Tunnelbauüberwachung für die Verlängerung der U-Bahnlinie U5 in Deutschland

Herausforderung

Die U5 Stadtbahn Europaviertel ist ein Projekt zur Erweiterung der U-Bahn-Linie mit dem Ziel, ein neues Stadtviertel mit Gewerbeflächen, einem Park, 3.800 Haushalten und 30.000 Menschen in Frankfurt mit öffentlichen Verkehrsmitteln zu versorgen. Der unterirdische Teil der U-Bahn-Linie U5 besteht aus zwei Tunneln mit einer Gesamtlänge von 1.720 m (860 m für jeden Tunnel). Aufgrund der fragilen Infrastruktur in der Umgebung der Baustelle und der allgemeinen Risiken des Tunnelausbruchs musste die PORR-Gruppe, das vom Projekteigentümer SBEV ausgewählte Bauunternehmen, Überwachungsgeräte installieren, ohne die Bauarbeiten zu beeinträchtigen oder den Stadtverkehr zu stören.

Foto mit freundlicher Genehmigung der SBEV GmbH/Klaus Helbig

Lösung

Der Projektpartner Angermeier Ingenieure installierte rund 100 geotechnische Sensoren und 400 geodätische Messpunkte, um eine genaue Überwachung des gesamten Tunnelprojekts zu gewährleisten. Mehrpunkt-Dehnungsaufnehmer wurden an mehreren Stellen entlang des Tunnels unter öffentlichen Flächen und Fahrbahnen angebracht. Um die Datenerfassung zu automatisieren, ohne lange und teure Kabel verlegen zu müssen, wurden die Dehnungsaufnehmer an 5-Kanal-Datenlogger von Worldsensing Vibrationssaiten angeschlossen. Ein drahtloser biaxialer Neigungsmesser, der als Sensor und Knotenpunkt in einem dient, wurde installiert, um die Neigung der umliegenden Strukturen zu überwachen.

Die batteriebetriebenen Datenlogger, die zum Schutz vor Vandalismus in einem überdachten Schacht installiert sind, senden die Daten per Funk an ein Gateway, das in einem temporären Büro vor Ort installiert ist. Von dort überträgt das Netzwerk die Daten an ein Auswerte- und Visualisierungssystem.

Für die Konnektivität verwendet Worldsensing LoRa, eine drahtlose Technologie mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch, die von IoT-Netzwerken weltweit genutzt wird. Zu den Merkmalen des Systems gehören:

• Funksignale bis zu 32-mal stärker als die anderer drahtloser Überwachungssysteme - stark genug, um durch metallische Schächte zu dringen.
• Eine sternförmige Netzwerktopologie, die in einem Tunnel ohne Repeater eine Reichweite von bis zu 2,5 Meilen/4 Kilometern abdecken kann.
• Low-Power-Edge-Geräte, die bis zu 10 Jahre oder bis zum Abschluss des Projekts, etwa 2025, halten können.

Vorteile

Die Überwachungslösung macht eine teure Verkabelung überflüssig, die den Verkehr und die Bauarbeiten stören könnte. Die Einrichtung des Systems ist einfach und die Daten können sogar von Sensoren in Schächten erfasst werden.

Letztlich trägt das Überwachungssystem nicht nur zur Sicherheit der Arbeiter, sondern auch der Menschen bei, die im Stadtzentrum leben und arbeiten.