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Automatisierte Überwachung für ein Höchstmaß an Sicherheit und Präzision
HS2 ist eines der größten und ehrgeizigsten Infrastrukturprogramme in Großbritannien. Der Hauptauftragnehmer EKFB (ein Joint Venture von Eiffage, Kier, Ferrovial Construction und BAM Nuttall) realisiert 80 Kilometer der neuen Hochgeschwindigkeitsstrecke. Bei diesem Projekt werden 7000 Mitarbeitende für den Bau von 81 Brücken und sieben Kilometer an begrünten Tunneln eingesetzt.
Ein Projektabschnitt erstreckt sich mit einer Länge von über zehn Kilometern nahe des kleinen Dorfes Calvert in Buckinghamshire. Innerhalb eines nur 50 Meter breiten Trassenkorridors werden bei permanentem Transportgeschehen sowie dem Einsatz von Kränen und schweren Baumaschinen vier Gleise gelegt. In Spitzenzeiten arbeiten dabei bis zu 200 Personen im selben Abschnitt. Da mehrere Bauvorhaben zeitgleich in einem Gelände voranschreiten, dessen Topografie Woche für Woche Veränderungen unterliegt, ist eine sehr präzise Koordination erforderlich. Dabei eine durchgängige Sichtlinie zu wichtigen Targets aufrechtzuerhalten, ist sehr anspruchsvoll.
Die Herausforderung besteht nicht nur darin, auf einer Länge von zehn Kilometern die entsprechende Infrastruktur am richtigen Ort und in den richtigen Abmessungen zu liefern. Es muss auch das Verhalten von Baustrukturen und umliegendem Gelände während des Baufortschritts getrackt werden.
Emanuela Chimiuc, Survey Manager bei EKFB, leitet den Projektabschnitt um Calvert – sie und ihr Team sind dabei für Vermessung und Monitoring verantwortlich. Sie erstellen das Vermessungsnetz und erfassen Bestandsdaten, um sicherzustellen, dass die Bauausführung exakt der Planung entspricht. Zudem überwachen sie Bewegungen kritischer Bereiche auf der Baustelle, damit die Verformung von Baustrukturen und angrenzenden Assets die vorgegebenen Planungstoleranzen nicht überschreitet.
„Wir verlassen uns auf genaue Vermessungsdaten, um zu verifizieren, dass sich Assets toleranzkonform verhalten“, erklärt Chimiuc. „So können wir Trends frühzeitig erkennen und einen sicheren Projektfortschritt gewährleisten.“
Genaue Daten in einem sich schnell verändernden Umfeld bereitzustellen, ist nicht einfach. Gerade im Verlauf der Arbeiten ist ein stabiles Netz essenziell. Digitale Modelle müssen den physischen Standort widerspiegeln und selbst kleine Bewegungen im Kontext müssen richtig interpretiert werden. Es gibt kaum Spielraum für Fehler.
Dies konnte bisher nur durch entsprechendes Personal vor Ort gewährleistet werden. Monitoring bedeutete in der Regel, dass Vermessungsingenieure Messungen vor Ort durchführen mussten. Im sehr dynamischen Umfeld des HS2 mit teilweise eingeschränkter Zugänglichkeit und laufenden Baustellenaktivitäten erweisen sich manuelle Vermessungen als schwierig und unpraktikabel oder bergen hohe Sicherheitsrisiken. Schwere Maschinen und die hohe Baustellendynamik erfordern mehr Zeit vor Ort und bergen ein höheres Risiko – und verzögern mitunter den Baufortschritt, nur um Daten zu erfassen.
Die Sicherheit aller Mitarbeitenden hat oberste Priorität für EKFB, und diese Unternehmenskultur stellt auch die Weichen zum Management solcher Risiken. Anstatt potenzielle Kompromisse hinsichtlich Sicherheit, Genauigkeit und Produktivität zu akzeptieren, suchte das Team nach Optionen, die physische Präsenz vor Ort auf ein Minimum zu beschränken.
Auf dynamischen Baustellen mit unvorhersehbaren Gefahrenpotenzialen wie Wetterumschwüngen, eingeschränkter Zugänglichkeit und konstanten Maschinenbewegungen erfordert dies ein Höchstmaß an Koordination, Kollaboration und zuverlässigen Daten. „Bei jedem Arbeitsschritt fokussieren wir die Sicherheitsaspekte“, sagt Emanuela Chimiuc.
Auf der Suche nach einer Lösung, die Genauigkeit und Präzision nicht beeinträchtigt, aber gleichzeitig für eine deutliche Reduzierung der Termine vor Ort sorgt, entschied sich das Team für die Integration eines automatisierten Überwachungssystems.
Dies umfasste die feste Installation von sechs Leica TM60 Monitoring-Totalstationen auf der gesamten Baustelle. Die Instrumente messen automatisch ein an tragenden Baustrukturen angebrachtes Prismennetz zur kontinuierlichen Deformationsüberwachung. Vier GNSS-Empfänger – konfiguriert als zwei Basislinien – liefern einen unabhängigen Raumbezug und validieren die Totalstationsdaten im Kreuzvergleich. Über integrierte Kameras der Totalstationen lassen sich Sichtlinienbedingungen und auftretende Probleme remote prüfen sowie Bilder zur Fortschrittsdokumentation aufzeichnen. Dadurch können physische Kontrollen in aktiven Arbeitsbereichen erheblich reduziert werden.
Die Instrumente speisen Daten direkt in die Leica GeoMoS Plattform ein, wo sie in einem einzigen System verarbeitet, analysiert, visualisiert und gespeichert werden. Da die Lösung im Dauerbetrieb läuft, werden Messungen kontinuierlich anstatt in großen Zeitintervallen erfasst. Das Team von Chimiuc legte vorab Schwellenwerte für Bewegungen fest, bei deren Erreichen oder Überschreiten automatisch ein Alarm ausgelöst wird. Ingenieure haben dabei Remote-Zugriff, um Trends zu analysieren und unmittelbar weitere Schritte einleiten zu können - ohne direkt neben dem Equipment stehen zu müssen. Insgesamt also eine intelligentere, sichere und effiziente Lösung.
Für Emanuela war der Effekt sofort spürbar. „Gerade das hat es uns einfach gemacht“, sagt sie. „Unser Hauptanliegen war es, die Mitarbeiterzahl vor Ort aus Gründen von Sicherheit und Effizienz deutlich zu reduzieren und mittels passender Technologie die Betriebskosten langfristig zu senken.“
Die Vorteile umfassen weit mehr als nur die Datenerfassung. Für Joelene Godwin, Instrumentation and Monitoring Engineer für die Region um Calvert, bietet der automatisierte Workflow eine bessere Transparenz hinsichtlich des Tragverhaltens auf der gesamten Baustelle.
„Das Vermessungsteam stellt mir die Überwachungsdaten auf meinem Dashboard bereit. So kann ich genaue Datenanalysen durchführen und bei Meetings des Technical Committees die richtigen Entscheidungen treffen”, erklärt sie. Da Deformationstrends nahezu in Echtzeit vorliegen, kann das Team die Ergebnisse mit den spezifischen Schwellenwerten vergleichen und bei Bedarf die Umsetzung entsprechender Aktionspläne in die Wege leiten.
„Technologie und Digitalisierung haben dazu beigetragen, das Gefährdungspotenzial von Mitarbeitenden zu reduzieren, die Datenerfassung zu beschleunigen und alle Projektbeteiligten in Echtzeit auf dem Laufenden zu halten”, sagt Chimiuc. „Sicherheit hat oberste Priorität, und dennoch halten wir alle Projektfristen zuverlässig ein.“
Dank des automatisierten Monitoring-Systems können unnötige Vor-Ort-Termine für Vermessungsingenieure in Gefährdungsbereichen reduziert werden. Gleichzeitig erhält das Team einen vollständigen Überblick über das Verhalten von Baustrukturen. Diese pragmatische Techniklösung stellt den Stakeholdern im gesamten Calvert-Bauabschnitt umfassende, kontinuierliche Messdaten zur Verfügung, um Risiken effektiv zu minimieren und im Bedarfsfall deutlich schneller reagieren zu können.
