GeTec Ingenieurgesellschaft für Informations- und Planungstechnologie mbh. Überreicht durch

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1 Visualization of Relevant Data for Compensation Grouting Visualisierung relevanter Daten beim Compensation Grouting Dipl.-Ing. Henry Knitsch GeTec Ingenieurgesellschaft mbh, Offenbach Überreicht durch GeTec Ingenieurgesellschaft für Informations- und Planungstechnologie mbh Aachen Office D Aachen, Rotter Bruch 26a Fax Rhein-Main Office Fax Veröffentlicht in Tunnel 3/2008 Seiten Fachaufsatz GT D/E

2 38 Deutschland Germany Tunnel 3/2008 Visualisierung relevanter Daten beim Compensation Grouting H. Knitsch Zur Abminderung vortriebsbedingter Setzungen bei Tunnelvortrieben auch unter schwierigen geotechnischen und örtlichen Randbedingungen wird häufig das Compensation Grouting eingesetzt. Im folgenden Beitrag werden das Verfahren und die Überwachung ausführlich beschrieben. Visualization of Relevant Data for Compensation Grouting H. Knitsch To reduce excavation-related settling in tunnelling projects, compensation grouting is frequently employed, even in difficult geotechnical and local conditions. In the following paper, this process and monitoring of the process are described in detail. 1 Verfahrensbeschreibung Compensation Grouting Für die Erweiterung der öffentlichen Infrastruktur in Ballungsgebieten werden zunehmend innerstädtische Tunnelbaumaßnahmen durchgeführt. Die Sicherung und der Erhalt von sensiblen Bauwerken im geotechnischen Einflussbereich des Tunnelvortriebs werden dabei mit dem Verfahren des Compensation Grouting seit Mitte der 1980er-Jahre durchgeführt. Das Verfahren wird auch als Kompensationsinjektion, Hebungsinjektion oder Soilfrac bezeichnet und in DIN EN 12715:2000 [10] beschrieben. Historische Entwicklung: Seit 1976 wird das Compensation-Grouting-Verfahren mit entsprechender Messtech- nik zur Hebung von Gebäuden eingesetzt wurde zum ersten Mal eine Schlauchwaage zur Überwachung und Steuerung der Injektionstechnik verwendet wurde die Injektions- Datenbank GroutControl (noch 1 Description of the Compensation Grouting Process For the further development of public infrastructure in congested urban areas, more and more innercity tunnelling projects are realized. For such projects, the compensation grouting method has been applied since the mid-1980s to secure and preserve sensitive structures in the geotechnically affected range of the tunnelling projects. This process is also referred to as compensation injection, elevation grouting or Soilfrac and is described in DIN EN 12715:2000 [10]. Historical Development: Compensation grouting has been employed with appropriate measurement systems for the elevation of building structures since 1976 In 1988, a level gauge system was used for the first time for monitoring and control of the grout injection system. In 1989, the grout injection database GroutControl (still without graphical user interface) was used for the first time. In 1993, application of GroutControl in the New Dipl.-Ing. Henry Knitsch, GeTec Ingenieurgesellschaft für Informations- und Planungstechnologie mbh, Aachen/D 1 Schnitt durch ein Ventilrohr mit Verpresskörper 1 Section through a tube à manchette with grout Dipl.-Ing. Henry Knitsch, GeTec Ingenieurgesellschaft für Informations- und Planungstechnologie mbh, Aachen/D

3 Tunnel 3/2008 Data Visualization for Compensation Grouting 39 ohne grafisches Benutzerinterface) erstmals eingesetzt Einsatz von Grout- Control beim Projekt New St. Clair River Rail Tunnel [4] in Kanada. Seit dieser Zeit ist das System das Standard-Tool für die Hebungsinjektion. Beim Compensation Grouting wird im Einzelschritt örtlich gezielt eine meist vorab definierte Menge hydraulischen Bindemittels unter Druck eingepresst. Dabei entstehen künstliche Klüfte (Fracs), die mit Injektionsgut gefüllt werden. Die systematische und mehrfache Beaufschlagung mit Injektionsgut führt in der ersten Phase zum Kraftschluss mit dem Bauwerk (Kontaktinjektion). Durch die Verdichtungswirkung auf den zwischen den erhärteten Feststofflamellen eingespannten Boden und durch den erhärteten Feststoff selbst wird eine Verbesserung der Eigenschaften des Bodens (Festigkeit, Steifigkeit und Konsistenz) erreicht. Bei Fortsetzung der Behandlung kommt es nach weiterem Spannungsanstieg im Boden schließlich zu steuerbaren Hebungen. Unter Berücksichtigung der für das Bauwerk verträglichen Verformungen und weiterer Grenzkriterien kann ein spiegelbildlich zur erwarteten Setzungsmulde verlaufender Hebungshügel durch eine Vorinjektion hergestellt werden (Bild 1). Für die qualifizierte Steuerung der Injektionsarbeiten müssen folgende Parameter im Zusammenhang bewertet werden: Injektionsdaten (Drücke, Mengen, Anzahl der Injektionsdurchgänge etc.) Daten der Bohrlochvermessung (Lage der Injektionspunkte unter dem Bauwerk) (Differenz-)Verformungen des Baugrundes/der Bauwerke 2 Regelkreis Compensation Grouting 2 Compensation grouting control loop bodenmechanische Baugrundeigenschaften Lage der Vortriebsmaschine. Zur Beurteilung des Injektionserfolges müssen die Daten zusammengeführt und im zeitlichen und räumlichen Kontext analysiert und bewertet werden. Aufgrund der Komplexität vieler Einzelvorgänge erfolgt dies am besten über eine grafische Visualisierung. Die lückenlose Dokumentation und Bewertung aller relevanten Daten ist Erfolgskontrolle und Grundlage zielgenauen Arbeitens in einem. Dies ist bei den anfallenden Datenmengen praktisch nur durch leistungsfähige IT-Systeme möglich. Hier setzt GroutControl an. Um den funktionsfähigen Regelkreis komplexer Injektionsmaßnahmen umzusetzen, sind folgende Komponenten erforderlich: Mess- und Überwachungssystem für die Bauwerksbewegungen Messung der 3-D-Istlage der Bohrungen Mess- und Überwachungssystem für die Injektionsarbeiten (Containersteuerung). Die Entspannung des Bodens beim Tunnelvortrieb führt zu den typischen Setzungen (Setzungsmulde), die durch die Kompensationsinjektion in- St. Clair River Rail Tunnel project [4] in Canada. Since then, the system has been used as a standard tool for elevation grouting. In compensation grouting, a usually predefined quantity of hydraulic binder (grout) is injected under pressure in a single step at a specific location. Artificial fissures (fracs) are formed, which are filled with the injected grout. The systemic and repeated supply of grout leads in the first phase to a frictional connection with the building structure (contact grouting). The compaction effect on the soil between the hardened lenses of solid material as well as the hardened solid itself improve the properties of the soil (strength, rigidity and consistency). With continuation of this treatment, following a further increase in stress in the soil, finally a controllable elevation or uplift results. Allowing for the deformations that can be tolerated by the structure and other limiting criteria, a mirror-inverted mound of uplifted soil can be created by pre-grouting to compensate for any expected hollow resulting from settlement (Fig. 1). For qualified control of the grouting process, the following parameters must be evaluated in combination: Grout injection data (pressures, quantities, number of grouting cycles, etc.) Borehole measurement data (position of the grout injection points below the structure) (Differential) deformation of the subsoil/structure Soil mechanical properties of the sub-soil Position of the tunnelling machine. To assess the efficiency of the grouting process, the data must be collected, analysed and evaluated in a time and spatial context. On account of the complexity of many individual processes, it is expedient to base such an assessment on a graphical visualization. Continuous documentation and evaluation of all relevant data can be used both to gauge the success of the grouting process and as a basis for accurate working. Considering the volume of data to be processed, this is only practicable with high-performance IT systems. This is where GroutControl comes in. The following components are necessary to implement the functional control of complex grouting measures: Measurement and monitoring system for the structure s movements Measurement of the actual 3D position of the boreholes Measurement and monitoring system for the grouting work (container control). The relaxation of the soil during tunnelling typically leads to settlement (settlement hollows), which can be kept within the permitted limits or compensated for by compensation grouting. The constant availability of all data in real-time is a precondition for a fast response, so as to avoid any interruption to tunnelling and downtime (Fig. 2).

4 40 Deutschland Germany Tunnel 3/2008 nerhalb der zulässigen Grenzen gehalten bzw. ausgeglichen werden. Die ständige Verfügbarkeit aller Daten in Echtzeit ist dabei Voraussetzung für die schnelle Reaktion, um dem Tunnelvortrieb keine Unterbrechungen aufzuzwingen (Bild 2). 2 Einflussgrößen beim Compensation Grouting 2.1 Mess-/Überwachungssystem Der Erfolg des Compensation Grouting ist weitgehend von der Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Verfügbarkeit der Messwerte abhängig. Vorab sind Überlegungen über die Messdichte des Messsystems, die zu erwartenden und die tolerierbaren Verformungen anzustellen. Die präzise Steuerung der Injektion und Kontrolle von einzelnen Bauwerksteilen erfordert eine Sensorik, die Verformungen mit hoher Genauigkeit in Echtzeit erfasst. Es können verschiedene Messsysteme eingesetzt werden: Füllstandsschlauchwaagen Druckschlauchwaagen Rissmesser elektronische Tachymeter Digitalnivelliere. Die Druckschlauchwaage [6, 7, 9] hat sich bei einer Vielzahl schwieriger Projekte hervorragend bewährt. Die Vorteile sind die rasche Erfassung vieler Sensoren und die hohe Genauigkeit entsprechend den zuvor genannten Anforderungen. stellen mit dem Ausgleichsgefäß (Referenzniveau) verbunden (Bild 3). 2.3 Messdynamik Hinsichtlich ihres dynamischen Verhaltens unterscheidet sich die GeTec-Druckschlauchwaage (Bild 4) von einer klassischen Schlauchwaage dadurch, dass die Flüssigkeitssäule nur Schwingungen mit kleiner Amplitude ausführt. Bewegungen mit geringer Beschleunigung werden kontinuierlich erfasst. Einmal angeregt, beträgt die Relaxationszeit nur etwa 10 s (bei einem 100-m-Schlauchwaagensystem). Das Herz des Schlauchwaagensystems bilden kapazitive Druckaufnehmer, die sich durch hohe Zuverlässigkeit und Stabilität auszeichnen. Die technischen Spezifikationen sind: frei wählbarer Zeitraum für die Einzelmessungen frei wählbare Mittelung der Messwerte (Gleitmittel) Standardabweichung dieses Mittelwertes zwischen 0,02 und 0,05 mm eine Systemgenauigkeit von 0,2 bis 0,3 mm für die gemessenen Höhenunterschiede. Über einen Rechner werden die Daten eingelesen, visualisiert und archiviert oder über 2 Factors Influencing Compensation Grouting 2.1 Measurement/ monitoring system The success of compensation grouting is largely dependent on the reliability, accuracy and availability of the measured values. Prior to the grouting work, considerations must be made concerning the measurement density of the measurement system, the expected and tolerable deformations. The precise control of the grout injection process and monitoring of individual sections of a structure requires a system of sensors that record deformation in real-time and with great accuracy. Various measurement systems can be applied. liquid level gauge system hydrostatic levelling device extensometer electronic tachymeter digital level. The hydrostatic levelling device [6, 7, 9] has proven extremely effective in a number of projects, even in difficult conditions. The advantages are the rapid capture of measurements from a large number of sensors and great accuracy with regard to the above-mentioned requirements. 2.2 Principle of operation In the GeTec hydrostatic levelling system, pressure transducers measure any change in hydrostatic pressure compared to a reference measurement cell. This pressure change is converted into a height change. Hoses connect all measurement points with the header tank (reference level) (Fig. 3). 2.3 Measurement dynamics With regard to its dynamic behaviour, the GeTec hydrostatic levelling system (Fig. 4) differs from a traditional liquid level gauge in that the head of the liquid only oscillates with small amplitudes. Movements with low acceleration can be continuously recorded. Once stimulated, the relaxation time is only about 10 s (for a 100-m hydrostatic levelling system). Core components of the hydrostatic levelling system are capacitive pressure transducers with high reliability and stability. The technical specifications are: Freely definable time period for the individual measurements Freely definable averaging of the measured values (sliding average) Standard deviation of this average between mm A system accuracy of 0.2 to 0.3 mm for the measured height differences. 2.2 Funktionsprinzip Bei der GeTec Druckschlauchwaage erfassen Druckaufnehmer die Änderung des hydrostatischen Drucks gegenüber einer Referenzmessstelle. Diese Druckänderung wird in eine Höhenänderung umgerechnet. Über Schläuche sind alle Mess- 3 Funktionsprinzip System Schlauchwaage 3 Operation of the liquid level gauge system

5 Tunnel 3/2008 Daten-Visualisierung beim Compensation Grouting 41 weiterverteilt. Für die Registrierung der Messdaten wurden speziell Messdatenarchive entwickelt. Die Beweissicherung auch über größere Zeiträume ist somit gewährleistet. Zusätzlich können bei empfindlichen Bauwerken weitere Sensoren (z. B. Rissmesser) in das System integriert werden. 2.4 Bestimmung der räumlichen Lage der Ventilrohrfächer Wegen des häufig eng begrenzten Arbeitsfensters von nur wenigen Metern zwischen UK-Fundament und Tunnelfirste ist die zulässige Lageabweichung der Bohrungen nur gering. Mit mobilen Messsonden können die Abweichungen gemessen und in GroutControl erfasst werden. Es können verschiedene Messsysteme eingesetzt werden: Horizontalinklinometer Multishot mit Gyro (Kreiselkompass) Reflex MaxiBor II. 2.5 Erfassung der Bohrlochvermessungsdaten Das Reflex MaxiBor II ist ein robustes optisches Messinstrument, das ideal für den Einsatz in magnetischem Fels und Gestein und in metallischem Bohrgestänge geeignet ist. Das System misst die Krümmung in aufeinander folgenden Segmenten eines Bohrloches durch optische Reflektoren im Inneren des Messsystems. Anfangskoordinaten und -richtung können geodätisch vermessen und eingegeben werden. Das System misst auch die Neigung und den Drehwinkel der Sonde. Die Auswertesoftware rechnet diese Messwerte automatisch in einen 3-D-Bohrlochverlauf um. Die Auswertung kann sofort 4 Druckschlauchwaage System GeTec 4 GeTec hydrostatic levelling system auf der Baustelle am Bohrlochmund erfolgen (PDA) und in GroutControl eingelesen werden (Bild 5). 2.6 Injektionsdaten Die Aufzeichnungsgeräte im Injektionscontainer liefern die Injektionsdaten jedes Injektionsvorganges: Ventilstufennummer und damit Lage des Injektionspunktes Pumpennummer Container Injektionsanfang und -ende Aufpressdruck mittlerer Druck Enddruck Injektionsmenge Druck und Menge als zeitlicher Verlauf. Diese Daten erlauben die lückenlose Visualisierung eines Verpressvorganges. Das System berechnet aus diesen Daten die maßgeblichen Kenngrößen der Injektion und legt dies als Datensatz in der Datenbank ab. 2.7 IT-Implementierung GroutControl wurde 1993 [4] erstmalig eingesetzt. Die Software wird stetig weiterentwickelt und verfügt heute A computer captures, visualizes and archives the data or alternatively distributes the this data by . Special measurement data archives have been developed for registration of the measured data. Documentation of the measurements even over longer periods is therefore guaranteed. In addition, if sensitive structures are potentially affected by the tunnelling, other sensors (e.g. extensometers) can be integrated in the system. 2.4 Determination of the position of the tube-à-manchette fan On account of the often very confined work space of just a few metres between the bottom edge of the foundation and the tunnel roof, the permissible positional deviation of the boreholes is very limited. With mobile measurement sensors, any deviations can be measured and recorded by GroutControl. 5 Funktionsprinzip MaxiBor II 5 Operation of the MaxiBor II Various measurement systems can be used. Horizontal inclinometer Multishot with Gyro (gyro compass) Reflex MaxiBor II. 2.5 Capturing the borehole measurement data The Reflex MaxiBor II is a rugged optical measurement instrument that is ideally suited for use in magnetic rock and stone and in metallic drill rods. The system measures the curvature of consecutive hole segments using optical reflectors inside the measurement systems. Initial coordinates and direction can be geodetically measured and entered into the system. The system also measures the inclination and the angular positioning of the sensor. The evaluation software automatically converts these measured values into a 3D borehole path. The evaluation can be performed instantly at the construction site, at the mouth of the borehole (PDA), and then imported into GroutControl (Fig. 5). 2.6 Grout injection data The data capture instruments in the grouting container return the grouting data for every grouting event. Tube stage number and therefore the position of the grouting point Pump number Container Grouting start and end Initial pressure Average pressure Final pressure Quantity of grout injected Pressure and quantity as a time-dependent curve This data allows continuous visualization of a grout injection process. From this data, the system calculates the main grouting parameters and stores these as a record in the database.

6 42 Deutschland Germany Tunnel 3/2008 über ein Client-Server-Konzept. Die Benutzer kommunizieren mit der Datenbank über ein CAD-orientiertes Interface. Es kann als Einzelplatzlösung oder im Netzwerk als Mehrplatzlösungen eingesetzt werden und ist damit skalierbar. Das System wird zurzeit bei sehr großen Infrastrukturmaßnahmen in Leipzig und Köln eingesetzt. 2.8 Datenmanagement Um von den stetigen Entwicklungen der Datenbanksysteme zu partizipieren, verfügt das System über eine standardisierte Datenbankschnittstelle. Der Benutzer kann unter verschiedenen Datenbanken namhafter Hersteller wählen. Es können mehrere Projekte in einer Datenbank bearbeitet werden. Das Projekt City Tunnel Leipzig besteht datentechnisch aus 8 Projekten (Hebungsfeldern), die in einer Datenbank zusammengeführt werden. 2.9 CAD-Kern in 3-D und DGM (Digitales Geländemodell) Die Sprache des Ingenieurs ist die Zeichnung, wenn es gilt, eine Fülle von Informationen übersichtlich darzustellen. Das System verfügt über einen 3-D-CAD-Kern und eine grafische Oberfläche mit allen wesentlichen Funktionen: vordefinierte Ebenen (Layer- Technik) Austausch von Zeichnungsformaten mit gängigen CAD- Systemen wie AutoCAD (DXF/ DWG) und MicroStation (DGN) Anpassung der Elementeigenschaften (Linienfarbe, Strichdicke, Linienart) Ansichtssteuerung, Zoom, 3-D-Drehung der Zeichnung Erzeugung von grafischen Objekten Visualisierungsmöglichkeiten (vom Drahtmodell bis zur gerenderten Darstellung). 6 Abfragemaske für die Injektionsparameter, Auswahl des Projektes 6 Data retrieval screen for the injection parameters, selection of the project 3 Regelkreis des Injektionsprozesses 3.1 Erzeugung einer Abfrage Der Benutzer kann die Abfrage der Injektionsdaten in einer Abfragemaske definieren. Als Kriterien können festgelegt werden: Injektionszeitraum Art des Druckes (Aufpressdruck, mittlerer Druck, Enddruck) Verpressmenge Phasennummer Verpressaufgabe Pumpennummer Nummer der Injektionsstufe räumlicher Bereich (z. B. ein Fundament). 2.7 IT Implementation GroutControl was first used in 1993 [4]. The software has been steadily developed since then and is now based on a client-server concept. Users communicate with the database via a CAD-oriented interface. It can be used as a single-client solution or as a multi-client solution in a network and is therefore scaleable. The system is currently in use at major infrastructure projects in Leipzig and Cologne. 7 Ergebnisse der Abfrage im Quick-Modus. Die Darstellung des Injektionsverlaufes erfolgt mit dem Button Diagramme 7 Results of the query in quick mode. The progress of the grouting process can be displayed by clicking the Diagrams button 2.8 Data management To access ongoing developments in database systems, the system now features a standardized database interface. The user can choose from various databases from leading suppliers. Several projects can be processed in one database. With regard to the associated data, the City Tunnel Leipzig consists of 8 projects (elevation fields) that are collected in one database. 2.9 CAD core in 3D and DGM (Digital Terrain Model) When an abundance of information has to be shown in a clearly structured way, engineers tend to prefer drawings as the language of choice. The system features a 3D CAD core and a graphical user interface with all key functions. Predefined layers (layer method) Exchange of drawing formats with common CAD systems such as AutoCAD (DXF/DWG) and MicroStation (DGN) Adjustment of the element properties (line colour, line thickness, line type) View control, zoom, 3D rotation of the drawing Creation of graphical objects Visualization options (from wire frame to rendered diagram). 3 Control Cycle for the Grouting Process 3.1 Creating a retrieval request Users can define a request for retrieval of the grouting data in a data retrieval form. The following criteria can be specified: Grouting period Type of pressure (initial pressure, average pressure, final pressure) Quantity of grout injected Phase number Grouting job Pump number Number of grouting stage Area (e.g. a foundation). Selection with only several or all criteria is possible. Based

7 Tunnel 3/2008 Data Visualization for Compensation Grouting 43 Die Auswahl mit nur einigen oder allen Kriterien ist möglich. Durch die gezielte Auswahl verschiedener Abfrageparameter können komplexe Injektionsvorgänge analysiert und die Steuerung der Injektionsund Hebungsabläufe an die ständig wechselnden Verhältnisse angepasst werden (Bild 6). 3.2 Quick-Modus Mit dieser Ansicht ist ein rascher Zugriff auf die Summendaten der Projekte, der Bohrungen, der Bohrlochvermessung, der Ventilstufen und der Injektionen möglich. Bei dem unten gezeigten Beispiel werden Summensätze der Injektionsdaten angezeigt. Der Injektionsdruck und die Injektionsmenge können im zeitlichen Verlauf als xy-plott dargestellt werden (Bild 7). 3.3 Baustellenbericht GroutControl wird mit vorgefertigten Berichtsvorlagen ausgeliefert. Zusätzlich ist ein Berichtsgenerator integriert, um eigene Vorlagen zu erstellen. Firmen- oder Baustellenlogos lassen sich einfach integrieren. Für den Datenaus- 8 Baustellenbericht mit Abfragekriterien 8 Construction site report with data retrieval criteria tausch stehen die gängigen Formate zur Verfügung (HTML, XML, XLS, PDF, Bild 8). 3.4 Visualisierung der Abfrageergebnisse mit 2-D/3-D Von allen relevanten Objekten (z. B. Bohrlochverlauf, Ventilstufen oder Schlauchwaagensensoren) sind die 3-D-Koordinaten im System abgelegt und alle zugehörigen Daten in der korrekten 3-D- Position visualisiert. Alle Visualisierungselemente werden nach der Datenbankabfrage automatisch erzeugt. Die grafischen Elemente sind: on the selection of different retrieval parameters, complex grouting processes can be analysed and control of the grouting and uplift processes constantly adjusted to ever changing conditions (Fig. 6). 3.2 Quick Mode With this view, fast access to the cumulative data of the project, the drillings, the borehole measurements and the grout injections is possible. In the example shown below the cumulative records for the grouting data are shown. The grouting pressure and the quantity of grout injected can be displayed in an XY plot as a function of time (Fig. 7). 3.3 Construction site report GroutControl is supplied with default report templates. A report generator is also integrated for users to create their own templates. Company or construction site logos can be easily integrated. The common formats are available for data transfer (HTML, XML, XLS, PDF) (Fig. 8). 3.4 Visualization of the query results with 2D/3D For all relevant objects (e.g. borehole path, tube stages or hydrostatic levelling sensors), 3D coordinates are stored in the system and all associated data visualized in the correct 3D position. All visualization elements are automatically generated followed the database query. The graphical elements are: 3D position and names of the boreholes and tube stages Quadrants Settlement and angular deformation from the data of the deformation measurement 2D and 3D-CAD files as a background layer.

8 44 Deutschland Germany Tunnel 3/ D-Lage und Bezeichnung der Bohrungen und Ventilstufen Quadranten Setzung und Winkelverdrehung aus den Daten der Verformungsmessung 2-D- und 3-D-CAD-Dateien als Hintergrundlayer. Die Abfrageergebnisse für die Injektionsparameter lassen sich wahlweise grafisch als 2-D- oder 3-D-Elemente darstellen: 3-D-Balken 3-D-Säule B-Spline Konturlinie (Digitales Geländemodell) 2-D-Balken (Druck und Menge je Quadrant) Isolinien. Damit erhält der Bauleiter z. B. die in Bild 9 gezeigte Darstellung. Der oberste Layer zeigt die Verformung des Baugrundes/Bauwerkes. Die roten Balken zeigen den mittleren Injektionsdruck und die gelben Säulen geben die Injektionsmenge wieder. Die Auswertung erfolgte nach Quadranten. Das System unterscheidet in der Auswertung zwischen Quadranten und flächenhafter Auswertung. Bei den Quadranten (Raster frei wählbar) wird jede Information des jeweiligen Quadranten berücksichtigt, d. h. alle Ventilstufen eines Quadrats werden ausgewertet. Für die Beobachtung von Einzelfundamenten gibt es die Möglichkeit, Bereiche für die Auswertung zu definieren. Der Benutzer kann die Geometrieform beliebig bestimmen (Polygonzug) und einen anschaulichen Namen vergeben. 3.5 Steuerung von Injektionen Für die Steuerung von Injektionen müssen die Injektionsparameter (Menge und Druck) und die Reaktion des Geländes/Gebäudes im zeitlichen Kontext betrachtet werden. Eine Vielzahl von Optionen steht dafür zur Verfügung: Der Zeitraum der Hebungsinjektion kann gewählt werden. Das Referenzdatum wird bei der Berechnung der Differenzverformung verwendet. Den Verformungswerten können Farbcodes zugeordnet werden (Ampelsteuerung: rot = Hebung im kritischen Bereich, gelb = Hebungstendenz erkennbar, grün = keine Verformungen, Bild 10). Durch die Überlagerung der Verformung und Injektionsparameter erhält der Benutzer Informationen über die zu beaufschlagenden Bereiche. Die Ventilstufen können interaktiv gewählt werden. Die Interaktion von Injektionsereignis und Hebungserfolg wird deutlicht dargestellt. In einem eigenen Dialog können Arbeitsanweisungen erstellt werden. Die Arbeitsanweisung kann elektronisch in die Steuersoftware der Container übertragen werden. Für den Pumpenfahrer kann auch eine Liste erstellt werden. Kundenspezifische Formulare können ebenfalls mit dem Report- Generator erzeugt werden. 3.6 Schnittstellen von GroutControl Das System kommuniziert mit einer Vielzahl von Geräten. Die Schnittstellen liegen in frei dokumentierter Form vor. Hersteller von Komponenten erhalten somit die Möglichkeit, ihre Produkte zu integrieren. Die Schnittstelle für die Injektionscontainer funktioniert bidirektional. Injektionsdaten können ausgelesen und in das System eingespielt werden. Es erzeugt die Steuerdatei für die Verpressarbeiten, die dann an den Injektionscontainer übermittelt werden. Derzeit werden die Container folgender Hersteller unterstützt: The grouting parameter query results can be displayed either graphically or as 2D or 3D elements: 3D bars 3D columns B-spline contour line (digital terrain model) 2D bars (pressure and quantity per quadrant) Isolines. With these elements, the construction manager obtains the graphic shown in Fig. 9. The top layer shows the deformation of the ground/structure. The red bars show the average grout injection pressure and the yellow columns show the volume of grout injected. The evaluation is based on quadrants. The system features two options for evaluation, by quadrant and by area. With the quadrant option (freely definable grid size), every item of informa- 9 Injektionsdruck als Balken, Injektionsmenge als Säule und die Verformung als ISO-Linie, Bauteile und Ventilrohre 9 Grouting injection pressure as a bar, grout quantity as a column and deformation as ISO line, components and tube-à-manchette tion from the respective quadrant is taken into consideration, i.e. all grouting stages in quadrant are evaluated. For monitoring of individual foundations, an option is available to define areas for the evaluation. The user can freely define the geometric shape (traverse) and assign this a descriptive name. 3.5 Grouting control For the control of grout injections, the grout injection parameters (injection rate and pressure) and the reaction of the terrain/building must be analysed in time context. A large number of options is available for this: The period of the elevation grout injection can be selected. The reference data is used in the calculation of the differential deformation. The deformation values can be colour coded (traffic light control: red = uplift in critical range, yellow = identifiable uplift tendency, green = no deformation, Fig. 10). With overlapping of the deformation and the grout injection parameters, the user can obtain information on the areas to be grouted. The injection stages can be selected interactively. The interaction between the grout injection process event and uplift efficiency is clearly shown. Work instructions can be created in a separate dialog box. The work instructions can be electronically transferred into the control software of the container. A list can also be created for the pump operator. Customer-specific forms can be generated with the report generator. 3.6 GroutControl interfaces The system can communicate with a number of devices. The interfaces are available in

9 Tunnel 3/2008 Daten-Visualisierung beim Compensation Grouting 45 Obermann (3 und 6 Pumpen) Rodio Keller Grundbau AKI und KI. Für die Messung der Verformungen des Baugrundes ist die Druckschlauchwaage die favorisierte Technologie. Das System bietet aber auch die Möglichkeit, geodätische Systeme zur Überwachung zu integrieren. Schnittstellen existieren für: Digital Nivelliere Remote Tachymeter (Leica, Trimble und Topcon). Für die 3-D-Vermessung der Bohrlöcher verfügt das System über eine Schnittstelle für das Reflex-MaxiBor-II- System. 4 Zusammenfassung Zur Abminderung vortriebsbedingter Setzungen bei Tunnelvortrieben auch unter schwierigen geotechnischen und örtlichen Randbedingungen hat sich das Compensation Grouting bewährt Eine an die äußeren Bedingungen angepasste Planung, Bauüberwachung und Ausführung der Maßnahmen erfordert erfahrenes und qualifiziertes Fachpersonal sowie auf die Aufgabe abgestimmte Maßnahmen zur Qualitätssicherung. Hierzu zählen insbesondere auch die Kontrolle der Lagegenauigkeit der Injektionsbohrungen, die sorgfältige Aufzeichnung und Bewertung aller maßgebenden Produktionsparameter, die messtechnische Überwachung der Verformungen der Bauwerke und die zeitnahe Bewertung aller Ergebnisse im Kontext zueinander. Dazu werden geeignete Programmsysteme benötigt, die diese Daten kontinuierlich aufzeichnen, auswerten und dem Anwender in Echtzeit zur Verfügung stellen. Die Ausführung dieser Arbeiten ist wesentlich vereinfacht und macht diese Aufgaben erst möglich, denn auch das beste Fachpersonal braucht gutes Werkzeug, um erfolgreich zu sein. Literatur [1] E. W. Raabe, K. Esters: Injektionstechniken zur Stillsetzung und zum Rückstellen von Bauwerkssetzungen, Vorträge Baugrundtagung, 1986, Nürnberg. [2] H.-G. Gabener/E. W. Raabe: Einsatz von Soilfracturing zur Senkungsminderung beim Tunnelvortrieb, Taschenbuch für den Tunnelbau 1989, DGEG. [3] Raabe, A. W. and Esters, K., (1993), Soil Fracture Techniques for Terminating Settlements and Restoring Levels of Buildings and Structures, Grouting Improvement, edited by M. P. Moseley, Blackie Academic & Professional, Boca Raton, FL, pp [4] Kramer, G. J. E., Tavares, P. D., and Droof, E. R., (1994), Settlement Protection Work for the New St. Clair River Rail Tunnel, Proceedings of Canadian Tunneling, BiTech Publisher, Richmond, BC, Canada, pp [5] H. Knitsch Rückstellungen von Setzungen mit IT-gestütztem Soilfrac -Verfahren, Vortrag Fachtagung EDV in der Baupraxis 2000, Spittal a. d. Drau, Austria. [6] J. R. Säuberlich, H. Knitsch, G. Ruppel, U. Trunk, Rückstellungen von Setzungen mit dem Soilfrac -Verfahren: Zusammenspiel von Messen, Injektion und geotechnischem Modell an einem Beispiel, Messen in der Geotechnik 2000, TU Braunschweig. [7] M. Jakobs, H. Knitsch, R. Wieland, Ein Druckschlauchwaagensystem für die kontinuierliche Deformationsüberwachung und die Steuerung des Soilfrac -Verfahrens während der Untertunnelung der Centraalstation Antwerpen, Messen in der Geotechnik 2002, TU Braunschweig. [8] G. Chambosse/R. Otterbein: State of the art of Compensation Grouting in Germany International Conference on soil mechanics and Geotechnical Engineering, 2001, Istanbul. [9] M. Jakobs/R. Otterbein/H. Dekker: Erfahrungen beim Einsatz der Druckschlauchwaage zur Höhenüberwachung setzungsempfindlicher Bauwerke, Veröffentlichung Bauingenieur Band 76, [10] DIN EN Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten: Injektionen. 10 Auswertung mittels Ampelsteuerung 10 Evaluation based on the traffic light control concept freely documented form. The system is therefore open for manufacturers of components to integrate their products. The interface for the grouting container functions bidirectionally. Grouting data can be selected and imported into the system. The system generates the control file for the grout injection, which is then transferred to the grouting container. Containers of the following manufacturers are currently supported: Obermann (3 and 6 pumps) Rodio Keller Grundbau AKI and KI. Hydrostatic levelling is the preferred technology for measuring the deformation of the subsoil. But the system also allows the integration of geodetic monitoring systems. Interfaces are available for: Digital levellers Remote Tachymeters (Leica, Trimble and Topcon). For 3D measurement of the boreholes, the system has an interface for the Reflex MaxiBor II System. 4 Summary To reduce excavation-related settling in tunnelling projects, compensation grouting has proven effective even in difficult geotechnical and local conditions. Planning, monitoring and execution of the grouting specific to the external conditions demands experienced and qualified specialist personnel as well as project-specific measures for quality assurance. These include control of the position accuracy of the grout injection boreholes, meticulous recording and evaluation of all key production parameters, measurement-based monitoring of the deformation of the structures and the real-time evaluation of all results in context. For this purpose, dedicated program systems are necessary that record and evaluate this data and make this available to users in real-time. The execution of this work is simplified substantially, making such functions made possible in the first place, as even the best specialists need good tools to work effectively.