Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes


Wasserstraßen-Neubauamt Berlin

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Inhalt: Ingenieurvermessung

Qualitätswirksame Potentiale der Ingenieurvermessung im Bauwesen am Beispiel der Überwachungsvermessungen an der Rudolf-Wissell-Brücke in Berlin im Zusammenhang mit dem Neubau der Schleuse Charlottenburg

Vermessungsoberrat (VOR) Hendrik Hampe, WNA Berlin

 

Einleitung
Die Bedeutung der Ingenieurvermessung im Bauprozess nimmt, bei immer kürzeren Bauzeiten, steigendem Kostendruck und in Verbindung mit dem technischen Fortschritt im Bauwesen, stetig zu. Dennoch findet diese Ingenieurleistung meist keine angemessene Berücksichtigung bei Planung und Ausführung von Bauleistungen. Anstatt die qualitätswirksamen Potentiale der Ingenieurvermessung konsequent zu nutzen, rückt sie als Nebenleistung zunehmend an den Rand des Baugeschehens (Wolff, DVW-Schriftenreihe 36/1999, S. 24ff).

Im folgenden sollen die Potentiale der Ingenieurvermessung als ein wesentlicher Bestandteil der Gesamtbauleistung anhand der Überwachungsvermessungen an der Rudolf-Wissell-Brücke in Berlin-Charlottenburg im Zusammenhang mit dem Neubau der Schleuse Charlottenburg aufgezeigt werden.

    Abb.1 Rudolf-Wissell-Brücke Pfeiler 11

1. Veranlassung
Die Rudolf-Wissell-Brücke (Autobahnbrücke, Abbildung 1) ist in den Jahren 1958 - 1961 erbaut worden. Sie zählt heute mit ca. 220.000 Fahrzeugen pro Tag zu den verkehrsreichsten Punkten in Europa. Die Spannbetonbrücke hat eine Länge von 930m. Als statisches System wurden 6 Zweifeldrahmen mit Spannweiten von 68 - 85m Länge gewählt. Der geplante Neubau der Schleuse Charlottenburg kreuzt die Rudolf-Wissell-Brücke zwischen den Brückenpfeilern Nr. 10 und Nr. 11 (SOW km 5,80). Mit Ausnahme des Pfeilers Nr. 11 sind alle Brückenpfeiler 6 bis 11m tief gegründet. Die Spundwände des neuen unteren Vorhafens reichen bis auf 5m an das Fundament des Pfeilers 11 und bis auf 3m auf das Fundament des Pfeilers 10 heran. Da es sich bei dem vorhandenen statischen System der Brücke (Zweifeldrahmen) um ein sehr stark setzungsgefährdetes Bauwerk handelt , ist der flachgegründete Pfeiler Nr. 11 durch ein Spezialtiefbauverfahren zu unterfangen.

2.1 Festlegung des Umfanges der Beweissicherungsmaßnahmen
Neben den im Planfeststellungsbeschluss getroffenen Festlegungen ergaben sich aus den mit dem Baulastträger der Autobahnbrücke, der Senatsverwaltung für Bauen, Wohnen und Verkehr, geführten Gespräche weitere Anforderungen an die durchzuführenden Beweissicherungsmaßnahmen. Ähnlich wie bei den Beweissicherungsmaßnahmen im Zusammenhang mit dem Neubau der Schleuse Spandau (Altstadt Kolk und Zitadelle) erwies sich die Festlegung der kritischen Größen (maximale zulässige Belastung bzw. Bewegung des Bauwerks) als Ausgangswerte für die nachzuweisenden Veränderungsbeträge der Bauwerksteile als schwierig. Die Rudolf-Wissell-Brücke ist in der Vergangenheit umfangreich saniert worden. Aufgrund der vorhandenen Statikunterlagen lassen sich keine Aussagen über zulässige Stützensenkungen ableiten. Auch liegen keine Informationen über das Eigenverhalten des Bauwerks vor, so dass das dynamische Modell des mechanischen Bauwerk-Normalverhaltens als unbekannt anzusehen ist. Somit ist es nicht möglich, über die Festlegung der kritischen Größen für die Brücke auf die nachzuweisenden Veränderungsbeträge zu schließen.

Als bautechnische Vorgaben für die geodätischen Messungen sind sogenannte Trend-Indikatoren vorgegeben worden, die entsprechend der nachzuweisenden Veränderungsbeträge der Ermittlung der aus geodätischer Sicht einzuhaltenden Messunsicherheiten zugrunde zulegen sind.

Aufgrund der Sensibilität der Rudolf-Wissell-Brücke i.V.m. der Funktion als stark befahrene Autobahnbrücke ist es erforderlich, während der Baumaßnahme durch kontinuierliche Messungen und Online-Auswertungen mögliche schadensrelevante Einwirkungen auf das Bauwerk rechtzeitig zu erfassen, um die Standsicherheit des Bauwerks zu gewährleisten. Neben den Trend-Indikatoren sind zudem Alarmwerte festgelegt worden, bei deren Erreichen bzw. Überschreiten unmittelbar optischer und akustischer Alarm auf der Baustelle ausgelöst wird, so dass ggf. Sicherungsmaßnahmen eingeleitet werden können.

2.2 Erforderliche physikalische Trennschärfe der Messverfahren
Folgende Trend-Indikatoren sind messtechnisch einzuhalten. Die Alarmwerte (Veränderungsbeträge) gegenüber der Nullmessung dürfen nicht überschritten werden:

  Trend-Indikator Alarmwert Messung am
Pfeiler 10
Messung am
Pfeiler 11
(mm) (mm)   Tiefgegründet Flachgegründet
1 0,5   X X
Horizontale Veränderung 2 3   X
Absolute vertikale Veränderung 3 6 X X
Rissbreiten 0,02 0,1   X

Neben den o.g. diskreten Werten ist die Statik des betroffenen Brückenfeldes hinsichtlich der zulässigen Grenzverformungen der Flachgründung, die während der Baumaßnahme und dem späteren Betrieb der Schleuse eingehalten werden müssen, neu berechnet worden. Gegenüber der Vorgabe der o.g. diskreten Grenzwerte wird nun auch der Einfluss der Verformungsgrößen bei deren gleichzeitigem Auftreten (Interaktion) berücksichtigt. Die Messgrößen fließen hierbei zum Grenzwertabgleich direkt in ein Gleichungssystem ein.

3. Messtechnisches Lösungskonzept
Um eventuelle Auswirkungen der Baumaßnahme im Bereich der RWB auf die Stützpfeiler 10 und 11 zu erfassen, wird ein automatisches Messsystem zur Datenerfassung, Datenfernübertragung, Alarmierung und Datenauswertung eingesetzt.

3.1 Horizontale Extensometer
Zur Überwachung der Lageverschiebungen der Fundamentplatte am Pfeilers 11 werden 3 Zweifach-Extensometer installiert (Extensometer-Gestänge aus GFK, Messköpfe als elektronische Wegaufnehmer, siehe Abbildung 2).

     Abb. 2

3.2 Vertikale Extensometer

     Abb. 2.1

3.4 Digitalnivellier
Als redundantes System zu den Vertikal-Extensometermessungen wird ein Digitalnivellier eingesetzt. Da nicht ausgeschlossen werden kann, dass durch die geplanten Injektionsarbeiten am Pfeiler 11 die Vertikal-Extensometer in Mitleidenschaft gezogen werden, ist dieses System zusätzlich vorzuhalten.

3.5 Rissweitenmessgeber
Im Überbau des Brückenfeldes sind an 7 in den 70er Jahren entstandenen Rissen Rissweitenmessgeber zur Erfassung der Veränderung der Rissbreiten installiert worden. Die Veränderung der Rissbreiten ist ergänzend zu den zu überwachenden horizontalen und vertikalen Bewegungsgrößen der Pfeilerstützen ein wichtiger Indikator im Hinblick auf mögliche Bauwerksschäden.

3.6 Grundwassermessstelle
Um Grundwasserspiegelschwankungen im unmittelbaren Bereich des Stützpfeilers 11 erfassen zu könne, erfolgen automatische Messungen an einer Messstelle.

 

   Abb. 3 Lagebeschreibung Messanordnung am Pfeiler 11

3.7 Datenauswertung, Datenfernübertragung
Die Messdaten werden online vor Ort in der Zentrale (Container) ausgewertet und gesichert. Die Messepochendauer beträgt minimal ca. 8 Minuten. Sofern keine besonderen Arbeiten im Pfeilerbereich anstehen, werden größere Epochenzeiträume festgelegt (ca. 30 min). Auf die Daten in der Messzentrale kann per DFÜ direkt vom Dienstgebäude des WNA Berlin zugegriffen werden. Somit kann die Messanlage auch vom WNA aus gesteuert und überwacht werden bzw. können Messdatenanalysen vorgenommen werden.

4. Alarmierungssystem
Die online erfolgende Datenauswertung vergleicht die Messdaten automatisch mit den eingegebenen Alarmwerten. Bei Alarmwertüberschreitung erfolgt automatisch über ein Fax mit entsprechenden Mitteilungen die Benachrichtigung an das WNA Berlin als auch an ein Call Center. Vom Call Center aus werden die in einem Maßnahmeplan festgelegten behördlichen Stellen der Senatsverwaltung von Berlin und die zuständigen Mitarbeiter des WNA Berlin (24 h Rufbereitschaft) mittels Pager/Telefon alarmiert.

5. Bisherige Ergebnisse
Die Messungen erfolgen seit dem 01.10.1998 online. Baumaßnahmen im Pfeilerbereich haben bis heute nicht stattgefunden, so dass alle festgestellten Veränderungen auf die Grundlast bzw. die Eigenbewegung des Bauwerks zurückzuführen sind. Die bisherigen Messungen ergaben maximale Beträge von bis zu 1,3mm für die relativen vertikalen Veränderungen. Dies bedeutet eine deutliche Überschreitung des Alarmwertes von 1mm. Aufgrund der gewonnen Erkenntnisse über das Eigenverhalten des Bauwerks ist es erforderlich geworden, die Bandbreiten dieser Bewegungen auf die bisherigen Alarmwerte aufzuschlagen.

6. Zusammenfassung und Ausblick
Der Beginn der Arbeiten im Pfeilerbereich erfolgt voraussichtlich im 1. Quartal 2000. Zu diesem Zeitpunkt steht das Bauwerk über ein Jahr lang unter Beobachtung. Die hierdurch gewonnenen Erkenntnisse über das Eigenverhalten des hier zu betrachtenden Brückenfeldes sind entscheidend für eine verbesserte Festlegung der maximal zulässigen Veränderungen gewesen. Aus bauseitiger Sicht betrachtet sind diese Erkenntnisse entscheidend für die technische Ausführung der Arbeiten im Pfeilerbereich. Es bleibt abzuwarten, in welchem Maße die umfangreichen Arbeiten insbesondere den flachgegründeten Pfeiler 11 beeinflussen. Doch es bleibt zweifelsfrei festzuhalten, dass nur durch eine permanente Beobachtung der Pfeilerstützen und online Auswertung der Messungen eine Umsetzung der gesamten Baumaßnahme erst ermöglicht wird.

Ingenieurvermessung ist kein Selbstzweck; als integrierter Bestandteil der Gesamtbauleistung ist sie stets eine Dienstleistung. Deshalb ist fortwährend zu prüfen, ob und wie der Einsatz der Ingenieurvermessung optimiert werden kann, um die Qualitätsziele und Interessen des Auftraggebers und Auftragnehmers zu fördern. Anstatt die ingenieurgeodätischen Leistungen im Bauprozess auf das absolut notwendige Minimum zu reduzieren, müssen sie frühzeitiger, systematischer und umfassender in den Bauablauf integriert werden. Nur so kann die Ingenieurvermessung ihre qualitätswirksamen Potentiale optimal und zum Nutzen des Bauwesens entfalten.