Smarter Straßen- und Tiefbau

Bei der Verlegung einer Wasserleitung im bayerischen Gundelfingen nutzte das ausführende Unternehmen, die Fritz Heidel OHG, erstmals die BIM-Methodik und berichtet von seinen Erfahrungen.

Dass Neuerungen anfangs immer auch eine Portion Skepsis hervorrufen, diese Erfahrung hat Anna Wörle gemacht. Die beim rbv-Mitglied Rohrleitungsbau Fritz Heidel OHG beschäftigte Bauzeichnerin absolvierte nebenberuflich mit Unterstützung ihres Arbeitgebers eine Weiterbildung zur BIM-Baustellen-Managerin. Für ihre Abschlussarbeit lotete Wörle auf einer Baustelle in Gundelfingen die Möglichkeiten von BIM (Building Information Modeling) aus.
 

Der Weg zu BIM

Spätestens seitdem eine Pflicht für diese digitale Arbeitsmethode bei öffentlichen Ausschreibungen ab fünf Millionen Euro Bausumme eingeführt worden ist, lässt sich die Bedeutung von BIM für das Bauwesen der Zukunft nicht mehr von der Hand weisen. Wie sich die BIM-Methodik in der Praxis adaptieren lässt, probierte die Fritz Heidel OHG aus Glött bei der Verlegung einer Wasserleitung im bayerischen Gundelfingen aus.
 

Das Bauprojekt

Auf einer Länge von fast fünf Kilometern sollte zwischen Echenbrunn und dem zur Stadt Lauingen gehörenden Ortsteil Veitriedhausen eine Gussleitung DN 300 neu verlegt sowie 18 Betonschächte für Hoch- und Tiefpunkte gesetzt werden. Zudem sollten eine Anschlussleitung für den Ortsteil Veitriedhausen und eine zusätzliche Verbindungsleitung für den östlichen Teil des Gundelfinger Stadtteils Echenbrunn hergestellt werden. Bei der Maßnahme war auf einer Länge von 150 m auch eine Spülbohrung unter der Bundesstraße B 16 erforderlich. Ausgeschrieben worden war der Auftrag vom Zweckverband Untere Brenzgruppe als herkömmliche Maßnahme – ohne BIM-Inhalte.
 

BIM als Teil einer Projektarbeit

Da Bauzeichnerin Anna Wörle jedoch im Rahmen ihrer nebenberuflichen Weiterbildung zur BIM-Baustellen-Managerin im kommunalen Verkehrswege- und Tiefbau (BIM K-VTB) bei der MTS-Akademie eine abschließende Projektarbeit vorzuweisen hatte, die die BIM-gemäße Abwicklung eines Bauvorhabens an einem Anwendungsbeispiel darlegt, bereitete sie die notwendigen digitalen Daten und Informationen selbst auf. „Mein Ziel war es, dem Auftraggeber die Vorteile einer Ausschreibung und Ausführung gemäß BIM zu verdeutlichen. So hoffe ich, dass generell mehr Offenheit für den Einsatz digitaler Arbeitsmethoden entsteht“, fasst Wörle ihre Intention zusammen.
 

Ziel: Abläufe verbessern

Bei ihrer täglichen Arbeit als Bauzeichnerin hat Wörle mit Baustellenvorbereitungen, Vermessungen und Abrechnungen zu tun. „Mich interessiert, wie Abläufe verbessert und erleichtert werden können. Noch immer werden Pläne in Papierform übergeben, obwohl sie am Computer erstellt wurden. Oder aber sie werden zwar digital übermittelt, dann aber in 2-D, ohne Höheninformationen. Hier wäre es doch leicht, etwas zu ändern und für alle einfacher zu machen.“
 

3-D-Daten für die Planung

Mit Blick auf das bei der auf der Baustelle in Gundelfingen involvierte Planungsbüro Kapfer Ingenieure GmbH & Co. KG, Dillingen, hatte Wörle Glück: Das Ingenieurbüro hatte den Bestand bereits digital aufgenommen und die Planung in 3-D erstellt – für BIM-Baumaßnahmen ist dies Voraussetzung, da das Bauobjekt zunächst virtuell am Computer erstellt und erst danach unter Beteiligung von Auftraggeber, Planer und ausführendem Unternehmen gebaut wird. „Wir planen schon seit Jahren in 3-D. So konnten wir Frau Wörle die Daten leicht zur Verfügung stellen. Für uns war es spannend zu sehen, wie die Baustelle gemäß BIM ablaufen würde“, sagt Geschäftsführer Markus Kapfer.
 

Festlegung der Aufgaben im BAP

Wird BIM angewendet, so beeinflusst das alle Phasen des Bauvorhabens, von der Planung über die Umsetzung bis hin zur Abrechnung. Die Baubeteiligten tauschen untereinander in einer Cloud fortlaufend die auf die Maßnahme bezogenen Daten und Informationen aus und minimieren dadurch Informationsverluste. Aus diesem Grund muss die Entscheidung, ob eine Maßnahme mit BIM realisiert werden soll, eigentlich bereits vor Planungsbeginn und Ausschreibung durch den Auftraggeber getroffen werden. Dabei gibt der Auftraggeber den Beteiligten die AIA (Auftraggeber-Informationsanforderungen) an die Hand, worin er die Ziele, alle Anforderungen an digitale Daten sowie die benötigten Prozesse für die Projektabwicklung mit BIM formuliert.

Da das Projekt in Gundelfingen allerdings als herkömmliche Maßnahme ausgeschrieben worden war, erstellte Wörle nachträglich zunächst die AIA. „Kurz gesagt beschreiben die AIA, warum welche Informationen wann benötigt werden. Sie legen unter anderem BIM-Rollen und -Verantwortlichkeiten fest und formulieren Vorgaben zur Qualitätssicherung, zum Umfang der Visualisierung sowie zu den einzusetzenden Übergabeformaten. Ich habe mich bei den AIA an Pilotbaustellen orientiert und die Erfordernisse auf die konkrete Projektsituation in Gundelfingen zugeschnitten. Festgelegt habe ich in den AIA zum Beispiel, dass das Bautagebuch digital übergeben werden soll“, so Wörle.

Basierend auf den AIA beschreibt der BAP (BIM-Abwicklungsplan) konkret, welche Aufgaben Auftraggeber, Planer und Auftragnehmer zu erfüllen haben. Mit Blick auf die Baustelle in Gundelfingen wurde im BAP etwa eine vollständige Modellierung für die Wasserleitung und die Schächte in 3-D gefordert, wobei der BAP konkret festlegte, wie die Vermessung ablaufen sollte. Hier kam die Baggersteuerung ins Spiel: Die vom Planungsbüro Kapfer zur Verfügung gestellten 3-D-Daten bereitete Wörle so auf, dass sie für die Baggersteuerung genutzt werden konnten. „Für den Aushub sind zum Beispiel Informationen über die Höhe der Rohrsohle, Grabensohle und Rohrdeckung wichtig. Allerdings sollte man sich im Ausführungsplan auf die notwendigen Informationen beschränken, damit es nicht zu unübersichtlich wird“, rät Wörle.
 

Zeit- und Kostenersparnis, da Aufmaß und Absteckungsarbeiten wegfallen

Infolge der Datenaufbereitung konnte Wörle ein As-Planned-Modell, ein 3-D-Modell des geplanten Bauwerks im Soll-Zustand, als Grundlage erstellen. Auch verschiedene Querungen durch eine Erdgas-Hochdruckleitung, eine 20-KV-Stromleitung sowie eine bestehende alte Wasserleitung, die Wörle vor Ort mithilfe von Suchschlitzen ermittelt hatte, fanden dabei Berücksichtigung. Mögliche Kollisionen konnten auf diese Weise früh erkannt und verhindert werden. Im Ausführungsplan zeichnete Wörle die genauen Eckpunkte der Betonschächte mit der Sohltiefe ein, sodass diese vor Leitungsbau an exakter Stelle gesetzt werden konnten: „Dabei haben wir das MTS-Navi als Baugrubenassistenten genutzt. Es berechnet die Baugrube mit der richtigen Größe – sowohl was die Schachtgröße und den Arbeitsraum als auch den notwendigen Böschungswinkel anbelangt. Das Tablet zeigt dem Baggerfahrer bildlich die Baugrube an, die ausgehoben werden muss. Somit entfällt das Handaufmaß.“ Welche Zeit- und Kostenersparnis dies für den Planer hat, weiß Kapfer einzuschätzen: „Die erforderlichen Informationen waren alle digital im Bagger vorhanden. Dadurch entfielen aufwendige Absteckungsarbeiten. Wir mussten keine einzige Grenze mehr abstecken, da der Baggerführer auf dem Display bereits alles Notwendige sehen konnte. Das Aufmaß der Leitungen war genauso einfach“, stellt Kapfer fest.
 

Digitale Bestandsaufnahme erleichtert Dokumentation

Im BAP war festgelegt, dass der Baggerführer mit dem MTS-Navi alle sechs Meter, vor jeder Muffe des Gussrohrs, die Rohroberkante im offenen Graben dank Gerätesensorik digital aufnimmt. Das Gleiche galt für jedes Formstück. Einmal pro Woche sicherte Wörle die Daten. „Will man später einen Krümmer finden, ist dies leicht möglich, da genaue Lage und Höhe im UTM-Koordinatensystem vermessen wurden“, so Wörle. Kapfer fügt hinzu: „Ohne die Baggersteuerung und ohne die digitale Bestandsaufnahme wäre der Vermessungsaufwand für mich vor Ort wesentlich höher gewesen. Dies spiegelt sich natürlich auch in den Honorarkosten für den Auftraggeber wider.“ Mit Blick auf die Spülbohrung wurden alle drei Meter die Rohrachsen vermessen und auf dem Gelände angezeichnet. Wörle nahm diese Punkte nach der Ausführung mit dem Rover auf. Die digital erhobenen Daten vom offenen Graben wurden an den Auftraggeber übermittelt, der sie in das Geoinformationssystem (GIS) der Stadt Gundelfingen einlesen konnte. Wörle digitalisierte zudem sämtliche Lieferscheine und übermittelte diese per PDF ebenfalls an den Auftraggeber. „Auch das hat einen enormen Vorteil. So ist gewährleistet, dass die eingesetzten Materialien auch nach Jahren noch nachvollziehbar sind. Dank der BIM-Methode weiß man stets, was wo liegt.“

Für den Planer ist das digitale Aufmaß ebenfalls hilfreich. Nicht nur, dass dadurch Bestandsvermessungen von Hand entfallen. Auch bei der Abrechnung hatte Kapfer weniger Arbeit: „Digitale 3-D-Aufmaße mit Verschneidungen von unterschiedlichen Geländemodellen sind für die Abrechnung eine große Erleichterung – auch wenn dafür die Erstellung der digitalen Ausführungsplanung etwas aufwendiger ist. Wir hatten zudem weniger Planungs- und Abrechnungsunterlagen in Papierform. Indem Arbeitgeber, Arbeitnehmer und das Ingenieurbüro eine gemeinsame Datenumgebung haben, herrscht gute Transparenz. Der aktuelle Stand ist für jeden leicht ersichtlich.“
 

Planer sieht Potenzial von BIM

Bei BIM war Kapfer vor dem Projekt etwas skeptisch. „Im Tiefbau alle Abläufe vollumfänglich so zu standardisieren, um es in BIM abzubilden, sehe ich als Herkulesaufgabe an. Wir müssen aufpassen, dass wir uns mit BIM nicht mehr Arbeit machen und im schlimmsten Fall nicht noch zusätzliche Kosten für den Auftraggeber produzieren.“ Mittlerweile sieht er auch die Vorteile: „Für mich habe ich entschieden, dass ich das aus BIM ziehe, was mir sinnvoll erscheint, z. B. die digitale Erfassung der Daten, eine gemeinsame Datenumgebung oder den Transfer ins GIS-System. Wenn man es auf das Wesentliche reduziert, ist BIM smarter Straßen- und Tiefbau von morgen in Form einer digitalen, strukturierten Arbeits- und Kommunikationsmethode. Mit ihrer Hilfe kann die orts- und zeitunabhängige Zusammenarbeit mit allen Projektbeteiligten verbessert und der Lebenszyklus eines Projekts vom Entwurf über den Bau bis zur Betriebs- und Wartungsphase optimiert werden.“ Kapfer will jetzt selbst ein BIM-Projekt angehen – die Donau-Stadtwerke Dillingen-Lauingen als Auftraggeber habe er dafür schon gewinnen können. Außerdem initiiert er zusammen mit der MTS-Akademie eine dreitägige Schulung im Bereich BIM für Auftraggeber im Landkreis Dillingen.
 

Fazit: BIM ist die Zukunft

Kapfer resümiert: „Auftraggeber müssen die BIM-Methode bereits bei Vergabe der Planungsleistungen an die Ingenieurbüros fordern. Nur dann ist ein vollständig durchgängiger BIM-Prozess über die gesamte Baumaßnahme möglich. BIM-Vorgaben werden schon in naher Zukunft auch bei kleinen Ausschreibungen ein fester Bestandteil sein. Da ist es von Vorteil, wenn man gut gerüstet ist. Im Vergleich mit anderen Branchen hat sich die Wertschöpfung im Baugewerbe in den letzten 30 Jahren unterdurchschnittlich entwickelt. Mithilfe von BIM kann sich das ändern. Zudem sieht er in der Digitalisierung der Baubranche noch eine weitere Chance: „Indem wir uns moderner aufstellen, sind wir auch attraktiver für junge Menschen. BIM könnte eine Antwort auf den Fachkräftemangel sein.“

Alexander Heidel, Geschäftsführer von Rohrleitungsbau Fritz Heidel OHG, sieht das ähnlich. Digitalisiertes Bauen ist für ihn schon längst eine Selbstverständlichkeit, ebenso wie die Qualifizierung seiner Mitarbeiter in diesem Bereich – wie jüngst Anna Wörle. „Wir arbeiten seit Jahren mit der Baggersteuerung; Vorarbeiter bekommen von uns Tablets mit digitalen Plänen, die wir aufbereitet haben. Digitalisiertes Bauen bringt viele Vorteile vor allem für Auftraggeber mit sich, unter anderem bessere Kommunikation, die Archivierung der Fotos mithilfe von GPS-Koordinaten oder die Dokumentation von Bauteilen mitsamt Chargennummer. Hier liegt die Zukunft. Es gilt, Auftraggeber vom Mehrwert des digitalisierten Bauens zu überzeugen. Bauunternehmen, die sich mit digitalisiertem Bauen beschäftigen, haben einen Wettbewerbsvorteil.“
 

Rohrleitungsbau Fritz Heidel OHG