(Folie 1) Einleitung

Transkript

1 (Folie 1) Einleitung Herr Prof. Schwarz herzlichen Dank für die Einführung meine Damen und Herren Guten Tag und herzlich willkommen zum Thema Airbus Werkserweiterung Bauvermessung und Qualitätssicherung Das unter dem volkstümlichen Begriff Mühlenberger Loch in den Medien heftig diskutierte Bauprojekt, ist ein packendes Beispiel europäischer Wirtschaftspolitik, und darüber hinaus mit einem Investitionsvolumen von ca. 1,5 Mrd. EURO eines der größten Bauvorhaben die zur Zeit in Deutschland realisiert werden. Da die Vermessung Funktion des Bauablaufes ist werde ich in meinem Vortrag zunächst kurz das Bauvorhaben - 1 -

2 umreißen, um dann im Einzelnen auf die Vermessung einzugehen. (Folie 2) 1. Vorstellung des Projektes Airbus-Werkserweiterung Das Bauvorhaben ist im Südwesten Hamburgs angesiedelt und erstreckt sich über 30 km von der Rüschhalbinsel bis zur Haseldorfer Marsch. Das Baugebiet der Haseldorfer Marsch wird zur Zeit noch durch anhängige Gerichtsverfahren blockiert. Zur Ausführung kommen aktuell die 3 Baustellen Hahnöfersand, Rüschhalbinsel und Mühlenberger Loch, die ich nachfolgend in Kürze vorstelle

3 1.1. Insel Hahnöfersand (Folie 3) Die Insel Hahnhöfersand wird zu 2/3 abgetragen. Die beiden Abtragsflächen mit einer Größe von ca. 100 ha werden in Wattflächen zurück verwandelt. Bei einer mittleren Abtragshöhe von 5 Metern ist ein Gesamtabtrag von ca. 5 Mio. Kubikmetern erforderlich. Der dabei überwiegend anfallende Sand dient u.a. zur Aufhöhung des Mühlenberger Loches. Um die verbleibende Restinsel, wie auch vor allem das südlich daran anschließende Niedersächsische Gebiet vor Tideeinflüssen schützen zu können, wird die Erstellung eines ca. 4,5 km langen Deiches erforderlich

4 (Folie 4) Wie Sie aus dem Foto ersehen können, wird der abzubauende Sand im Nassverfahren gewonnen und daran anschließend über eine ca. 10 km lange Spülleitung in das Auffüllungsgebiet Mühlenberger Loch transportiert. (Zurück zur Übersicht, Folie 3) - 4 -

5 1.2. Rüschhalbinsel (Folie 5) Angesichts der Tatsache, dass in Finkenwerder das neue Superflugzeug, der A 380, gebaut wird, muss als Voraussetzung die Landebahn um 300 m verlängert werden Mühlenberger Loch Der eigentliche Kern des Bauvorhabens ist die Aufhöhung des Mühlenberger Loches (Kartendarstellung)

6 (Folie 6) Die Erweiterung des Werksgeländes findet auf einer Fläche von rund 170 ha statt. Zur baureifen Aufhöhung der Flächen sind m³ Sand erforderlich. Zum Vergleich mit der gewaltigen Sandmenge könnte man 5 mal die Außenalster zuschütten. Die Verfüllung des Mühlenberger Loches wird im Prinzip in 2 großen Schritten abgewickelt wie in der folgenden Filmsequenz dargestellt Bauverfahren (Filmsequenz 1, Start Folie 7) - 6 -

7 Bei dem Werksgelände handelt es sich um eine im Tidebereich befindliche Wattfläche. Der tägliche Tidenhub beträgt im Mittel 3 m. Zunächst mussten als Basis für den Polderdeich Sandsäulen gesetzt werden. (Folie 8) Aufgrund des Zeitdruckes ist, wie Sie aus dem Bild erkennen können, eine Vielzahl von einzelnen Rammpontons im Einsatz gewesen, deren Positionierung - und hierauf komme ich später noch ausschließlich über GPS erfolgte. (Filmsequenz 2, Start Folie 8) - 7 -

8 Der Polderdeich wurde unter Tideeinfluss auf die eingebrachten Sandsäulen gesetzt. Mit dem Schließen des Deiches entstand im Polder ein Binnensee mit konstanter Wasserhöhe. Diese Wasserfläche ist für das schwimmende Gerät zum Aufhöhen des Polders erforderlich gewesen. (Filmsequenz 3, Start Folie 9) Das Aufhöhen des Polders erfolgt zur Vermeidung von Grundbrüchen in sehr dünnen Sandschichten Setzungen des Baugrundes Bereits beim Deichbau wie auch bei der Aufhöhung treten mit zunehmender Auflast deutliche Setzungen des Untergrundes auf. Diese Setzungen sind nicht nur aus Sicht der Vermessung von primärer Bedeutung

9 (Folie 10) Die theoretische Setzungsprognose weist Setzungen im Mittel von 2,40 m auf (Folie 11) - 9 -

10 Der tatsächliche Setzungsverlauf in der Grafik rot dargestellt verlief insgesamt günstiger als die Prognose. Die Setzungskurve ist anfangs wesentlich steiler, so dass in der setzungsstärksten Phase max. 4 cm Setzung pro Tag registriert wurden. Zur Bestimmung der Setzungen sind einige hundert Pegelpunkte regelmäßig beobachtet worden. (Folie 12) Diese starke Setzung geht auf den beschleunigten Wasserentzug, bewirkt durch den Einbau einer Vertikaldrainage zurück. Im Rahmen dieser Maßnahme sind ca. 1,7 Mio. Vertikaldrainagen mit einer Tiefe von im Mittel 15 Metern gebohrt worden d.h. die entwässernde Drainagelänge betrug insgesamt ca km

11 (Folie 13) Die Setzung des Untergrundes beschleunigt sich dann beim weiteren Aufhöhen aufgrund des zunehmenden Bodendrucks auf den Untergrund. Mit Erreichen des geplanten Geländeniveaus flacht die Setzungskurve ganz deutlich ab

12 (Folie 14) 2. Bau- und Kontrollvermessung Um den Problemen dieses herausragenden Bauvorhabens begegnen zu können, hat der Auftraggeber, die Realisierungsgesellschaft Finkenwerder, eine Fachbauleitung Vermessung innerhalb der Gesamtbauleitung installiert, die durch die Arbeitsgemeinschaft Vermessung, bestehend aus den Firmen Hanack und Partner für die terrestrischen Vermessungen und der Firma Nicola für die hydrografischen Vermessungen besetzt wurde

13 2.1. Aufgaben der Arbeitsgemeinschaft Vermessung Die Aufgaben der Fachbauleitung Vermessung sind Qualitätssicherung und Kontrolle. (Folie 15) Qualitätssicherung hat das Ziel der korrekten Umsetzung der Geometrie des Bauvorhabens. Kontrolle meint die Ermittlung und Überprüfung der eingebauten Volumen, Massen und Mengen. Letztlich zielen beide Arbeitsbereiche auf die Kostenkontrolle ab. Die eigentliche Bauvermessung ist nicht Auftragsbestandteil der ARGE Vermessung. Hierzu haben sich die am Bau beteiligten mittelständischen Firmen eigener Vermessungsbüros zu bedienen, die im Rahmen der

14 Qualitätssicherung und Kontrolle durch die ARGE Vermessung begleitet werden Projektanalyse und Vermessungsverfahren (Folie 16) Die Anforderungen des Bauherrn an die Qualität des Bauvorhabens bei der Erstellung der Deiche und des Baugrundes dokumentieren sich in einer Lagegenauigkeit von ± 2 cm und einer Höhengenauigkeit von ± 0,5 cm. Die geforderte Genauigkeit, in Verbindung mit den vorliegenden technischen Konditionen führten zwangsläufig zu unserem

15 Lösungsansatz, das Vermessungsverfahren Differentielles GPS als Grundlageverfahren zu etablieren Umfassender DGPS-Einsatz Ziel des von uns bereits in der Angebotsphase erarbeiteten Vorschlages war, das Vermessungsverfahren möglichst kostengünstig bei gleichzeitig höchster Sicherheit für den Bauherrn durchzuführen Einheitliche Referenzstation für alle Nutzer Der Vorschlag basierte auf der Bedingung, alle GPS-Anwender an eine einheitliche Referenzstation zu binden (Folie 17)

16 2.5. SAPOS contra eigene Referenzstation Natürlich wurden auch Überlegungen zur Einsatzmöglichkeit des SAPOS-Signales angestellt. Hierbei müssen wir uns den SAPOS - Zustand zum Zeitpunkt der Auftragsvergabe zu Beginn des Jahres 2001 vergegenwärtigen. (Folie 18) Aufgrund dieser Tatsachen fiel die Entscheidung zum Einsatz eigener permanenter Referenzstationen

17 2.6. Ausbau der Referenzstationen (Folie 19) Um die Gebiete Hahnöfersand, Mühlenberger Loch und Rüschhalbinsel gleichzeitig mit einem DGPS-Signal zu versorgen zu können, wurden 2 permanente Referenzstationen installiert. Abschattungen des Funksignals konnten mit Hilfe von Repeater-Stationen beseitigt werden. Die Station Mühlenberger Loch ist zusätzlich mit einer redundanten kompletten Messstation ausgerüstet worden, um die ständige Verfügbarkeit des DGPS-Signals sicher gewährleisten zu können

18 2.7. Einhaltung der geforderten Genauigkeit Wie bei der Beschreibung der Aufgabenstellung bereits dargestellt, war von Seiten des Bauherrn für die Höhengenauigkeit ein Wert von ± 5 mm vorgeschrieben. Dieser, vor allem für den Grund- und Erdbau extrem hoch erscheinende Wert, entstand auf Basis der in der Vergangenheit eingesetzten terrestrischen Messverfahren wie Nivellement und trigonometrische Höhenbestimmung. (Folie 20) Diese Verfahren zeigen zwar eine sehr hohe Genauigkeit für die Einzelpunktbestimmung, versagen jedoch angesichts der äußeren Bedingungen der Baustelle, deren Einflüsse sich als systematischen Fehler in der Instrumentenhöhe auswirken

19 Bei dem GPS-Verfahren ist die Genauigkeit der Höhenkomponente gegenüber der Lage deutlich eingeschränkt und liegt für eine Einzelbeobachtung bei 2 bis 3 cm. Hierbei handelt es sich jedoch um ein allgemeines Messrauschen gegenüber der Referenzstation und somit nicht um einen systematischen Fehler der das Gesamtergebnis beeinflusst, sondern nur um den jeweiligen aufgenommenen Punkt. Unterstellt man die Gaußsche Normalverteilung so kann man davon ausgehen, dass bei einer Vielzahl von aufgemessenen Geländepunkten, der abzubildende Horizont mit einer wesentlich höheren Genauigkeit wiedergegeben wird als mit herkömmlichen Verfahren. Die hohen Genauigkeitsforderungen des Bauherrn resultieren vorrangig aus Kostengründen. Nimmt man einen systematischen Höhenfehler von 2 cm für die gesamte Fläche des Mühlenberger Loches von 1,7 Quadratkilometer, so ergibt sich ein fehlerhaftes Volumen von Kubikmetern. Bei einem mittleren Preis von 15,00 EUR pro Kubikmeter resultiert hieraus eine Kostenhöhe von ca EUR. Zum seinerzeitigen DM-Kurs wäre damit die erste Million schon verdient

20 2.8. Verfahren der Höhenkontrolle Zur Kontrolle der bewegten Bodenvolumen werden die einzelnen Geländehorizonte vor und nach Entnahme bzw. vor und nach Auftrag aufgemessen. (Folie 21) Das entsprechende Aufmaß ist von Seiten der beauftragten Baufirmen vorzunehmen. Zur Sicherstellung der korrekten Volumenermittlungen sind die Aufnahmen der Geländehorizonte durch die ARGE- Vermessung zu kontrollieren. Hierzu wurde ein besonderes Kontrollverfahren erarbeitet

21 Filmsequenz 5, Start Folie 24 Messung von Kontrollfeldern Das Kontrollverfahren besteht darin, im Bereich des vom Unternehmer aufgemessenen Geländehorizontes beliebig ausgewählte Teilflächen unabhängig durch die ARGE-Vermessung aufzunehmen. Für jedes der beiden Aufmasse wird ein digitales Geländemodell gerechnet. Die beiden Geländemodelle werden miteinander zu einem Differenzvolumenmodell verschnitten. Filmsequenz 5, Start Folie 24 Berechnung mittlerer Niveau Das Ergebnis aus der Auswertung zahlreicher Kontrollflächen liegt für die jeweils einzelne Fläche bei einer mittleren Niveaudifferenz von ±1cm zwischen beiden digitalen Geländemodellen. Dieser Wert liegt bereits an der Grenze der Reproduzierbarkeit der vorliegenden Geländeoberfläche. Für die in diesem Beispiel dargestellten 16 Kontrollhorizonte mit insgesamt ca Messpunkten ergab sich als Quotient aus dem Gesamtdifferenzvolumen und der Flächensumme der Kontrollfelder eine mittlere Niveaudifferenz von 0-2 mm

22 Dieser Wert liegt zum einen innerhalb der vom Auftraggeber geforderten Höhengenauigkeit und beweist andererseits die hervorragende Eignung des GPS-Verfahrens zur Lösung der gestellten Aufgaben. 3. Schlussbetrachtung Dem Fachbereich Vermessung ist im Rahmen der Bauleitung ein großer Verantwortungsbereich hinsichtlich der Kostenkontrolle und Ausführungsqualität übertragen worden. Die gestellten Anforderungen konnten mit dem gewählten Messverfahren DGPS und den hierzu entwickelten speziellen Methoden jederzeit erfüllt werden