Ertüchtigung einer Klärgasaufbereitung mit BIM

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Ein kommunaler Entwässerungsbetrieb beauftragte die BIM2B Ingenieurgesellschaft, Hannover, mit der Ertüchtigung der Klärgasaufbereitung und der Entflechtung der Gas-Wege. Das Besondere: Es galt, möglichst alle Arbeiten während des laufenden Betriebs zu verwirklichen, was hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit und den Arbeitsschutz zur Folge hatte. Das Projekt wurde als BIM-Projekt aufgesetzt und nutzte verschiedene Techniken zur Erfassung des Bestands, für die Planungsleistungen und die Ausführung. Die modellbasierte Arbeit diente vor allem für die reibungslose Kommunikation zwischen den beteiligten Akteuren. Das Planungsteam der BIM2B besteht derzeit aus vier Mitarbeitern und zwei Gesellschaftern, die bereits seit 2015 eng zusammenarbeiten.

Ausgangslage – vor Projektbeginn

Die Anwendung der BIM-Methode war für den Bauherrn Neuland, jedoch hatte der Bauherr vorab bereits begonnen, eine eigene BIM-Abteilung aufzubauen: eine Modellierungssoftware wurde angeschafft und ein Mitarbeiter gezielt geschult. Somit hatte er schon vorab die Voraussetzung für die BIM-Implementierung im eigenen Haus geschaffen, auch mit entsprechendem Support durch die BIM2B Ingenieurgesellschaft. In erster Linie diente die modellbasierte Arbeit der Kommunikation zwischen dem Bauherrn, dem Vermesser und BIM2B. Genutzt wurde dafür die offene und herstellerneutrale Standardschnittstelle IFC. Dadurch konnten Bauablaufszenarien einheitlich kommuniziert werden und diese wiederum schnell einer Wirtschaftlichkeits- und Machbarkeitsprüfung unterzogen werden.

Die Umbaumaßnahme wurde durch einen Ingenieurvertrag nach HOAI „Bauen im Bestand“ abgewickelt. Für die Laserscanvermessung und Modellierung des Anlagenbestands gab es eine Honorarvereinbarung nach Aufwandskalkulation. Der BIM-Support für den Auftraggeber wurde über einen Rahmenvertrag vereinbart. Darüber wird ebenfalls die BIM-Koordination abgewickelt.

Zielsetzung, Ausführung und Ablauf

Zu Beginn der Arbeiten erfolgte zunächst mittels Laserscan ein Aufmaß des Bestands. Anschließend wurde aus der erzeugten Punktwolke ein digitales Gebäudemodell erstellt und gemäß den Anforderungen zur Ertüchtigung der Anlagentechnik ein Bedarfsfließbild erarbeitet und mit dem Bauherrn abgestimmt (siehe Abb.: Punktwolke_Bestand; digitales_Gebäudemodell)

Dies erfolgte unter Berücksichtigung der folgenden Rahmenbedingungen:

  • weitgehende Aufrechterhaltung des Betriebs während des Umbaus
  • besondere Beachtung beengter Platzverhältnisse, Überschneidung der Aufstellungsorte der neuen und der Bestandsanlagen
  • Schnittstellen zu umgebenden Anlagen
  • Sicherstellung der laufenden Betriebsabläufe
  • Besondere Beachtung des Arbeitsschutzes, einschließlich Explosionsschutz
  • Wirtschaftlichkeit
  • möglichst kurze Betriebsunterbrechungen für die nötigen Umschluss-Phasen

Anhand des digitalen Bestandsmodells und des Bedarfsfließbilds wurde ein Bauablauf von fünf Phasen erarbeitet und planmäßig umgesetzt. Die vorgesehenen Bauteile wurden zur Kostenberechnung nach DIN 276 attribuiert, um eine einfache und schnelle Wirtschaftlichkeitsprüfung der verschiedenen Lösungen und Szenarien zu gewährleisten.

Jede einzelne Phase enthält die für die Herstellung eines neuen Anlagenteils oder Provisoriums notwendigen Tätigkeiten. Der Rückbau des entsprechenden Bestandsanlagenteils oder Provisoriums sowie die Herstellung des neuen Anlagenteils und der entsprechende Umschluss sind in separaten aufeinander folgenden Teilmodellen per Phasenzuordnung dargestellt.

Die fünf Bauphasen sind im Einzelnen (siehe Abb.: Bauablauf_Umsetung_im_Betrieb):

  1. Neubau des Aktivkohlefilters
  2. Rückbau des bestehenden Aktivkohlefilters / Anbindung des neuen Aktivkohlefilters
  3. Erdverlegung der Kondensatleitungen / Neubau des Gaswaschtrockners / Rückbau der bestehenden Kompressionskälteanlage und des bestehenden Wärmetauschers
  4. Neubau des Kiesfilters und der Kondensatschleuse
  5. Anschluss des Bypasses und der Kondensatschleuse

Bei der Entwicklung der unterschiedlichen Szenarien konnte in enger und sehr produktiver Zusammenarbeit mit dem Bauherrn ein optimaler Workflow ermittelt werden, der vor allem die Risiken und längere Ausfallzeiten minimierte. Für die Umbauarbeiten der technischen Anlage konnten alle Bauablaufprozesse simuliert werden, was zu einer genauen Bauteilermittlung und einem sehr hohen Vorfertigungsgrad geführt hat. Ebenfalls konnte die Plausibilität der handwerklichen Arbeitsabläufe durch die grafische Abbildung mit dem Bauherrn besprochen und geprüft werden. Dieser Aspekt führte letztlich zu einer sehr hohen Planungssicherheit, da alle Parteien ihr technisches Wissen in die Ausarbeitungen einfließen lassen konnten. Die Neubau-, Abbruch- und Umbauarbeiten konnten dadurch ohne Verzögerungen wie geplant durchgeführt werden. Nach Abschluss des Projektes wird das as-built-Modell des Bauwerks an den Bauherrn übergeben (siehe Abb.: Endausbau_innen; Ensausbau_außen).  

Erfahrungen und Auswirkungen für den Bauherrn – Ausblick

Für den Bauherr und Auftraggeber war die beschriebene Umbaumaßnahme das Initialprojekt, um nun den gesamten Betrieb konsequent zu digitalisieren. Mittlerweile ist das komplette Kläranlagengelände per Laserscan aufgenommen worden. Derzeit erstellt BIM2B ein Koordinationsmodell der gesamten Kläranlage.  Für weitere zum Betrieb gehörende Außenanlagen des Entwässerungsnetzes, wie z. B. Pumpwerke, die derzeit in einem Planungsprozess stecken, soll BIM2B die BIM-Implementierung durchführen und den BIM-Prozess leiten. Der Bauherr und sein für die BIM-Methode vorgesehener Mitarbeiter werden aktuell von BIM2B über einen Rahmenvertrag bei der Einführung der BIM-Methode unterstützt. Für die weitere Zusammenarbeit wird zudem die Einrichtung einer allgemeinen Datenumgebung (Common Date Environment, CDE) angestrebt.