Stadionbau auf schwankendem Grund - Beweissicherung ... - MplusM

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2 Otmar Schuster, Lars Gerdau 1.3 Koordinaten - und Höhensysteme Die vor Baubeginn vorliegenden Lage- und Höhenpläne basierten auf dem amtlichen Festpunktfeld (Gauß-Krüger-Koordinaten) und wurden an das Höhennetz der Stadt Gelsenkirchen angeschlossen (NN-Höhen). Die mannigfachen, im Gebiet des Stadions liegenden Festpunkte sind zu unterschiedlichen Zeiten, von unterschiedlichen Ausgangspunkten her, sowie mit unterschiedlichen Formeln bestimmt bzw. berechnet worden. Zwar ist der zeitliche Abstand zwischen den Messungen des Leitnivellements im Ruhrgebiet ungefähr gleich, die Bestimmung der Lagekoordinaten für Festpunkte bzw. für Grenzpunkte ist aber anlassbezogen. Die dreidimensionalen Koordinaten beschreiben also nicht die Form der Erdoberfläche zu einem bestimmten Zeitpunkt sondern sind inhomogen. Dieses GK/NN-System war zwar nach Zeitpunkt der Entstehung, Messungsmethodik und Rechentechnik inhomogen, für die Planung und die Phase der Baugesuche aber ausreichend, weil man eine Insel einwandfreier Geometrie der Topographischen Aufnahme schuf, die nur einseitig angeschlossen wurde, um Verbiegungen zu vermeiden. Für das weitere Baugeschehen und für die Beweissicherung über einen langen Zeitraum hinweg, war es jedoch zwingend erforderlich, ein nach Methodik und zeitlicher Entstehung einheitliches, also homogenes Lage- und Höhennetz zu schaffen: BSL9801 – der Name bezieht sich auf das Bessel-Ellipsoid und das Bestimmungsdatum Januar 1998 – ist ein örtliches System mit Gauß-Krüger-Abbildung. Die Höhenangaben sind „ähnlich NN“. Abb. 1: GPS – Basisnetz Das dreidimensional sich bewegende Punktfeld im Abbaubereich wurde an die weit entfernt liegenden, hochgenauen und bergbauunabhängigen Punkte des DREF-Netzes per GPS-Messung angeschlossen (Abb. 1). Diese repräsentieren ein homogenes, räumlich fest verankertes Koordinatensystem nach Lage- und Höhe. In diesem Koordinatensystem sind Stauchungen, Krümmungen, Dehnungen (Längungen), Pressungen, sowie die horizontalen und vertikalen Bewegungen ablesbar. Dagegen ist der direkte Vergleich von Lage-
Stadionbau auf schwankendem Grund 3 koordinaten und Höhen unterschiedlicher Zeiträume im GK/NN-System nicht nur nicht möglich, sondern geradezu sträflich. Die NN-Höhen im Untersuchungsbereich lagen im Mittel 0,42 m über den von den DREF- Punkten nach innen übertragenen Höhen, worin sich ein großflächiger Bergsenkungseinfluss ablesen lässt. Um in der Praxis eine Verwechslung eindeutig auszuschließen, wurde an die BSL9801-Höhen eine Additionskonstante von 300 m hinzugefügt. Die Umrechnungsformel der bisherigen NN-Höhenkoten in das BSL9801-Format lautete also: NN-Höhe – 0,42m + 300,00 m = BSL9801-Höhe Im Februar 1999 wurde die zweite Beweissicherungshauptkontrolle durchgeführt. Das Punktfeld wurde neu in das DREF-Netz eingehängt. Die mittleren Verschiebungsbeträge betrugen im Bereich des Baufeldes gegenüber der Messung vom Januar 1998 im Rechtswert – 45 mm, im Hochwert + 105 mm und in der Höhe – 125 mm. Unter dem mittlerweile entstandenen virtuellen Planungsgebilde Stadion hatte sich das Gelände verändert. Mit Beginn der Erd- und Rohbauarbeiten entstand ein neuer Zustand: Alles neu dem Boden verhaftete machte die Bewegungen mit. Die Absteckung der Tunnelachsen und somit der Ausbau der Tunnel erfolgte noch im System BSL 9801. Bereits im Februar 1999 hatten sich die Tunnelachsen unter dem Einfluss der Bergsenkung gegenüber der Solllage um ca. 5 cm horizontal versetzt. Um die Planungsdaten dem sich wegbewegenden Gelände anzupassen und die Übertragung des Achssystems in der Örtlichkeit homogen und unverfälscht zu gewährleisten, wurde ein neues Koordinatensystem definiert und einführt, mit der Bezeichnung BSL9902. Die Umrechnung der Planungskoordinaten von BSL9801 nach BSL9902 erfolgte mittels einer 3-Parameter-Transformation, so dass sich die Koordinaten zwar absolut änderten, relativ in ihrer bisherigen Numerik aber erhalten blieben. Die Höhenkoten wurden um einen mittleren Betrag von 13 cm abgesenkt. Um in der Praxis eine Verwechslung auszuschließen, wurden diesen BSL9902-Höhenkoten eine Additionskonstante von 200 m hinzugefügt. Im März 1999 wurden die Hauptachsen des Stadions in die Örtlichkeit übertragen. Diese bildeten die Grundlage für alle weiteren Absteckungsarbeiten, will sagen, alles weitere wurde daran angeschlossen. Von diesem Zeitpunkt an hatte die Bergsenkung direkten Einfluss auf das Bauwerk, denn alle Bewegungen beeinflussten die einmal fixierten Achsen. 1.4 Netzkonfiguration Die gewählte Netzkonfiguration gliedert sich in folgende drei Netze: Grundnetz, Vergleichsnetz, Außennetz. Das Grundnetz bestand aus vier fest vermarkten Punkten hoher Genauigkeit nach Lage- und Höhe. Es war die Grundlage für alle weiteren Arbeiten und schaffte die Verbindung zwischen dem Baustelleneinflüssen unterworfenen Vergleichsnetz, dem davon nicht betroffenem Außennetz sowie dem bergsenkungsfreien DREF-Netz. Das Vergleichsnetz, mit zunächst vier (später acht) räumlich ausgeglichenen Punkten im Bereich der Baustelle konzipiert, diente zur hochgenauen Feinabsteckung der Achsen, der Begleitung der Beton- und Erdarbeiten (z.B. topographischen Aufnahmen, Massenberechnungen und sonstigen einfachen Absteckungsarbeiten) und lieferte den Vergleich zu den städtischen Aufnahmepunkten. Das Außennetz lieferte den Vergleich zu den in der Nähe befindlichen Trigonometrischen Punkten sowie den Aufnahmepunkten. Die GPS - Anbindung an DREF war ein rein geo-
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