Präzisionsarbeit in St. Petersburg - Nodig-Bau.de

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Navigation von Rohrvortrieben
Präzisionsarbeit
in St. Petersburg
Bei einem Abwasserprojekt in St. Petersburg musste ein
Rohrvortrieb über eine Länge von 866 Metern mit einer Genauigkeit
kleiner 18 mm ins Ziel gebracht werden.
von dipl. ing. manfred messing -
geschäftsführer firma vmt gmbh,
bruchsal
und dipl. ing. jan großkopf –
geschäftsführer der checkpointvermessung
(cpv) gmbh, berlin
Im Rahmen des Abwasserprojektes VODOKA-
NAL in St. Petersburg, ist die Firma STIS mit der
Durchführung der Tunnelvortriebe beauftragt
worden. Dieses Bauvorhaben besteht aus mehreren
Tunnelteilstücken, die durch Rohrvortrieb
aufgefahren werden. Es handelt sich dabei um
Vortriebe mit der Nennweite DN 2000, für die
eine Vortriebsmaschine AVN 2000 von Herrenknecht
eingesetzt wird. Im ersten Schritt wurde
ein Teilstück von 866 m Länge aufgefahren.
Der vorliegende Artikel befasst sich ausschließlich
mit diesem Abschnitt und beschreibt die
Vorgehensweise zur hochgenauen Steuerung
dieses Vortriebes. Es bestand die Forderung,
den Tunnel mit einer Genauigkeit kleiner 18 mm
Baustelleneinrichtung mit abgedecktem Startschacht
ins Ziel zu bringen, da das Zielbauwerk schon
gegeben war. Von folgenden Voraussetzungen
war auszugehen:
Der Start- und Zielschacht sind jeweils 20m
tief und haben einen Durchmesser von 9m. Der
Startschacht ist aus Witterungsgründen abgedeckt
und hat nur eine Öffnung für das Einbringen
der Rohre von ca. 3,5m x 3,0m. Auf dieser
Grundlage war es aus vermessungstechnischer
Sicht mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden, eine solide Grundlage für die Vermessungsarbeiten
im Startschacht und im Tunnel
zu schaffen.
Klassische Methoden der Richtungsübertragung
in den Tunnel kamen teilweise nicht in
Frage oder brachten nur eingeschränkte Ge-

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nauigkeiten mit sich. Aus diesem Grund hat
sich die Baufirma STIS dazu entschieden, zum
einen ein anderes Messfahren mit den klassischen
Messungen im Tunnel zu kombinieren
und zum anderen eine unabhängige Kontrolle
zu beauftragen. Die Verantwortlichen haben
sich deshalb dafür entschieden, die Firma VMT
GmbH (Gesellschaft für Vermessungstechnik)
aus Deutschland mit dieser Aufgabe zu betrauen.
Die Firma VMT hat sich in den letzten
10 Jahren zu einem der führenden Unternehmen
im Bereich Steuerleitsysteme und Vermessungsdienstleistungen
für den maschinellen
Tunnelbau entwickelt. Aufgrund der komplexen
Aufgabenstellung und der enormen Genauigkeitsforderung
hat VMT Fachkompetenz
aus verschiedenen deutschen Unternehmen zusammengezogen,
um diese Herausforderung
mit Garantie und mit einer unabhängigen Kontrolle
zu gewährleisten. Hierfür wurde die Messung
gemeinsam mit den Firmen VMT GmbH,
CPV GmbH (Checkpoint-Vermessung GmbH Berlin)
und DMT GmbH (Deutsche Montan Technologie
GmbH Essen) durchgeführt. Dabei gab es
eine klare Aufgabenverteilung: VMT war für die
Organisation und Koordination der Messung
sowie für das Steuerleitsystem SLS–RV mit zusätzlich
integrierter Schlauchwasserwaage verantwortlich,
DMT wurde mit der Aufgabe betraut,
hochgenaue Kreiselmessungen im Tunnel
durchzuführen sowie die Netzverschwenkung
über Tage zu bestimmen und CPV hatte die Aufgabe,
das Netz über Tage und unter Tage hochgenau
zu messen, die vermessungstechnische
Grundlage zu überprüfen und alle Messergebnisse
gemeinsam auszuwerten und zu beurteilen.
Außerdem wurde das Messkonzept gemeinsam
mit VMT erarbeitet.
Maschinen- und Messtechnik
Punkt im Startschacht die Höhe der Vortriebsmaschine
zu überprüfen. Die Firma DMT entwickelt
und baut seit Jahren Vermessungskreisel
mit hoher Präzision. Mit dem GYROMAT 2000,
der eine Messgenauigkeit von ±3“ erreicht, verfügt
DMT über den genausten Kreisel der Welt.
Da man im Umgang mit diesem Gerät sehr
viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl benötig,
bietet DMT auch Messungen als Dienstleistung
und somit diese Leistung aus ers-
Für das Projekt VODOKANAL hat sich der Auftraggeber
aufgrund der schwierigen geologischen
Verhältnisse für eine Vortriebsmaschine
AVN 2000 der Firma Herrenknecht entschieden.
Die Herrenknecht AG ist als größter Anbieter für
Vortriebsmaschinen dafür prädestiniert, diese
Herausforderung mit ihrer Technik zu meistern.
Die Firma VMT stellt seit Jahren Steuerungssysteme
für diese Maschinen her, um diese exakt
an ihr Ziel zu steuern. Für das Projekt in St. Petersburg
wurde eine Neuentwicklung realisiert.
Um die aufgrund der Geologie zu erwartenden
Rohrhebungen vermessungstechnisch in den
Griff zu bekommen, wurde das Steuerungssystem
SLS-RV um die Komponente Schlauchwasserwaage
SWW erweitert. Mit der Schlauchwasserwaage
ist man in der Lage, von einem festen DMT Präzisionskreisel GYROMAT 2000 im Startschacht
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ter Hand an. Die Firma CPV ist seit vielen Jahren
mit der vermessungstechnischen Betreuung
von Tunnelprojekten vertraut. Die dabei
sehr vielfältigen vermessungstechnischen Aufgaben,
wie das Anlegen von Netzen über und
unter Tage sowie der automatischen Beweissicherung
und der Betreuung der Steuerungssysteme
gehören zum täglichen Geschäft von CPV.
Für die Messungen bei Tunnelprojekten setzt
CPV seit Jahren Leica Messtechnik ein. Hierzu

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zählt auch der TCA 2003 als Präzisionstachymeter
mit einer Genauigkeit von ±0,5“ für die
Winkelmessung und ±1mm+1ppm für die Streckenmessung.
Messkonzept und Durchführung der
Messung
Durch die hohe Genauigkeitsanforderung von
kleiner 18mm nach 866m Rohrvortrieb musste
ein Messkonzept erarbeitet werden, das ein optimales
Zusammenspiel zwischen Baubetrieb
und Vermessung sicherstellte. Weiterhin mussten
von Seiten der Baufirma STIS Voraussetzungen
geschaffen werden, die die bestmöglichen
Messbedingungen im Tunnel und überirdisch
gewährleisteten. Um die höchstmögliche Ge-
Raumverhältnisse im Startschacht Raumverhältnisse im Zielschacht
nauigkeit zu erzielen und die Möglichkeit einer
Korrekturfahrt nach der Kontrollmessung zu ermöglichen,
wurde festgelegt, die Kontrollmessung
ca. 60-100m vor der Einfahrt in den Zielschacht
durchzuführen.
Für die Messung wurden oberirdisch drei Messpfeiler
erstellt, die zum einen für das Netz über
Tage genutzt wurden und zum anderen als feste
Punkte für eine Kreiseleichlinie dienten. Im Tunnel
selbst wurden spezielle sehr stabile Konsolen
gebaut um den Kreisel und den Tachymeter
aufzunehmen. Somit wurde das Messen durch
die Tunnelmitte sichergestellt, um von bestmöglichen
Messbedingungen bei gleichzeitig minimalen
Störeinflüssen ausgehen zu können.
Um bei der Kontrollmessung unabhängig arbeiten
zu können, wurde auf die Nutzung der Festpunkte
der russischen Kollegen verzichtet. Es
wurden lediglich drei amtliche Festpunkte übernommen,
die überprüft wurden. Da es in Russland
üblich ist, die amtlichen Koordinaten aus
Geheimhaltungsgründen zu verfälschen und
uns in der Kürze der Zeit auch keine Kennziffern
des „Gauss–Krüger Koordinatensystem“ zu
Verfügung gestellt wurden, haben wir uns aufgrund
der winkeltreue des Systems dazu entschieden,
die Koordinaten als örtliches System
zu benutzen.
Das hochgenau gemessene Netz wurde über die
drei amtlichen Festpunkte frei eingepasst. Im
Bereich des Startschachtes wurden drei Punkte
gemessen, die später in den Schacht abgelotet
wurden und als Grundlage dienten, um den
Tunnelpolygonzug zu messen. Die Ablotung der
Punkte erfolgte mit einem Laserlot von Leica und
wurde mit einem Zenit-Nadir-Lot (ZNL) von Leica
überprüft. Ausgehend von den drei Lotpunkten
im Startschacht wurde über die speziellen Kon-
solen im Tunnel ein Tunnelpolygonzug gemessen
und ausgewertet. Zusätzlich wurden die
Konsolen von den russischen Kollegen einnivelliert
und somit die Höhe dreifach bestimmt.
Einmal über die bereits installierte Schlauchwasserwaage,
durch Nivellement, und trigonometrisch.
Die Messgenauigkeit lag bei ±3mm.
Auf den drei Pfeilern oberirdisch wurde vor
und nach der Tunnelmessung der Kreisel geeicht.
Im Tunnel selbst wurden drei Polygonseiten
mit dem Kreisel in Doppelmessung auf
beiden Standpunkten bestimmt und jeweils
der Brechungswinkel zur nächsten Polygonseite
mit gemessen. Weiterhin wurden von
der Vortriebsmaschine nach hinten 200m Tunnel
alle 2m aufgemessen, um später nach der
Kontrollmessung eine aktuelle Referenzspur im
Steuerleitsystem zu hinterlegen. Nach Hinterlegung
unserer Messergebnisse musste man
auf den letzten hundert Meter Tunnel eine Korrektur
von 15cm zur Achse auffahren, um den
Durchschlagspunkt zu treffen.
Die Kreiselmessung und die Polygonzugmessung
sowie die Netzmessung unter und über
Tage wurde mit dem Softwaresystem Panda
ausgeglichen. Nach Auswertung des Polygons
wurden das Tunnelaufmass mit dem Softwarepaket
Poly-RV von VMT ausgewertet, um die aktuell
aufgefahrene Referenzspur im System zu
hinterlegen. Als die Messergebnisse feststanden
und diese überprüft waren, konnte für den
Durchschlagpunkt eine vermessungstechnische
Genauigkeit von 12mm bei einem Signifikanznievau
von 95% berechnet und garantiert werden.
Drei Tage nach unserer Messung konnte die
Maschine im Zielschacht geborgen werden.
Sie hatte ihr Ziel mit einer Abweichung von der
Sollachse von 5mm in Lage und Höhe erreicht.
Fazit
Durch eine sehr gut organisierte Messung,
einem hohen Maß an Unterstützung von Seiten
der Baufirma STIS, durch die tatkräftige
Unterstützung durch unsere russischen Kollegen
bei den Messungen, die sich über 3 Tage
hinzogen und idealen Witterungsbedingungen
ist es uns gelungen, die geforderte Genauigkeit
von 18 mm zu erreichen und sogar deutlich zu
unterschreiten.
Widmung
Während unseres Messeinsatzes in St. Petersburg
ist unser Kollege Norbert Korittke, der dieses
Projekt von Seiten DMT verantwortlich organisierte,
nach langer schwerer Krankheit verstorben.
Wir haben diesen Messeinsatz Norbert Korittke
gewidmet.