Startbahnglättung in Rekordzeit

Redaktion | 14. September 2017 | INTERGEO | Keine Kommentare

Im Mai 2017 musste die Startbahn West des Frankfurter Flughafens erneuert werden. Die Vorgabe: Hohe Präzision und kurze Arbeitszeit, damit der Flugverkehr nicht beeinträchtigt wird. Mit dem SmoothRide System von Topcon gelang dies in fünf Tagen.

Mit dem Topcon-System SmoothRide ist eine variable und 3D-gesteuerte Frästiefe möglich. Foto: Topcon Deutschland Positioning GmbH

Die digitale und vernetzte Baustelle ist längst nicht mehr nur ein geflügeltes Wort. Mit der Verbesserung der Kommunikationstechnologie in den letzten Jahren sind vernetzte Baumaschinen bei vielen Großprojekten ein unverzichtbarer Bestandteil einer effizienten und präzisen Planung geworden. Denn insbesondere Bauprojekte an kritischer, verkehrsrelevanter Infrastruktur lassen in der Regel nur ein kleines Zeitfenster für Instandhaltungs- und Reparaturarbeiten zu, und das bei gleichzeitig sehr hohen Anforderungen an Qualität und Sicherheit. Wie weit die Technologie in Sachen vernetzte Baustelle bereits heute ist, hat Topcon kürzlich bei der Erneuerung der Startbahn West des Frankfurter Flughafens unter Beweis gestellt. Innerhalb von fünf Tagen und sechs Nächten wurden auf rund 44.000 Quadratmetern Fläche 14 Zentimeter der Asphaltdecke der Bahn von sechs simultan arbeitenden Großfräsen abgetragen und durch zwei neue Schichten ersetzt.

Vernetzte Baumaschinen

Ermöglicht hat die Fahrbahnerneuerung in Rekordzeit das Topcon Smooth- Ride System. Dabei handelt es sich um ein System, das 3D-Scanning, 3D-Oberflächenmodellierung und Maschinensteuerung in einer Lösung vereint. Der mobile RD-M1 Scanner wird hinten an einem Fahrzeug angebracht und scannt während der Fahrt die Oberfläche – insbesondere die Spurrillen – des betroffenen Fahrbahnabschnitts. Auf Basis der Scandaten wird dann in der Software ein 3D-Modell in Form einer hochpräzisen Punktwolke erstellt. Anschließend werden die 3D-Daten in das „Resurfacing“-Modul der MAGNET Office Software transferiert, wo das Modell hinsichtlich der gewünschten Frästiefe angepasst werden kann. Das Maschinensteuerungsmodul RD-MC gibt diese Informationen bei Beginn der Bauarbeiten an die 3D-gesteuerten Fräsen weiter, die dann mit variabler Frästiefe genau so viel Material von der Fahrbahn abtragen, wie es im Modell vorgegeben ist. So ist garantiert, dass mit nur einem Fräsdurchgang eine ebene Oberfläche für den nachfolgenden Asphalteinbau erzielt und außerdem material- und zeitschonend bedarfsgerecht gefräst wird.

Präzise 3D-Steuerung

Die 3D-gesteuerten Fräsen tragen die alte Asphaltoberfläche samt Binderschicht ab, anschließend wird innerhalb eines sehr knappen Zeitfensters die neue Oberfläche eingebaut. Foto: Topcon Deutschland Positioning GmbH

Entscheidend für eine schnelle Abwicklung der Bauarbeiten war in erster Linie das präzise Datenmodell, denn damit erübrigte sich die Verwendung optischer Instrumente. „Nur dadurch konnten sechs Großfräsen gleichzeitig exakt arbeiten. Mit bisher verwendeten Maschinensteuerungen wäre dieses Projekt nicht durchführbar gewesen“, erklärt Projektleiter Karsten Dietrich. Hinzu kommt, dass der Scanner RD-M1 eine hohe Datenqualität bei gleichzeitig schneller Fahrbahnerfassung ermöglicht. „Wir haben den gesamten Sanierungsbereich von ca. 45.000 Quadratmetern in rund drei Stunden komplett mit unserem Scanner befahren. Als Ergebnis erhielten wir eine hochgenaue homogene Punktwolke der bestehenden Startbahn in zwei-Zentimeter-Auflösung“, so Karsten Dietrich weiter. Topcon erstellte für die Oberflächenerneuerung mehrere Varianten in Magnet Office Resurfacing. Raimo Vollstädt (Topcon) und Thomas Reeh, Planer bei Fraport, finalisierten gemeinsam den endgültigen Entwurf. Bei diesem Projekt fanden sämtliche Datenübertragungen zwischen den einzelnen Komponenten per USB-Stick statt. Beim Einsatz des Topcon-Baustellenmanagementsystems SiteLink kann der komplette Datentransfer auch online direkt aus der Planungssoftware Magnet auf die Maschinen erfolgen.

Schwierige Ausgangslage

Bereits zu Beginn des Projekts wurde allen Beteiligten klar, dass die hochgenauen Punktwolken unverzichtbar waren. „Im Gegensatz zu herkömmlichen Straßenerneuerungen wurde die Startbahn – die 45 Meter breit ist – nur in der Mitte auf einer Breite von 31 Metern erneuert. Daher kam es speziell darauf an, dass die neue Oberfläche absolut gleichmäßig an die nicht erneuerten Seitenteile anschließt. Bereits beim Scannen hatten wir festgestellt, dass die Oberfläche in Längsrichtung recht wellig und ungleichmäßig war“, erklärt Raimo Vollstädt, zuständig für die Modellplanung und das Maschinen-Setup bei Topcon, die besondere Ausgangslage. „Der Projekteigner (Fraport) hatte strenge Anforderungen an die zu erzielenden Längs- und Querneigungen. Insbesondere die geforderte Längsebenheit war für Fraport das wichtigste Kriterium.” Axel Konrad, zuständig als Projektleiter auf Seiten des Projekteigners Fraport, erinnert sich an die erste Begehung: „Auf den ersten Blick wirkt das zu erneuernde Teilstück zwar wie eine Gerade und somit eher unkompliziert. Bei näherem Hinsehen zeigen sich dann allerdings die langgezogenen Wellen auf der Startbahn, die wir unbedingt geebnet haben wollten. Denn wenn beispielsweise ein A 340 startet, sorgen diese Wellen für unerwünschte Dynamik im Flugzeug. Also war dieses Projekt auch aus Sicherheitsgründen extrem relevant.”

Abtragen in einer Überfahrt

Nachdem die Strabag AG mit der Durchführung der Bauarbeiten beauftragt wurde und die ersten Vorarbeiten abgeschlossen waren, trugen im nächsten Schritt die 3D-gesteuerten Fräsen die alte Asphaltoberfläche samt Binderschicht ab, anschließend wurde innerhalb eines sehr knappen Zeitfensters die neue Oberfläche eingebaut. Auf den sechs Asphaltfräsen wurde die Bestandsoberfläche als Referenz zur automatischen Steuerung der Frästrommel verwendet. Während des Fräsvorgangs wurde die Fräsfläche von Vermessungsteams permanent vermessen. Dabei kam unter anderem auch eine GT-Totalstation von Topcon zum Einsatz.

Nach einer intensiven Reinigung der abgefrästen Oberfläche wurde ein Haftbelag als Grundlage für die neue Asphaltschicht aufgebracht. Daraufhin wurde zunächst die elf Zentimeter dicke Binderschicht aus asphalthaltigem Material und zum Abschluss die Asphaltdecke mit fünf Zentimeter Dicke eingebaut. Nachdem die Oberfläche ausgekühlt war, konnten letztlich die Bodenmarkierungen aufgebracht und schließlich die LED-Befeuerung montiert werden. Nach Abschluss der Maßnahme zeigte sich Projektleiter Axel Konrad hochzufrieden: „Die gefräste Oberfläche sah ausgezeichnet aus. Wir haben dann an verschiedenen Stellen Nachmessungen vorgenommen und konnten feststellen, dass unsere Vorgaben exakt eingehalten wurden. Und wir haben bereits sehr positive Rückmeldungen von Piloten und Airlines für diese exzellente Arbeit erhalten.”