Präzise Positionierung in der Skyline von London

Autor: Renata Barradas Gutiérrez

Die Wahrzeichen von Großstädten entstehen nicht über Nacht. Gleichzeitig mit Entwurf, Planung und Bau finden auch andere wichtige Tätigkeiten wie Überwachung und Positionierung statt.

Das Gebäude unter der Adresse 22 Bishopsgate, ein 287 Meter hoher Wolkenkratzer, wuchs im Londoner Finanzdistrikt Etage um Etage in den Himmel. Geplant mit dem Anspruch, das erste „vertikale Dorf“ der britischen Hauptstadt zu bauen, ist es derzeit das zweithöchste Gebäude Londons.

Für den Bau des Betonkerns des imposanten Bauwerks hat Careys Civil Engineering – ein bekanntes Bauunternehmen mit dem Ruf, Projekte zum Wohl der Bürger, der Umwelt und der Infrastruktur in Großbritannien und Irland umzusetzen – eine Selbstkletterschalung eingesetzt, wie sie erstmals in Großbritannien verwendet wurde.

Der Bau von 62 Geschossen mit einer Nutzfläche von mehr als 120.000 Quadratmetern verschlang 58.000 Kubikmeter Beton und 7.500 Tonnen Armierungsstahl. Die erfolgreiche Abwicklung derart komplexer, herausfordernder Projekte erfordert innovative Methoden, wie beispielsweise das von Leica Geosystems eigens für Careys Civil Engineering entwickelte Gebäudepositionierungssystem.

Die Careys-Leica-Methode

Die zwei tragenden Wände von 22 Bishopsgate wurden von Careys Civil Engineering in mehreren Schritten mithilfe eines beweglichen Selbstklettersystems errichtet. Selbstklettersysteme sind Arbeitsplattformen, an denen die Schalung und die Armierung angebracht wird und in die der Beton eingebaut wird. Solche Systeme sind ideal für die Erstellung vertikaler Betonelemente, die sich über mehrere Stockwerke erstrecken.

Nach jeder Anhebung der Kletterschalung zum Bau eines neuen Geschosses benötigte Careys Civil Engineering zuverlässige Koordinaten zur Einrichtung der Plattform und Überprüfung der korrekten Positionierung des fertigen Elements. Die Hauptaufgabe des von Leica Geosystems konzipierten, automatisierten Positionierungssystems ist die Erfassung präziser, zuverlässiger und von der Bewegung des Gebäudes unbeeinflusster Koordinaten während des gesamten Bauprozesses.

Die maßgeschneiderte GNSS-basierte Überwachungslösung setzte sich aus den folgenden Produkten zusammen:

• Sieben Leica GM30-GNSS-Empfänger zur Überwachung

• Sieben Leica AR10-GNSS-Antennen

• Leica GeoMoS Monitor

• Leica GNSS Spider-Software

• HxGN SmartNet-Basisstationsnetz

• Neigungssensoren

Unter Verwendung dieser Hardware- und Softwareprodukte entwickelte Leica Geosystems ein Verfahren, das GNSS-Beobachtungen mit Neigungsmessungen kombinierte, um jeweils an der höchsten Stelle der Kletterschalung des wachsenden Wolkenkratzers zuverlässige, koordinierte Punkte zu erhalten. Diese koordinierten Punkte, auch bezeichnet als Active Control Points (ACP), werden mit den Roboter-Totalstationen von Leica Geosystems zur Einrichtung von deren Koordinaten und Orientierung angezielt.

„Oberhalb einer bestimmten Höhe waren Passpunkte am Boden mitten in London nicht mehr brauchbar bzw. sichtbar. Aber das GNSS-System war in der Lage, uns auch ohne Passpunkte zuverlässige Koordinaten zu liefern“, so Damien Watson, einer der leitenden Ingenieure von Careys Civil Engineering, zufrieden.

Zur Einrichtung des automatisierten Positionierungssystems wurden GNSS-Stationen mit den 360°-Prismen von Leica Geosystems gekoppelt, um die Positionsinformationen der GNSS-Sensoren als Referenzpunkte für die Vermessungstechniker verfügbar zu machen, die die tragende Wand mithilfe der Roboter-Totalstationen von Leica Geosystems vermaßen.

Hochpräzise Neigungssensoren, montiert an denselben Stellen wie die GNSS-Antennen, wurden zur Überwachung der vertikalen Position der Antennen mit der GNSS-Station verbunden, um bei jeder Berechnung die genauesten Koordinaten zu ermitteln. Das HxGN SmartNet-Basisstationsnetz diente zur Bereitstellung von Referenzkoordinaten für die GNSS-Stationen auf der Kletterschalung und zur Berechnung der Basislinien.

Reibungslose Datenflüsse gewährleisten

Zur Ermittlung möglichst genauer ACP wurden Daten mit der Spider-Software auf einem eigenen PC gesammelt, gespeichert und ausgewertet. Spider ist die Überwachungs- und Steuerungssoftware, mit der die Positionierungsinformationen berechnet wurden. Dazu wurden die Daten der GNSS-Stationen auf der Kletterschalung und jene des SmartNet-Basisstationsnetzes kombiniert, um alle sechs Stunden einen hochgenauen Koordinatensatz für jeden Punkt zu ermitteln. Die Spider-Koordinaten wurden automatisch an GeoMoS Monitor übermittelt, wo sie in lokale Koordinaten transformiert und anhand der Daten der Neigungssensoren ausgeglichen wurden.

„Die Lösung von Leica Geosystems ermöglichte einen voll automatisierten Workflow. Die Ergebnisse standen, wenn erforderlich, sofort zur Verfügung, was dem Team im Vergleich zu anderen Methoden Zeit und Kosten gespart hat“, erklärt Watson.

Zudem konnte das Team über Spider für jeden einzelnen Punkt die Anzahl der verwendeten Satelliten und die Datenqualität in Echtzeit überwachen. Kombiniert lieferten all diese Qualitätskontrollen den hohen Grad an Echtzeit-Positionierungs- und Messgenauigkeit, den Careys Civil Engineering für den Bau dieses Jahrhundertgebäudes benötigte.

Nach jeder Verschiebung der Kletterschalung und der darauffolgenden Auswertungsfrist standen neue, aktuelle Festpunktkoordinaten zur Messung der Gebäudeelemente mit der Roboter-Totalstation bereit. Anschließend positionierte das Team von Careys Civil Engineering die Roboter-Totalstation ganz oben auf der Schalung, von wo aus alle Festpunkte sichtbar waren.

Die Roboter-Totalstation ermittelte anhand der Festpunkte ihre eigene Position und Orientierung und überprüfte die Ergebnisse auf der Basis der von GeoMoS bereitgestellten Koordinaten. So wurden alle für den Bau relevanten Punkte laufend berücksichtigt.

Hoch hinaus beim Bau

Zuverlässige, genaue Positionsinformationen über den Status von Strukturen in Form von aussagekräftigen Daten sind entscheidend, wenn fundierte Entscheidungen getroffen werden müssen und es darum geht, rasch auf potenzielle Probleme zu reagieren. Das GNSS-basierte Überwachungssystem hat Careys Civil Engineering so sehr überzeugt, dass es auch in Zukunft zum Einsatz kommen wird – beispielsweise beim Bau eines neuen Hochhauses in Manchester.

„Die Lösung von Leica Geosystems hat dem Team jederzeit automatisch Referenzkoordinaten geliefert. Dabei wurde die Genauigkeit mit zunehmender Höhe des Gebäudes immer besser, was uns ein gutes, sicheres Gefühl gab“, zieht Watson ein erfreuliches Fazit.