BIM modelling in mined tunnelling / BIM-Modellierung im konventionellen Tunnelbau - Diskussion und Empfehlung für die zu berücksichtigende Bauwerksgeometrie in 3D-Modellen / Discussions and recommendation for the structural geometry to be considered in 3D models

In the context of mined tunnelling, the excavation of the tunnel cross-section is performed with an overcut. The size of the required overcut depends on the expected rock deformation as well as on typical construction tolerances. Likewise, secondary linings are also built with an overcut in order to account for formwork deformation, construction tolerances and deformation due to ground loads. On the other hand, clients usually specify the nominal tunnel geometry, which differs from the overcut geometries previously mentioned. When designing a tunnel according to the BIM method, it should be clarified which geometry should be used to create the geometrical model, since deviations between the target and the overcut geometry can be considerable. To generate a drawing derived directly from the 3D BIM model for tunnel construction use, it is imperative that the geometrical model is created based on the overcut geometry. Only then can the reinforcement quantity or formwork be designed correctly. Only a model based on overcut geometries will yield the correct theoretical masses, which for example could be used for target-actual comparisons. This article outlines the basics of the current 2D design approach; its technical limits are presented and contrasted with the proposed 3D design model. The article further shows how a 3D BIM design model has to be created so that 2D drawings for construction can be derived or created from it. In addition, general recommendations are provided for creation of BIM geometrical models.
Im konventionellen Tunnelbau wird der Tunnelausbruch mit überhöhten Querschnitten aufgefahren. Die Größe der erforderlichen Überhöhung richtet sich nach den zu erwartenden Gebirgsverformungen und den voraussichtlichen Bautoleranzen. Auch Innenschalen werden mit einer Überhöhung hergestellt, um etwaige Schalwagenverformungen, Bautoleranzen und Verformungen infolge Belastung zu berücksichtigen. Von den Auftraggebern wird dagegen i. d. R. die Soll-Geometrie vorgegeben, die sich von den vorgenannten Geometrien mit Überhöhungen unterscheidet.
Bei der Planung von Tunnelbauwerken nach der BIM-Methode ergibt sich nun die Frage, nach welcher Geometrie das geometrische Modell erstellt werden soll, da die Abweichungen zwischen Soll-Geometrie und überhöhter Geometrie beträchtlich sein können. Um eine Zeichnungsableitung direkt aus dem 3D-Modell anzufertigen und diese Pläne als Ausführungspläne zur Herstellung des Tunnelbauwerks zu verwenden, ist es zwingend erforderlich, dass das geometrische Modell auf der Grundlage einer überhöhten Geometrie erstellt wird. Nur dann ist es möglich, die Bewehrung oder die Schalung korrekt zu planen. Nur mit einem überhöhten Modell erhält man die tatsächlichen theoretischen Massen entsprechend der Ausführung, was z. B. für einen Soll-Ist-Vergleich verwendet werden kann. Im Beitrag werden die Grundlagen der bisherigen zweidimensionalen Planung und deren Abrechnungsgrenzen dargelegt und dem geometrischen Modell einer 3D-Planung gegenübergestellt. Es wird aufgezeigt, wie im Zuge einer BIM-Planung das geometrische Modell aufgebaut werden muss, um davon 2D-Pläne für eine Ausführungsplanung ableiten zu können. Darauf aufbauend werden Empfehlungen für die Erstellung der geometrischen Modelle einer BIM-Planung gegeben.