumaßnahmen und zur fallweisen Kontrolle der Verdichtung auf größeren Maßnahmen. Es lassen sich Schwachstellen und Bereiche mit geringer Tragfähigkeit auf der Messstrecke genau lokalisieren. Durch Vergleich der Messschriebe von mehreren Übergängen lassen sich auch der Verdichtungsfortschritt und die mit dem Gerät maximal mögliche Verdichtung erkennen und dokumentieren. Für mittlere und große Baumassnahmen, wie sie im Verkehrswegebau sowie bei der Baureifmachung von Gründungsflächen des Gewerbe-, Industrie- und Containerterminalbaus vorkommen, ist das Dokumentationssystem BCM 05 für eine flächenhafte Betrachtung der Baustelle und ein Datenaustausch zwischen Walze und Baubüro unerlässlich. Während des Verdichtungsvorganges werden die vom BTM prof anfallenden Messdaten dem Walzenfahrer grafisch und numerisch auf dem Farbdisplay des BCM 05 Bild 7 Beispiel einer GPS-basierten FDVK mit Farbzuordnung entsprechend erreichter Verdichtung. Bild 5 Bahngebundene Dokumentation mit BOMAG BW 213 DH-4 und BCM 05. Bild 6 BOMAG BW 213 DH-4 BVC mit GPS-Empfänger und BCM 05 Display. Systems angezeigt und mit dem Auswerteprogramm BCM 05 office auf einem PC analysiert, verwaltet und dokumentiert. Die Datenübertragung zwischen Display und PC erfolgt mit einem USB Speicherstick (Bild 4). Die BCM 05 Software erstellt sowohl für den Walzenfahrer auf dem BCM Display als auch für den Auswerter der Daten im Baubüro (Prüfingenieur der Eigenüberwachung) aussagekräftige und detaillierte Datenübersichten mit Flächenberechnungen und statistischer Betrachtung der EVIB Werte zur Beurteilung der Verdichtungsqualität. Die grafische Darstellung erfolgt wahlweise als Draufsicht mit Farbzuordnung oder als 2D- Darstellung (Bild 13). Die 2D-Darstellung entspricht dabei der Messschriebdarstellung des Terrameters (Bild 5).

5 Einsatzmöglichkeiten von BOMAG BTM prof und BCM 05 Die Dokumentation erfolgte ohne GPS bahngebunden in der Regel mit Bahnlängen von 100 m. Dazu wird die zu bearbeitende Fläche in ein Walzbahnraster eingeteilt und Rastergröße, Positionierung im Feld durch XY Koordinaten sowie andere wichtige Daten zur Beschreibung der Verdichtungsarbeiten im Baubüro mit BCM 05 office vorbereitet und auf USB Stick eingelesen. Neben der bahnorientierten Dokumentation mit der manuellen Positionierung im Baufeld bietet das Dokumentationssystem mit dem von BOMAG entwickelten Softwaremodul BCM 05 positioning eine satellitengestützte Dokumentation (Bild 6, 7). Dabei wird neben dem E VIB -Wert kontinuierlich die Position der Walze in Lage und Höhe, die Betriebsparameter der Walze und der Zeitpunkt der Messung lückenlos erfasst und dokumentiert. Grundsätzlich können alle gängigen differenziell arbeitenden GPS Systeme mit Korrektursignalen von Referenzstationen oder satellitengestützten Referenzdiensten verwendet werden. Je nach System und Empfängerqualität werden Lagegenauigkeiten von 2-5 cm (RTK-GPS) bzw cm bei Lösungen mit Referenzsatellit erreicht. Die BCM 05 positioning Software transformiert die ankommenden Satellitendaten in das Gauß Krüger Koordinatensystem oder bei Eingabe der entsprechenden Transformationsparameter in ein anderes örtliches System. Zur Orientierung innerhalb der dokumentierten Flächen lassen sich auf einfache Weise Achsen und Umrisse mit der Aufnahme von speziellen Punkten innerhalb der Baumassnahme einbinden. 2.3 Anwendungen der FDVK Seit Einführung der ZTVE StB 94/97 können die walzenintegrierten Mess- und Dokumentationssysteme im Rahmen der Eigenüberwachung und Fremdüberwachung für Erdarbeiten im Straßenbau eingesetzt werden. Im Vordergrund steht hierbei die Anwendung der FDVK als Vollprüfung auf Grundlage einer Kalibrierung der dynamischen Messwerte der Walze an die bauvertraglich definierten Prüfmerkmale Verdichtungsgrad und Verformungsmodul. Die Verfahrensweise ist als Prüfmethode M2 in der ZTVE StB 94/97 und in den technischen Prüfvorschriften für Boden und Feld im Straßenbau (TP BF StB) Methode FDVK Teil E 2 verankert. Die Anwendung der FDVK als Vollprüfung wird am Beispiel des Neubaus der Start- und Landebahn Süd und der Rollwege im Abschnitt 3 erläutert. Darüber hinaus bietet die FDVK eine Reihe von weiteren Anwendungsmöglichkeiten, die keine Kalibrierung erfordern (Bild 8). Eine mit dem BCM 05 durchgeführte flächendeckende Schwachstellensuche durch ein Proof Rolling ist auf allen Bodenarten einsetzbar. Schwachstellen mit niedrigen E VIB -Werten werden dabei erkannt und dokumentiert. Die Verdichtungsprüfung mit Einzelversuchen kann gezielt an diesen Schwachstellen durchgeführt werden. In der Kombination von dynamischem Messwert der Walze und Einzelprüfung kann die Fläche dann insgesamt beurteilt werden. Bild 8 Anwendungsmöglichkeiten der FDVK. Eine weitere wichtige Anwendung ist die Dokumentation der Verdichtung auf Grundlage einer Probeverdichtung und der damit verbundenen Festlegung einer Arbeitsanweisung. Hierzu werden mit dem BCM 05 System und einer GPS Anbindung die E VIB -Werte und die Position der Walze kontinuierlich dokumentiert und damit auch die Verdichtungsübergänge kontrolliert. Die mit den Anwendungsmöglichkeiten der FDVK verbundenen Vorteile im Hinblick auf Steigerung der Verdichtungsleistung und Verbesserung der Verdichtungsqualität las-

6 Verdichtungsanforderungen und Prüfplan für ungebundenen Oberbau sen sich wie folgt zusammenfassen: Inhomogenitäten und schlecht verdichtete Stellen werden lokalisiert und dokumentiert der Verdichtungsprozess und der erreichte Verdichtungszustand kann lückenlos dokumentiert werden die Gefahr der Unter- und Überverdichtung wird reduziert der Verdichtungsgeräteeinsatz wird optimiert der geringere Aufwand für die Verdichtung und deren Kontrolle führt zu Zeit- und Kosteneinsparungen die Prüfleistungen können erheblich gesteigert werden. 3. Flächendeckende dynamische Verdichtungsprüfung (FDVK) als Prüf- und Kontrollmethode auf der Start- und Landebahn Süd und den Rollwegen Aufgrund der vorliegenden Erfahrungen mit der FDVK wurde eine 100 %ige Prüfung aller Flächen und aller Prüfebenen mit FDVK angestrebt, wobei gleichzeitig der Aufwand für ergänzende Kontrollprüfungen erheblich reduziert werden sollte. Grundlage für diese Reduzierung der konventionellen Prüfungen bildeten umfangreiche Probe- und Kalibrierfelder. 3.2 Prüfplan Für die beiden Baufelder wurde durch die FUGRO CONSULT GmbH, Fachbereich Geomonitoring, als Eigenüberwacher ein Prüfplan in grafischer und tabellarischer Form erarbeitet. Dieser wurde in Abstimmung mit den Bauunternehmen durch die Kontrollüberwachung sowie den Auftraggeber bestätigt. Bild 9 konstruktiver Aufbau der Start- und Landebahn Süd und der Rollwege einschließlich der Prüfanforderungen. 3.1 Konstruktiver Aufbau und Prüfanforderungen Der Aufbau der Start- und Landebahn Süd sowie der Rollwege ist nachfolgend mit den Anforderungen an Tragfähigkeit und Verdichtung dargestellt (Bild 9). Aufbau und Prüfanforderungen für beide Bauflächen sind identisch. Die zu bearbeitende Fläche je Lage beträgt bei der Start- und Landebahn Süd m 2 und bei den Rollwegen m 2. Das Planum bildet nach Geländeregulierungen in Mächtigkeiten von bis zu 4 m ein überwiegend gemischtkörniger Boden. Den weiteren Aufbau und die Anforderungen an Tragfähigkeit und Verdichtung zeigt Bild 9. Durch den Auftraggeber wurde für die Prüfung von Tragfähigkeit und Verdichtung der ungebundenen Tragschichten (Frostschutz- und Schottertragschicht) das Verfahren flächendeckende dynamische Verdichtungsprüfung (FDVK) zuzüglich einer Kontrollprüfung im Umfang der Methode M 3 gefordert. Bild 10 Auszug aus dem grafischen Prüfplan für die Rollwege die Schottertragschicht ist hier als 2. Lage FSS (Frostschutzschicht bezeichnet).

7 Verdichtungsanforderungen und Prüfplan für ungebundenen Oberbau Jedes Prüflos wurde auf 100 % der Fläche mit der Methode FDVK geprüft. Die Prüfung basierte auf einer Kalibrierung des FDVK- Wertes E VIB zur Tragfähigkeit und zur Verdichtung. In jedem Prüflos wurde in dem Bereich mit dem geringsten Aufzeichnungswert (E VIB ) aus der FDVK Prüfung direkt die Tragfähigkeit mit der statischen Lastplatte und direkt die Verdichtung mit der Sandersatzmethode oder mit der Troxlersonde gemessen. Damit wurde der Prüfumfang nach M3 auf je eine direkte Prüfung reduziert. Zusätzlich zur Methode M2 wurde damit noch eine Schwachstellensuche mit anschließender direkter Prüfung ausgeführt. Damit konnte sichergestellt werden, dass die Zielvorgaben vollflächig erreicht wurden. Die Ergebnisse der FDVK Prüfungen sowie der direkten Prüfungen wurden durch die Eigenüberwachung ausgewertet und dokumentiert, sowie innerhalb von 24 h der Kontrollüberwachung und dem Auftraggeber zur Verfügung gestellt. Für die Ausführung der Eigenüberwachung wurde das Baufeld in Prüflose eingeteilt. Ein Prüflos wurde dabei mit einer Breite von 15 Verdichtungsspuren nebeneinander und einer Länge von 100 m festgelegt. Damit ergaben sich für die Start- und Landebahn Süd 100 Prüflose mit einer Größe von jeweils ca m 2. Es wurde damit ein walzbahnorientiertes Prüfschema gewählt. Einen Auszug aus dem grafischen Prüfplan zeigt Bild Probefelder/Bewertung Für die Anwendung der FDVK im Rahmen der Methode M2 ist immer eine Kalibrierung erforderlich. Die Kalibrierfelder wurden in den Aufbau der Start- und Landebahn Süd bzw. der Rollwege integriert. In Vorversuchen zeigte sich, dass bei den verwendeten Materialien die nach Prüfvorschrift M2 empfohlene Anzahl von Übergängen nicht uneingeschränkt geeignet war. Das Material zeigte schon nach 2 3 Übergängen 1 eine maximale Verdichtung. Mehr als 4 Übergänge führten bereits zu einer Reduzierung der Anzeigewerte. Eine Messfahrt unmittelbar nach der Verdichtung führte zu keinen verwendbaren Ergebnissen. Deshalb wurde die Messfahrt erst 24 Stunden nach der Verdichtung ausgeführt, ebenso die statischen Lastplattendruckversuche und die direkten Dichtebestimmungen. Innerhalb der Kalibrierfelder wurden dann an mindestens neun Stellen statische Lastplattendruckversuche und direkte Dichtebestimmungen ausgeführt. Diese Versuche wurden dabei gezielt in Bereichen mit geringen, mittleren und maximalen E VIB -Werten ausgeführt. Damit konnte der Forderung der Prüfvorschrift, eine möglichst große Messwertspanne zu erfassen, Rechnung getragen werden. Es wurden die Messwerte der dynamischen Verdichtungsprüfung (E VIB ) zur Tragfähigkeit (E V2 ) und zum Verdichtungsgrad (D Pr) korreliert. Aus den Kalibrierdiagrammen konnte so eine funktionale Abhängigkeit zwischen E VIB und E V2 bzw. E VIB und D Pr abgeleitet werden. Für die Verdichtungsarbeiten wurde eine Glattmantelwalze BW 213 DH 4 von BOMAG verwendet. Die Einstellungen wurden zwischen Verdichtungsfahrt und Messfahrt nicht verändert. Die Kalibrierfelder wurden basierend auf Erfahrungen mit folgenden Geräteeinstellungen an der Verdichtungswalze hergestellt: Fahrgeschwindigkeit: 1,5 1,7 km/h Amplitude: 0,9 mm Frequenz: 36 Hz Mit der gewählten kleinen Amplitude wird der E VIB -Wert etwa über eine Tiefe von 0,6 m als integraler Wert für eine Fläche von ca. 0,50 m 2 aufgezeichnet. Der E VIB -Wert entspricht damit der mittleren Bodeneigenschaft für dieses Bodenvolumen. Die gewählte Amplitude führt bei der FDVK zu einer Messtiefe, die der Prüftiefe der statischen Lastplatte entspricht. 1 1 Übergang = 1 Überfahrt in Vor- oder Rückwärtsbewegung Im Ergebnis der Kalibrierfelder für die Frostschutzschicht und die Schottertragschicht wurde in der Regel nach drei Übergängen die maximale Verdichtung erreicht und der vierte Übergang als Messfahrt (> 24 Stunden nach Verdichtung) ausgeführt. Für die Schottertragschicht der Rollwege sowie der Start- und Landebahn Süd wurde identisches Material verwendet. Die beiden ausgeführten Kalibrierungen zeigen erwartungsgemäß ein übereinstimmendes Ergebnis bei der Kalibrierung auf Tragfähigkeit. E V2 = 150 MN/m 2 ~ E VIB = 107 bzw. 110 MN/m 2 Das Frostschutzmaterial wurde bei gleichen Materialanforderungen für die beiden Baufelder aus unterschiedlichen Lieferwerken bezogen. Die Kalibrierkurven der beiden unterschiedlichen Liefermaterialien unterschieden sich voneinander. E V2 = 120 MN/m 2 ~ E VIB = 80 bzw. 103 MN/m 2 Damit wird deutlich, dass für jedes Material eine eigenständige Kalibrierung erforderlich ist. Im Ergebnis der Kalibrierversuche wurde im Prüfplan definiert, bei welchen Prüfergebnissen ein Prüflos als bestanden gilt. Dabei wurden folgende Zielwerte definiert: Schwachstellengröße kleiner als 2,0 m Länge und kleiner als eine Spurbreite Unterschreitung des Zielwertes kleiner als 20 % in der Schwachstelle Flächenbewertung 10 % Quantilwert ~ 10 % Flächenanteil Das heißt, bei einer Unterschreitung des Zielwertes für E VIB um weniger als 20 % auf einer Länge von < 2,0 m gilt das Prüflos als bestanden, wenn insgesamt mindestens 90 % der Fläche den Zielwert von E VIB erreicht oder überschritten haben. Von dieser Definition wurde eine farbliche

8 Kalibrierung und Auswertung mit BCM 05 gesamten Prüfloses unmittelbar nach Abschluss der Messfahrt am BCM 05 Display ablesbar. Die Darstellung auf dem Display erfolgt dabei entweder als Funktion des gemessenen E VIB -Wertes über die Messlänge (2D-Darstellung) oder als Farbflächendarstellung (Draufsicht). Dabei sind in beiden Darstellungen (Bild 13) der Zielwert und eine 20%ige Unterschreitung entsprechend der Prüflosdefinition durch eine Farbwahl visualisiert. Bild 11 Korrelationsdiagramm E VIB vs. E V2. Darstellung abgeleitet. Dabei wurde unterschieden zwischen: Zielwert erreicht blau Zielwert max. 20 % unterschritten grün Zielwert mehr als 20 % unterschritten rot Zusätzlich wurde der jeweilige Farbflächenanteil in % bezogen auf die Gesamtfläche des Prüfloses ermittelt. Ein Beispiel dieser Auswertung zeigt Bild 12. Die Größe einer einzelnen Schwachstelle kann aus der maßstabsgerechten Darstellung der Spuren abgemessen werden. Bild 12 Auszug aus der FDVK Dokumentation mit Farbwahl entsprechend der Definition der Zielgrößen. 3.4 Tägliche Arbeitsweise Für die Ausführung der FDVK wurden in der Messwalze die Datenerfassungseinheit BOMAG Terrameter (BTM prof) und die Dokumentations- und Anzeigeeinheit BOMAG Compaction Management (BCM 05) installiert. Nach der Fertigstellungsmeldung von Prüflosen durch die Baufirma erfolgte durch die Eigenüberwachung (Messingenieur der FUGRO CONSULT GMBH) die Anlage und Vorbereitung dieser Prüflose im Büro unter Verwendung der Software BCM 05 von BOMAG. Dabei wurden neben den Stammdaten für jedes Prüflos folgende Werte definiert: Prüflosnummer Koordinaten Anzahl der Spuren und Bezeichnung der Spuren Länge der Spuren Zielwerte für E VIB Definition der Farbzuordnung Verwendete Kalibrierung Die vorbereiteten Prüflose wurden am nächsten Tag durch die Eigenüberwachung auf dem BCM 05 Display in der Walze installiert und es erfolgte eine Markierung der Prüflose und der Spuranordnung im Gelände. Während der Messfahrt waren für den Walzenfahrer Bereiche mit unzureichender Verdichtung sofort und das Ergebnis des Bei erfolgreicher Messfahrt wurden die Daten gespeichert, bei unzureichender Verdichtung legte die Eigenüberwachung weitere Maßnahmen fest. Die Daten der Messfahrten wurden am nächsten Tag ausgelesen. Die abschließende Auswertung erfolgte durch den Messingenieur am Bürorechner. Die Dokumentation eines Prüfloses bestand aus dem Deckblatt mit den Stammdaten, einer Draufsicht auf das Prüflos mit farbiger Zuordnung der erreichten Zielgrößen inclusive statistischer Auswertung, sowie aus einer 2D Darstellung jeder Messspur. Diese Daten wurden dem Kontrollprüfer als pdf- Dokument zur Kenntnis und Durchsicht zugesendet. Des Weiteren erhielt er einen Vorschlag für die Lage der direkten Tragfähigkeits- und Verdichtungsprüfung im Prüflos. Diese Prüfungen erfolgten dann teilweise im Beisein des Kontrollprüfers bzw. sie wurden parallel durch Eigenüberwacher und Kontrollprüfer ausgeführt. Dabei wurden Ballon-, Sandersatzverfahren oder die Troxlersonde sowie die statische Lastplatte eingesetzt (Bild 14). Die Ergebnisse der direkten Prüfungen wurden dem pdf-dokument der FDVK-Prüfung beigefügt. Damit war die Abschlussdokumentation des Prüfloses nach ca. 24 Stunden fertig gestellt. Im grafischen und tabellarischen Gesamtprüfplan wurde das Prüflos als abgeschlossen eingetragen und markiert.

9 Kalibrierung und Auswertung mit BCM 05 Bild 13 a Darstellung des gemessenen E VIB -Wertes im Prüflos durch Farbmarkierung (Draufsicht). Bild 13 b Darstellung des gemessenen E VIB -Wertes einer Messbahn des Gesamtloses als 2D Darstellung. Insgesamt haben 95 % aller Prüflose bei der ersten Messfahrt die Prüfkriterien erreicht. Durch eine Nachverdichtung haben alle weiteren Prüflose die Anforderungen bestanden. Die Kalibrierungen der Probefelder wurde durch die Prüfergebnisse der direkten Tragfähigkeits- und Verdichtungsprüfung je Prüflos ergänzt. Mit jedem Prüflos stand damit ein weiteres Wertepaar (E VIB ; E V2 ) bzw. (E VIB ; D Pr ) für die Korrelation zur Verfügung. Nach Abschluss der Baumaßnahme basierte jede Korrelation auf über 100 Wertepaaren. Es ergaben sich keine signifikanten Änderungen zu den Korrelationen, die aus den jeweiligen Probefeldern abgeleitet wurden. 4. Fazit In Auswertung dieser flächendeckenden dynamischen Verdichtungs- und Tragfähigkeitsprüfung sowie aus Erfahrungen von anderen FDVK Baustellen wird folgendes Fazit gezogen: Die flächendeckende dynamische Verdichtungskontrolle bietet mit und ohne Kalibrierung die Möglichkeit, online, kostengünstig und flächenhaft Informationen zum Trag- und Verdichtungszustand des Bodens zu erfassen und zu dokumentieren. Mit den verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten lässt sie sich auf allen Baumassnahmen des Erd- und Verkehrswegebaus sowie der Baureifmachung von Gründungsflächen erfolgreich einsetzten. Die FDVK Anwendung ohne Kalibrierung stellt ein arbeitsintegriertes Verfahren zur technischen und wirtschaftlichen Optimierung der Verdichtungsarbeiten dar und ist in allen Bodenarten geeignet. Bei einer Anwendung mit Kalibrierung wird die FDVK im Rahmen der Methode M 2 angewendet. Die FDVK als Methode M 2 eignet sich besonders gut bei mittelgroßen bis großen Baulosen bei weitgehend gleichbleibender Materialzusammensetzung und möglichst einheitlichen Untergrundverhältnissen. Grobkörnige und gemischtkörnige Böden mit Feinkornanteilen 15 % und Mineralgemische sind in der Regel gut geeignet. Uneinheitliche Ergebnisse und geringere Korrelationen sind hingegen bei

10 Vorteile der flächendeckenden dynamischen Verdichtungskontrolle des Verdichtungsvorgangs wird der Verdichtungszustand mit dem Dokumentationssystem dem Walzenfahrer visualisiert. Dies führt insgesamt zu einer gleichmäßigen, qualitätssichernden und wirtschaftlichen Optimierung der Verdichtung. Zusätzlich können vom Auftraggeber verlangte Kontrollprüfungen gezielt anhand der Dokumentationen des BCM 05 Systems ausgeführt werden. Für den Bauherrn bedeutet dies ein wesentlich höheres Sicherheitsniveau und für den Bauunternehmer eine kostenoptimierte Verdichtung. Bild 14 a Tragfähigkeitsprüfung mit der statischen Lastplatte auf Schottertragschicht. Für das technische Personal auf den Walzenzügen ergeben sich daraus keine zusätzlichen Aufgaben. Die Arbeit des Prüfingenieurs verändert sich signifikant. Es wird empfohlen, die FDVK Prüfung komplett von der Konzeption bis zum Datenmanagement durch eine erfahrene Eigenüberwachung realisieren zu lassen. Insgesamt ergeben sich dabei gegenüber der Methode M 3 keine höheren Kosten für die Eigenüberwachung. Die Ausführung eines Kalibrierfeldes ist bei der Anwendung der Methode M 2 zwingend erforderlich. Die Anzahl der Verdichtungsübergänge sollte durch Vorversuche bestimmt werden. Die Messfahrt und die direkten Prüfungen sind zeitgleich, aber erst mindestens 24 Stunden nach der Verdichtung auszuführen. Ergebnisse von direkten Kontrollprüfungen sollten zur Fortschreibung und Präzisierung der Kalibrierung verwendet werden. Bild 14 b Verdichtungsprüfung mit Troxlersonde. lokal und kleinräumig wechselnden bzw. feinkörnigen Bodenverhältnissen zu erwarten. Ein Nachweis der Verdichtung und Tragfähigkeit durch die FDVK mit der Methode M 2 erfordert grundsätzlich eine Kalibrierung. Durch die Prüfmethode M 2 als Vollprüfung wird eine deutlich höhere Prüfqualität gegenüber der Methode M 3 als stichprobenartige Überprüfung eines Arbeitsverfahrens erreicht. Bereits während Für gerade Prüfflose kann die Einmessung geodätisch oder mit Hand GPS erfolgen. Bei Kurven, mehrlagigen und versetzten Prüffeldern empfiehlt sich eine georeferenzierte Anlage der Prüflose. Diese Möglichkeit ist bei den BOMAG Walzen durch optional installierte GPS-Empfänger und einem GPS- Softwaremodul im BCM 05 gegeben. Die flächendeckende dynamische Verdichtungskontrolle wurde erfolgreich auf dem Flughafen Leipzig/Halle für die Start-

11 Vorteile der flächendeckenden dynamischen Verdichtungskontrolle und Landbahn Süd sowie im Bereich der Rollwege für die Prüfung des ungebundenen Oberbaus eingesetzt. Die gewählten Prüflosgrößen und Prüfkriterien haben sich gut bewährt. Die ingenieurtechnischen Aufgaben der Eigen- und Fremdüberwachung gewannen an Umfang und erforderten eine größere Baustellennähe sowie engere Zusammenarbeit mit der Baufirma und der Projektleitung des Bauherrn. Für die Baufelder liegt eine 100%ige Prüfdichte mit zusätzlicher direkter Nachprüfung vor. Alle Prüflose haben bestanden, es wurden keine Schwachstellen festgestellt. Es wurde ein gleichmäßig verdichteter und tragfähiger ungebundener Oberbau hergestellt. Die Zielvorgaben des Bauherrn wurden damit komplett umgesetzt. Bei insgesamt etwa ähnlichen Kosten für die Eigenüberwachung und geringeren Stillstandszeiten für die Baumaschinen, konnte durch die Anwendung der FDVK eine 100%ige Prüfdichte erzielt werden. Gleichzeitig konnte der direkte Prüfaufwand auf 1/5 des ursprünglichen Umfanges reduziert werden. Damit wurde durch den Ansatz der FDVK auf dem Flughafen Leipzig/Halle eine wesentlich höhere Prüfqualität bei geringeren Gesamtkosten im Vergleich mit der klassischen Prüfmethode M 3 erreicht. Der erfolgreiche Abschluss der Bauarbeiten ist neben einer qualitäts- und termingerechten Leistung auch wesentlich durch die praktizierte konstruktive und vertrauensvolle Zusammenarbeit aller beteiligten Bauunternehmen und Ingenieurbüros zurückzuführen, die bei engen Terminen, großen Massenbewegungen und der Vielzahl weiterer im Baufeld beschäftigter Unternehmen für ein gemeinsames und harmonisches Miteinander bei gemeinsamer Verantwortung eingetreten sind. Dafür danken wir allen am Bau Beteiligten. Unser besonderer Dank gilt der Projektleitung Süd des Flughafens Leipzig/Halle GmbH für die Beteiligung vieler regionaler Firmen am Gesamtprojekt und für die Unterstützung bei der Vorbereitung sowie der konsequenten und erfolgreichen Anwendung der FDVK in den genannten Baufeldern. Für wünschen dem Flughafen Leipzig/Halle einen erfolgreichen Flugbetrieb. Literaturverzeichnis: FGSV (1994) Technische Prüfvorschriften für Boden und Fels im Straßenbau TP BF StB Teil E 2, Flächendeckende dynamische Prüfung der Verdichtung FGSV (2005) Merkblatt über flächendeckende dynamische Verfahren zur Prüfung der Verdichtung im Erdbau, zur Zeit in Bearbeitung/Überarbeitung FGSV (2003) Merkblatt über die Verdichtung des Untergrundes und des Unterbaus im Straßenbau ZTVE-StB 94/97 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau Floss, R., Kröber, W., Wallrath, W., (2001) Dynamische Bodensteifigkeit als Qualitätskriterium für die Bodenverdichtung, Berichte, Internationales Symposium Technik und Technologie des Verkehrswegebaus, München Floss, R., (2001) Verdichtungstechnik im Erdbau und Verkehrswegebau, Band 1, BOMAG BOMAG (2006) Workshop Flächendeckende dynamische Verdichtungskontrolle VSVI (2006) BV Leipzig, Herr Talkenberg, Bericht über die Fachexkursion Flughafen Leipzig/Halle Neue südliche Start- und Landebahn Bild 15 Start- und Landebahn Leipzig Süd im Bau.

12 Zusammenfassung der Projektdaten Projekt: Auftraggeber: Auftragnehmer: Eigenüberwachung: Fremdüberwachung: Flughafen Leipzig/Halle in 2 Teilprojekten 1. Neubau Start- und Landebahn Süd Länge 3600 m, Breite 60 m 2. Neubau der Rollwege Flughafen Leipzig/Halle GmbH 1. ARGE Flughafenbau Leipzig Halle: Heilit + Wörner Bau GmbH, Max Bögl Bauunternehmung GmbH & Co. KG, STRABAG Straßen- und Tiefbau AG 2. Bilfinger & Berger Verkehrswegebau GmbH Fugro Consult GmbH, Fachbereich Geomonitoring, Markkleeberg BAUGEO, Ingenieurbüro für Baugrund und Geotechnik GmbH, Leipzig Verdichtungsarbeiten: Erdarbeiten m 3 Erdbau/ungebundener Oberbau: SLB: 1. Frostschutzschicht B 1: Stärke 0,25 m: m 3 Frostschutzschicht B 2: Stärke 0,30 m: m 3 Rollwege: 2. Frostschutzschicht B 1: Stärke 0,25 m: m 3 Frostschutzschicht B 2: Stärke 0,30 m: m 3 Verdichtungsgeräte: 3 x BW 225 / BW 226 Glattmantelbandage und Stampffusswalzen 4 x BW 219 Glattmantel und Stampffusswalzen 12 x BW 213 DH-4 bzw. BW 213 DH-4 BVC mit BOMAG Terrameter BTM prof 6 x BW 213 DH-4 bzw. BW 213 DH-4 BVC mit Terrameter BTM prof und BMC 05 Als Marktführer in der Verdichtungstechnik bieten wir Ihnen ein breit gefächertes Maschinenprogramm. Unsere Spezialisten beraten Sie bei Problemen und finden eine auf Ihre Anwendung zugeschnittene Lösung. Innovative Fertigungsstätten in Deutschland, USA und China sowie Lizenz- und Kooperationspartner in vielen Ländern sichern den Bau von BOMAG-Maschinen rund um die Uhr. Mit sechs Niederlassungen in Deutschland, acht eigenständigen Tochtergesellschaften in China, England, Frankreich, Italien, Japan, Kanada, Österreich und USA, einem Vertriebsbüro in Singapur sowie 500 Händlern weltweit stellt BOMAG eine umfassende Betreuung vor Ort sicher. Service überall und jederzeit! Unsere Niederlassungen und Händler haben Zugriff auf ein zentrales Ersatzteillager, in dem ca Original-Ersatzteile ständig verfügbar sind. Dies garantiert die Lieferfähigkeit, die Sie von BOMAG erwarten. Qualität! Für die Lackierung der Maschinen verwendet BOMAG weitestgehend eine hochwertige umweltfreundliche Pulverbeschichtung, die sich vor allem durch ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Kratzfestigkeit und UV-Beständigkeit auszeichnet. Auskunft: BOMAG GmbH, Anwendungstechnik, Dipl.-Ing. H.-J. Kloubert Tel.: / Fax: / 3090 Wo auch immer Qualität und Know-How gefragt sind BOMAG ist für Sie da! Die abgebildeten Maschinen besitzen teilweise Sonderausstattungen, die gegen Aufpreis lieferbar sind. Änderungen bei Konstruktion, Form und Lieferumfang sowie Abweichungen im Farbton bleiben vorbehalten. Head Office/Hauptsitz: BOMAG, Hellerwald, Boppard, GERMANY, Tel.: , Fax: , info@bomag.com BOMAG Maschinenhandelsgesellschaft mbh, Porschestraße 9, 1230 Wien, AUSTRIA, Tel.: , Fax: , austria@bomag.com BOMAG (CANADA), INC., 1300 Aerowood Drive, Mississauga, Ontario L4W 1B7, CANADA, Tel.: , Fax: , canada@bomag.com BOMAG (CHINA) Compaction Machinery Co. Ltd., No West Huancheng Road, Shanghai Comprehensive Industrial Zone (Fengxian), Shanghai , CHINA, Tel.: , Fax: , china@bomag.com BOMAG FRANCE S.A.S., 2, avenue du Général de Gaulle, Viry-Châtillon, FRANCE, Tel.: , Fax: , france@bomag.com BOMAG (GREAT BRITAIN), LTD., Sheldon Way, Larkfield, Aylesford, Kent ME20 6SE, GREAT BRITAIN, Tel.: , Fax: , gb@bomag.com BOMAG Italia Srl., Z.I. - Via Mella 6, Desenzano del Garda (Bs), ITALY, Tel.: , Fax: , italy@bomag.com BOMAG Japan Co., LTD., Oval Court Ohsaki Mark West Bldg. 8th floor, , Higashi Gotanda, Shinagawa-ku, Tokyo, JAPAN, , Tel: , Fax: , japan@bomag.com BOMAG GmbH, 300 Beach Road, The Concourse, #38-03, Singapore , SINGAPORE, Tel.: , Fax: , singapore@bomag.com BOMAG Americas, Inc., 2000 Kentville Road, Kewanee, Illinois 61443, U.S.A., Tel.: , Fax: , usa@bomag.com 02/05 06/07 PRF PRD