Anwendungsmöglichkeiten eines digitalen Baugrundmodells im Tunnelbau

Digitale Bauwerksmodelle zur Unterstützung der relevanten Prozesse in der Wertschöpfungskette Bau erobern zunehmend den Infrastrukturbau. Während im Hochbau 3-D-Planung und BIM gebräuchlich sind, werden die Planungsunterlagen von Infrastrukturbauwerken derzeit noch mehrheitlich in 2-D ausgearbeitet. Falls die Planung dreidimensional erfolgt, werden in den wenigsten Fällen den Volumenkörpern Eigenschaften zugeordnet. Diese Zuordnung wäre jedoch eine Grundvoraussetzung für die “BIM-Arbeitsweise”.
Ein weiterer Unterschied zum Hochbau ist die wesentlich stärkere Interaktion der gewählten Baumethoden mit dem Baugrund. Dies trifft in speziellem Maße auf den Tunnelbau zu, da das Baugrundverhalten primär von der Interaktion des gewählten Bauverfahrens mit dem Baugrund abhängig ist. Trotz umfassender Vorauserkundungsmaßnahmen sind die geotechnischen Eigenschaften und das Baugrundverhalten im Voraus nie vollständig bekannt.
Bei der Anwendung von BIM im Infrastrukturbau ergeben sich somit spezielle Anforderungen an das digitale Baugrundmodell, um dieses als umfassende Basis für die typischen Anwendungsfälle wie Simulation und Auswahl von Bauverfahren, Massen- und Kostenermittlungen, Beobachtung und Dokumentation des Baugrundverhaltens während dem Vortrieb verwenden zu können. Im vorliegenden Beitrag wird ein prototypischer Weg aufgezeigt, wie ein Baugrundmodell in einer BIM-fähigen Software erstellt und verarbeitet werden kann.

Application possibilities of a digital ground model in tunnel construction
Digital building models to support the relevant processes in the construction value chain are increasingly being implemented in infrastructure construction. While the use of BIM are quite common in building construction, the design documents of infrastructure structures are still frequently prepared in 2-D. Even when the design is done in 3-D, properties are rarely assigned to the volume bodies. Only in this case it can be called a “BIM working method”.
Another difference to the building construction is the much stronger interaction of the selected construction methods with the ground. This applies in particular to underground constructions, as the ground behavior during tunnel drive is primarily dependent on the chosen tunnelling method. Despite extensive exploratory measures, however, the geotechnical properties and the ground behavior are never completely known in advance.
Therefore, 3-D-digital ground models have to fulfil special requirements in order to create with BIM-ground models a comprehensive basis for typical use cases such as the simulation and selection of the construction method, quantity surveys and cost estimation, real time monitoring of the ground behavior during the excavation phase. This paper shows a prototypical way in which a ground model can be created and processed in a BIM software.