Nivellierung mit 3D-System
Kompaktfräse leistet Millimeterarbeit
Berlin (ABZ). – Kürzlich hat die Kutter GmbH & Co. KG das Profil einer Pendelrinne in eine Betonfläche eingefräst. Für die Nivellierungsarbeiten nutzten die Arbeiter ein 3D-System. Dabei handelte es sich um ein Projekt der Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz. Besonders war, dass die Arbeiten auf der Berliner Karl-Marx-Allee durchgeführt wurden, unter der eine U-Bahn-Linie verläuft. Daher konnten die Verantwortlichen auf 75 % des Baufeldes keine Großfräse einsetzen. Stattdessen entschied sich das Unternehmen Kutter dafür, die 3D-Fräsarbeiten mit einem Kompaktgerät durchzuführen. So konnte das Niederschlagswasser sicher abgeleitet werden.
Für die Bauverantwortlichen war es eine Herausforderung, die Betondecke unter dem Asphalt zu profilieren. Sie sollte auf in etwa 800 m Länge und 5,75 m Breite wie eine Pendelrinne gestaltet werden. Das Gefälle sollte in 3 bis 5 m Abständen zwischen 2,5 % und 3 % variieren, so Kutter. Auf den restlichen 9,25 m Breite der Fahrbahn bekam das Profil eine Querneigung von 2,5 %. Diese verläuft von der Mitte der Straße zum Fahrbahnrand. Zudem sei es sehr wichtig gewesen, das Profil exakt abzubilden, denn die Karl-Marx-Allee weist fast keine Längsneigung auf. Deswegen musste sichergestellt werden, dass das Regenwasser durch ein ausreichendes Gefälle zu den Außenrändern abläuft. Angesichts dieser Aufgabenstellung entwickelte das Kutter-Team gemeinsam mit dem Hauptauftragnehmer, der Matthäi GmbH & Co. KG, ein Konzept für die präzise Profilierung des Betons. Die Verantwortlichen entschieden sich dafür, eine Kompaktfräse mit 1 m Fräsbreite und 3D-Nivelliersystem einzusetzen. "Beim Erstellen neuer Profile arbeiten wir seit fast einem Jahrzehnt erfolgreich mit der 3D-Nivellierung und haben mittlerweile verschiedene Systeme ausprobiert", sagt Roland Schmid, Leiter der Fräsabteilung bei Kutter Memmingen. Dabei habe sich die Variante mit Totalstation bei unterschiedlichen Aufgaben sehr gut bewährt. "Deshalb waren wir sicher, auch das Projekt in Berlin-Mitte auf diese Weise erfolgreich abzuwickeln", so Schmid.
Nach intensiver Prüfung des Konzepts und Gesprächs- und Vor-Ort-Terminen genehmigte die Berliner Senatsverwaltung für Umwelt, Klima und Verkehr (SenUVK) den Einsatz einer Ein-Meter-Kompaktfräse und die Nivellierung über ein 3D-System mit Totalstation. Das Konzept sei kostengünstiger als andere Verfahren, so die Verantwortlichen. Zudem sei "das Land Berlin am Einsatz innovativer Bauverfahren interessiert", sagte Henrik Vierarm, Leiter des Fachbereichs Ausführung Straße in der Berliner Senatsverwaltung UVK.
Das 3D-Fräsen mit Totalstation funktioniert laut Kutter so, dass der Auftraggeber zu Beginn ein digitales Geländemodell erstellt. Darin wird für jeden Punkt festgelegt, wo die Oberkante der späteren Fahrbahndecke liegen soll. Daraus ermittelt der Auftragnehmer dann die Lagewerte für die Fräsfläche, indem die Schichtdicken abgezogen werden. Das System überträgt die entsprechenden Daten auf einen Systemcomputer der Kaltfräse. Dadurch "kennt" die Fräse für jeden Punkt die Soll-Höhe der Fräsfläche.
Während des Fräsens "verfolgt" eine Totalstation ein Prisma an der Kaltfräse. Es dient als Referenz für die Höhe der gefrästen Fläche. Die Totalstation ermittelt laufend die Lage des Prismas im Raum und funkt die Messdaten an den Systemcomputer der Fräse. Dieser vergleicht die gemessene Höhe mit den Sollwerten. Bei Abweichungen reagiere die Maschine in Sekundenbruchteilen und passe die Frästiefe an, so der Hersteller. Mit dieser Vorgehensweise sei es den Arbeitern gelungen, die Fräsarbeiten innerhalb einer Woche durchzuführen.
"Die Hochpunkte lagen im Mittel etwa 10 Meter auseinander", sagt Matthias Dreer, Bauleiter bei Kutter. "Das heißt, die Frästiefe änderte sich kontinuierlich, aber mit der 3D-Fräse konnten wir das Profil exakt wie geplant herstellen, denn die Maschine reagiert äußerst schnell." Dadurch seien die entstandenen Werte maximal 3 mm vom Sollwert abgewichen, so Dreer. Mit ihrer Vorgehensweise haben die Frässpezialisten des ausführenden Unternehmens die geforderte Genauigkeit von ± 5 mm gemäß ZTV einhalten können. Zudem schufen sie gute Voraussetzungen für den Asphaltüberbau. Dieser sei ohne aufwändige Nivellierung und ohne Ausgleichsschichten mit konstanter Schichtdicke eingebaut worden, so Kutter. "Das Ergebnis überzeugte unseren Hauptauftraggeber, die Firma Matthäi Bauunternehmen GmbH & Co. KG, sowie den Auftraggeber der Gesamtmaßnahme, die Senatsverwaltung UVK", sagt Bernhard Fischer, Leiter der Kutter-Zweigstelle im brandenburgischen Duben.
Auch finanziell gesehen sei die Methode empfehlenswert – obwohl das 3D-Fräsen im Unterschied zum Kopierfräsen aufwendiger ist. Nichtsdestotrotz würden die Gesamtprojektkosten sinken, obwohl man in die Erstellung eines digitalen Geländemodells und in messtechnische Begleitungen investieren müsse. Diese wiederum würden Kutter zufolge mehr als kompensiert werden. Das liege daran, dass keine Ausgleichsschichten aufgebracht werden müssten und sich der Bauablauf dadurch verkürze.
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